本书为“十四五”高等职业教育城市智能管理专业群系列教材之一，以天津启诚伟业科技有限公司提供的TQD-Micromouse JQ3智能微型运动装置为载体，由浅入深、循序渐进地讲述基于ESP32的设计与应用，内容包括：基础知识、项目迎战、项目实战。书中每个任务突出一个知识点的学习与实践，加强学生的动手实践能力训练，培养学生的创新思维与创新意识，使学生既能学习到机器人、无线通信、物联网、智能算法等知识，也能为进一步学习树莓派、Python语言编程以及人工智能机器人等相关领域技术奠定基础。

本书在重要的知识点、技术（技能）点和素养点上，配有丰富的视频、动画等资源，学生可以通过扫描书中二维码获取相关信息。

本书面向电子信息类、自动化类及相关领域，适合作为高等职业院校开展职业启蒙、科技活动和特色教育的教材，也可作为企业工程技术人员培训用书及迷宫机器人爱好者的参考书。

党的二十大报告提出“推进职普融通、产教融合、科教融汇，优化职业教育类型定位”，为现代职业教育体系建设和改革提供了根本遵循，职业教育教材建设进入了新时代。职业教育是“学习如何工作的教育”，本书将完整展现职业行动的工作原貌作为第一原则，将工作内容序化为职业活动，构成职业行动体系，辅以支撑职业行动的职业知识。

本书为“十四五”高等职业教育城市智能管理专业群系列教材之一，书中基础知识篇从原理到结构再到硬件平台和软件开发，让学生系统地学习入门级基础知识，为下一步的任务学习打下坚实的基础。在项目迎战篇中对软硬件开发环境的搭建、显示系统、智能传感、远程控制、监控系统循序渐进地进行学习。在项目实战篇中，以多用途环境监测智能巡检系统为项目背景，根据前面所学过的系统知识进行方案设计，基于TQD-Micromouse JQ3智能微型运动装置进行实战案例开发应用。通过系统学习和实践，让学生对新一代信息技术、通信技术、软件技术、嵌入式技术、机电一体化技术及人工智能、虚拟仿真等专业领域中的关键技术，由简入繁展开，再由繁到简去总结。

本书主要特点如下：

1．体现能力本位功能，突出职业能力培养。将项目或任务的工作内容序化为完整的工作过程，在完成职业活动过程中不断积淀职业能力。

2．体现“以学生为中心”思想，以方便学生学习为第一原则。活页装订方便学生增添新知识、新技能以及记录学习心得，页面留白处理方便学生学习记录，多元目录索引方便学生学习查阅。

3．辅以信息化数字资源，教材内容立体呈现。本书配套开发设计了教学工作页、思考题及视频动画等数字资源，以方便师生学习查阅。

4．集成相关技术，增强教材适应性。本书在选用学习载体和学习内容时，充分考虑学生学习时的兴趣爱好，采用智能微型运行装置为学习载体，既综合体现了传统自动控制技术、传感器技术、嵌入式系统技术，同时也着重引入了Python编程语言、无线通信、远程控制、图像采集处理、智能控制算法等，增强了教材的适应性。

5．校企合作开发，充分体现产教融合校企合作做法。

本书由天津市城市建设管理职业技术学院工学博士、高级工程师黄瑞，南开大学工学博士、副教授高艺任主编，天津市城市建设管理职业技术学院杨一兴，天津启诚伟业科技有限公司总经理、启诚迷宫机器人创始人宋立红任副主编。天津市城市建设管理职业技术学院勾鹏、王新宇，天津启诚伟业科技有限公司总经理特别助理严靖怡、职业教育部经理宋姗参与本书编写工作。

本书在编写过程中得到了天津市城市建设管理职业技术学院、南开大学等相关院校教授专家的大力支持。天津启诚伟业科技有限公司提供了企业实际工程案例、思维导图、二维码视频及动画资源。在此向相关人员表示感谢。

尽管编者在探索职业教育教材特色的建设方面有了一定的突破，但限于水平，教材中仍可能存在疏漏和不足之处，恳请广大读者批评指正。

编 者

2023年7月

第一篇 基础知识001
任务一 了解智能机器人 001
一、智能机器人概述 002
二、智能机器人分类 002
三、智能机器人发展趋势 003
任务二 认识智能移动机器人 004
一、智能移动机器人概述 004
二、智能移动机器人分类 005
三、智能机器人组成结构 007
四、智能移动机器人的关键性能指标 008
五、智能移动机器人关键技术 008
任务三 学习智能微型运动装置教学平台 010
一、教学平台简介 010
二、核心主控板简介 012
三、电路板简介 016
任务四 了解MicroPython开发之旅 021
一、MicroPython简介 021
二、MicroPython功能 022
三、MicroPython局限性 022
四、Python标准库 023
五、MicroPython特定库 023
任务五 掌握MicroPython编程基础 024
一、基础 024
二、数据类型 026
三、运算符 030
四、条件判断和循环 032
五、函数 035
六、模块 036
七、类 037
第二篇 项目迎战040
任务一 学习开发环境搭建 040
一、硬件开发环境准备 041
二、软件开发环境搭建 042
任务二 状态指示 050
一、LED发光原理 050
二、三基色组合七色光原理 051
三、驱动方式 051
四、OLED显示屏 052
五、三色LED循环显示 053
六、OLED信息显示 056
任务三 超声波测距 059
一、超声波简介 059
二、超声波测距原理 060
三、超声波检测 061
任务四 环境信息检测 064
一、光敏电阻 065
二、温湿度检测 066
三、温湿度和光照强度检测 068
任务五 气体检测 071
一、气体传感器工作原理 071
二、气体传感器分类 072
三、酒精检测 073
任务六 RFID识别 077
一、RFID技术 077
二、RFID分类 080
三、NFC识别 081
任务七 电动机驱动 085
一、电动机简介 085
二、直流电动机工作原理 087
三、直流电动机PWM调速 088
四、驱动控制 091
五、直行控制 095
任务八 循迹控制 098
一、红外循迹检测原理 098
二、两路数字型传感器循迹原理 099
三、红外避障传感器 099
四、循迹运行 100
任务九 远程控制 105
一、Wi-Fi通信 105
二、通信流程 107
三、Web控制 109
任务十 视频监控 115
一、摄像头类型 115
二、图像采集模式 117
三、Wi-Fi摄像头应用 117
第三篇 项目实战124
任务 学习多用途环境监测智能巡检系统 124
一、项目背景 125
二、设计方案 125
三、基于TQD-Micromouse JQ3的智能巡检系统 126

    黄瑞，天津城市建设管理职业技术学院

    高艺，南开大学

本书为“十四五”高等职业教育城市智能管理专业群系列教材之一，以天津启诚伟业科技有限公司提供的TQD-Micromouse JQ3智能微型运动装置为载体，由浅入深、循序渐进地讲述基于ESP32的设计与应用，内容包括：基础知识、项目迎战、项目实战。书中每个任务突出一个知识点的学习与实践，加强学生的动手实践能力训练，培养学生的创新思维与创新意识，使学生既能学习到机器人、无线通信、物联网、智能算法等知识，也能为进一步学习树莓派、Python语言编程以及人工智能机器人等相关领域技术奠定基础。