电子创客案例手册 Arduino和Raspberry Pi电子制作实战 epub pdf mobi txt 电子书 下载 2024

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产品特色

内容简介

主要内容：

■ 理论概念，如欧姆定律，以及功率、电压和电流之间的关系；

■ 电阻、电容、电感、二极管、三极管、集成电路、开关和继电器的基本用途；

■ 电源、传感器、电机、集成电路、无线电电路和产品的设计；

■ 在电子工程中使用Arduino和Raspberry Pi的技术建议；

■ 如何构建和使用工具，如万用表、示波器、仿真软件和未焊接的电路原型。

作者简介

Simon Monk是一位全职作家和制作者，投入大量精力撰写有关电子产品的书籍和文章。Simon撰写的一些知名书籍包括Raspberry Pi Cookbook、Programming Arduino和Hacking Electronics。Simon曾与儿子Matthew Monk合作撰写Minecraft Mastery一书，也曾参与撰写Practical Electronics for Inventors。

目录

目　录

第1 章　原理 1

1.0　引言 1

1.1　电流的物理意义 1

1.2　电压的物理意义 2

1.3　电压、电流、电阻的计算 3

1.4　电路中节点电流的计算 5

1.5　电路中支路电压的计算 6

1.6　功率的物理意义 7

1.7　交流电 7

第2 章　电阻 11

2.0　引言 11

2.1　阅读电阻封装 11

2.2　查找电阻标称值 13

2.3　选择可变电阻 14

2.4　串联电阻 15

2.5　并联电阻 16

2.6　分压至可测范围 18

2.7　电阻的合理选择 19

2.8　光敏电阻的测量 20

2.9　热敏电阻的测量 21

2.10　选择合理的导线 22

第3 章　电容与电感 27

3.0　引言 27

3.1　储能器件 27

3.2　识别电容类型 31

3.3　阅读电容封装 32

3.4　并联电容 33

3.5　串联电容 34

3.6　大能量的储存 34

3.7　计算电容中的储能 35

3.8　电流大小的缓冲和方向的改变 36

3.9　变换交流电电压 37

第4 章　二极管 41

4.0　引言 41

4.1　电流的单向导通性 41

4.2　识别二极管类型 43

4.3　齐纳二极管 44

4.4　发光二极管 46

4.5　检测光 47

第5 章　晶体管和集成电路 49

5.0　引言 49

5.1　放大电流 50

5.2　用小电流控制开关电流 53

5.3　有效开关高电流负载 54

5.4　超高压开关 56

5.5　选择正确的晶体管 57

5.6　交流电流开关 59

5.7　使用晶体管测量光强 60

5.8　光电耦合隔离器 61

5.9　认识集成电路 63

第6 章　开关与继电器 65

6.0　引言 65

6.1　机电开关 65

6.2　识别开关的类型 66

6.3　磁力开关 69

6.4　重识继电器 69

第7 章　电源 71

7.0　引言 71

7.1　交流转交流 71

7.2　将交流转换为直流( 简易) 73

7.3　纹波较小的交流转直流 74

7.4　交流转稳压直流 76

7.5　交流转可变直流 78

7.6　电池的稳压输出 79

7.7　制作恒流电源 80

7.8　高效调节直流电压 81

7.9　直流低压转直流高压 82

7.10　DC/AC 转换 83

7.11　110V 或220V 交流供电 85

7.12　倍增电压 87

7.13　450V 高压供电 88

7.14　更高电压(>1kV) 供电 90

7.15　超高压供电(固态特斯拉线圈) 91

7.16　熔断保险丝 93

7.17　极性保护 94

第8 章　电池 97

8.0　引言 97

8.1　估算电池寿命 97

8.2　选择不可充电电池 99

8.3　选择可充电电池 100

8.4　涓流充电 101

8.5　自动备用电池 103

8.6　锂聚合物电池充电 104

8.7　用“焦耳小偷”获得所有电量 105

第9 章　太阳能 109

9.0　引言 109

9.1　太阳能供电 109

9.2　太阳能电池板的选择 111

9.3　测量太阳能电池板的实际输出功率 113

9.4　太阳能驱动Arduino 115

9.5　太阳能驱动Raspberry Pi 117

第10 章　Arduino 和Raspberry Pi 119

10.0　引言 119

10.1　Arduino 简介 119

10.2　下载与使用本书的Arduino 例程 122

10.3　Raspberry Pi 简介 123

10.4　下载与使用Python 例程 125

10.5　Raspberry Pi 启动时运行程序 126

10.6　探索Arduino 和Raspberry Pi 的替代品 126

10.7　端口设置 128

10.8　Arduino 数字输出控制操作 131

10.9　Raspberry Pi 数字输出控制操作 132

10.10　Arduino 数字输入控制操作 133

10.11　Raspberry Pi 数字输入控制操作 136

10.12　Arduino 的模拟输入读取操作 137

10.13　Arduino 的模拟输出生成操作 138

10.14　Raspberry Pi 的模拟输出生成操作 141

10.15　Raspberry Pi 的I2C 总线设置 143

10.16　Raspberry Pi 的SPI 总线设置 145

10.17　电压转换 146

第11 章　开关 149

11.0　引言 149

11.1　Pi 或Arduino 的功率驱动电路 149

