电子创客案例手册 Arduino和Raspberry Pi电子制作实战 嵌入式系统经典丛书

嵌入式系统经典丛书 电子创客案例手册 Arduino和Raspberry Pi电子制作实战 作者：（美）Simon Monk 著；王诚成，孙晶，孙海文 译 出版时间：2018年版 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。 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 7.10DC/AC 转换 83 7.11110V 或220V 交流供电 85 7.12倍增电压 87 7.13450V 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 10.1Arduino 简介 119 10.2下载与使用本书的Arduino 例程 122 10.3Raspberry Pi 简介 123 10.4下载与使用Python 例程 125 10.5Raspberry 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 10.8Arduino 数字输出控制操作 131 10.9Raspberry Pi 数字输出控制操作 132 10.10Arduino 数字输入控制操作 133 10.11Raspberry Pi 数字输入控制操作 136 10.12Arduino 的模拟输入读取操作 137 10.13Arduino 的模拟输出生成操作 138 10.14Raspberry Pi 的模拟输出生成操作 141 10.15Raspberry Pi 的I2C 总线设置 143 10.16Raspberry 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 11.1Pi 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 11.5BJT 和MOSFET 的选择 156 11.6使用Arduino 驱动负载 157 11.7Raspberry Pi 驱动负载 160 11.8可翻转驱动电路 162 11.9GPIO 控制继电器 163 11.10GPIO 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 14.57 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 15.3GPIO 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BArduino 引脚 367 附录CRaspberry Pi 引脚 369 附录D单位与单位前缀 371 后记 373