11.2　高端功率驱动电路 151

11.3　大功率驱动电路 153

11.4　高端驱动的大功率驱动电路 155

11.5　BJT 和MOSFET 的选择 156

11.6　使用Arduino 驱动负载 157

11.7　Raspberry Pi 驱动负载 160

11.8　可翻转驱动电路 162

11.9　GPIO 控制继电器 163

11.10　GPIO 控制固态继电器 165

11.11　集电极开路输出的连接 166

第12 章　传感器 169

12.0　引言 169

12.1　将开关连接到Arduino 或Raspberry Pi 169

12.2　检测旋转位置 174

12.3　检测来自电阻式传感器的模拟输入 178

12.4　将模拟输入加载到Raspberry Pi 180

12.5　不用ADC 将电阻式传感器连接到Raspberry Pi 181

12.6　测量光强度 182

12.7　用Arduino 或Raspberry Pi 测量温度 183

12.8　使用不带ADC 的Raspberry Pi 测量温度 185

12.9　使用电位器测量旋转位置 186

12.10　用模拟芯片测量温度 188

12.11　用数字芯片测量温度 190

12.12　测量湿度 193

12.13　测量距离 195

第13 章　电机 199

13.0　引言 199

13.1　直流电机的驱动 199

13.2　测量直流电机的转速 200

13.3　控制直流电机的方向 202

13.4　将电机设置到精确位置 206

13.5　使电机按精确的步数转动 210

13.6　选择更简易步进电机 215

第14 章　LED 和显示器 219

14.0　引言 219

14.1　驱动普通LED 219

14.2　驱动大功率LED 221

14.3　驱动多个LED 224

14.4　同时开关多个LED 225

14.5　7 段数码管显示 225

14.6　控制多个LED 228

14.7　改变RGB LED 的颜色 232

14.8　连接到可寻址LED 条 236

14.9　使用I2C 7 段LED 显示 239

14.10　在OLED 显示屏上显示图形或文字 241

14.11　使用字母、数字LCD 显示文本 243

第15 章　数字集成电路 247

15.0　引言 247

15.1　保护集成电路免受电气噪声的影响 247

15.2　组合逻辑器件认知 248

15.3　GPIO 的扩展 249

15.4　构建逻辑门电路 253

15.5　数字分频器 254

15.6　连接十进制计数器 255

第16 章　模拟电路 259

16.0　引言 259

16.1　滤除高频(简易) 259

16.2　构建一个振荡器 262

16.3　连续的闪烁LED 263

16.4　避免从输入到输出的降压 264

16.5　构建低成本振荡器 266

16.6　构建可变占空比振荡器 267

16.7　制作单次定时器 269

16.8　控制电机转速 270

16.9　对模拟信号进行PWM 272

16.10　制作压控振荡器 274

16.11　理解分贝测量 275

第17 章　运算放大器 279

17.0　引言 279

17.1　选择运算放大器 280

17.2　运算放大器的供电( 分支供电) 282

17.3　运算放大器的供电( 单电源) 283

17.4　制作反相放大器 283

17.5　制作同相放大器 285

17.6　信号缓冲 286

17.7　降低高频振幅 288

17.8　滤除低频 291

17.9　滤除高、低频 292

17.10　比较两个电压 294

第18 章　音频 297

18.0　引言 297

18.1　在Arduino 上播放声音 298

18.2　用Raspberry Pi 播放声音 300

18.3　驻极体麦克风的使用 301

18.4　制作一个1W 的功率放大器 304

18.5　制作一个10W 的功率放大器 306

第19 章　无线电 309

19.0　引言 309

19.1　制作FM 收音机发射机 313

19.2　使用Raspberry Pi 设计一个软件FM 发射机 314

19.3　制作一个基于Arduino 控制的FM 收音机 315

19.4　通过无线电发送数字数据 317

第20 章　构建 321

20.0　引言 321

20.1　创建临时电路 321

20.2　创建永久性电路 326

20.3　自制电路板 329

20.4　探究通孔焊接 331

20.5　探究表贴焊接 332

20.6　元器件脱焊 336

20.7　不破坏元器件的焊接 337

第21 章　工具 339

21.0　引言 339

21.1　使用实验室电源 339

21.2　测量直流电压 340

21.3　测量交流电压 342

21.4　测量电流 342

21.5　测量导通性 343

21.6　测量电阻、电容、电感 344

21.7　放电电容 345

21.8　测量高电压 346

21.9　使用示波器 349

21.10　使用函数生成器 350

21.11　仿真 352

21.12　安全用电 354

附录A　零部件与供应商 357

附录B　Arduino 引脚 367

附录C　Raspberry Pi 引脚 369

附录D　单位与单位前缀 371

后记 373

前言/序言

前　言

《电子创客案例手册 Arduino和Raspberry Pi电子制作实战》中有关电子学的内容借鉴了备受推崇的O'Reilly Cookbook 的制作实践，并分为许多案例。这些案例可以提高读者阅读《电子创客案例手册 Arduino和Raspberry Pi电子制作实战》的自由程度，遵循这些案例可以学习相关的理论基础知识并解决实际问题。

电子学十分复杂，科目广泛，不可能在一《电子创客案例手册 Arduino和Raspberry Pi电子制作实战》中涵盖所有内容，但我尽可能在《电子创客案例手册 Arduino和Raspberry Pi电子制作实战》中收录了我与其他电子产品制作者、爱好者和开发者交谈时最常出现的案例。

《电子创客案例手册 Arduino和Raspberry Pi电子制作实战》读者对象

如果你身处电子行业或者想要进入电子行业，那么《电子创客案例手册 Arduino和Raspberry Pi电子制作实战》可以帮助你从爱好中获得更多知识。《电子创客案例手册 Arduino和Raspberry Pi电子制作实战》有很多设计和测试案例，无论你的专业知识水准如何，都可以按照案例进行实践和设计。

撰写《电子创客案例手册 Arduino和Raspberry Pi电子制作实战》的原因

这《电子创客案例手册 Arduino和Raspberry Pi电子制作实战》已经构思一段时间了。最初的理念源于Tim O'Reilly 本人。这个想法就是为了填补Arduino Cookbook、Raspberry Pi Cookbook 和重量级电子教科书之间的书籍在市场上的空白。

换句话说，《电子创客案例手册 Arduino和Raspberry Pi电子制作实战》旨在涵盖经典电子书籍没有涉及的更多电子技术综合实践和通常被忽视的微控制器外围电路使用实践。主要内容包括构造各种类型的电源，使用合适的晶体管进行开关控制，使用模拟和数字电路，构造项目和模型，以及使用测试设备等。

当今的电子技术

像Arduino 和Raspberry Pi 这样的开发板吸引了新生代的电子产品制作者、业余爱好者和开发者进入电子世界。当前，元器件和工具的成本都很低，而且接触的人比以往任何时候都多。Hackspaces 和Fab labs 就有使用工具实现个人项目的电子工作站。

详细的设计方案等信息的免费获取，意味着你可以根据自己的需要从别人的案例中学习甚至进行修改。

许多人刚开始将电子产品设计作为一种业余爱好，去接受电子工程的正规教育，或者直接从事产品设计，成为一名开发者和创业者。毕竟，如果你有一台电脑、一些工具和元器件，就可以构建一个工程样机，然后找到一个制造商，所有这些都是在众筹的帮助下进行的。进入电子行业的门槛处于历史最低水平。

《电子创客案例手册 Arduino和Raspberry Pi电子制作实战》内容安排

作为一本创客案例书籍，你可以查阅并使用其中的任何案例，而不是按顺序阅读这《电子创客案例手册 Arduino和Raspberry Pi电子制作实战》。如果你参考的案例依赖于其他案例中的一些知识或技能，那么其中会有一个链接指向该先决条件的案例。

这些案例是按章节安排的，第1 ～ 6 章提供了相对基础的案例，主要是关于不同种类元器件的理论知识( 案例的基本材料)。这些章节是：

? 第1 章：“原理”。该章的案例提供了一些理论上你无法避开的概念，如欧姆定律和能量守恒定律。

? 第2 章：“电阻”。解释了最常见的电子元器件，并提供了它们的一些用途案例。

? 第3 章：“电容与电感”。在该章你将找到解释这些元器件如何工作的案例，如何识别它们，以及如何使用它们。

? 第4 章：“二极管”。在该章中你会找到解释二极管的案例，适用于不同类型的二极管，包括齐纳二极管、光电二极管和发光二极管。

? 第5 章：“晶体管和集成电路”。该章主要包含了使用晶体管的基本案例，以及在不同的环境下使用不同类型的晶体管的指南。引入了集成电路，但是你会发现个别的集成电路案例分散在书的其他章节中。

? 第6 章：“开关与继电器”。介绍常见但经常被忽略的器件。

下一部分中的章节介绍如何将第一部分中介绍的组件应用于各种各样的案例中，这些案例涵盖了你可能想要设计的电子产品。

? 第7 章：“电源”。无论你的项目产品是什么，都需要进行供电。可在该章中找到传统电源设计和开关模式电源(Switched Mode Power Supplies，SMPS) 以及更独特的高压电源的案例。

? 第8 章：“电池”。该章包含了选择电池的案例，以及用于充电电池( 包括LiPo 电池)和自动电池备份的实用电路。

? 第9 章：“太阳能”。该章提供了使用太阳能板为项目供电的案例，包括为Arduino和Raspberry Pi 提供太阳能。

? 第10 章：“Arduino 和Raspberry Pi”。目前，大多数电子产品制作者的项目都使用诸如Arduino 或Raspberry Pi 的开发板。案例中引入了这种开发板及其控制外部电路的相关内容。

? 第11 章

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