電子創(chuàng)客案例手冊(cè)：Arduino和Raspberry Pi電子制作實(shí)戰(zhàn)

目　錄

第1 章　原理 1
1.0　引言 1
1.1　電流的物理意義 1
1.2　電壓的物理意義 2
1.3　電壓、電流、電阻的計(jì)算 3
1.4　電路中節(jié)點(diǎn)電流的計(jì)算 5
1.5　電路中支路電壓的計(jì)算 6
1.6　功率的物理意義 7
1.7　交流電 7
第2 章　電阻 11
2.0　引言 11
2.1　閱讀電阻封裝 11
2.2　查找電阻標(biāo)稱值 13
2.3　選擇可變電阻 14
2.4　串聯(lián)電阻 15
2.5　并聯(lián)電阻 16
2.6　分壓至可測(cè)范圍 18
2.7　電阻的合理選擇 19
2.8　光敏電阻的測(cè)量 20
2.9　熱敏電阻的測(cè)量 21
2.10　選擇合理的導(dǎo)線 22
第3 章　電容與電感 27
3.0　引言 27
3.1　儲(chǔ)能器件 27
3.2　識(shí)別電容類型 31
3.3　閱讀電容封裝 32
3.4　并聯(lián)電容 33
3.5　串聯(lián)電容 34
3.6　大能量的儲(chǔ)存 34
3.7　計(jì)算電容中的儲(chǔ)能 35
3.8　電流大小的緩沖和方向的改變 36
3.9　變換交流電電壓 37
第4 章　二極管 41
4.0　引言 41
4.1　電流的單向?qū)ㄐ? 41
4.2　識(shí)別二極管類型 43
4.3　齊納二極管 44
4.4　發(fā)光二極管 46
4.5　檢測(cè)光 47
第5 章　晶體管和集成電路 49
5.0　引言 49
5.1　放大電流 50
5.2　用小電流控制開關(guān)電流 53
5.3　有效開關(guān)高電流負(fù)載 54
5.4　超高壓開關(guān) 56
5.5　選擇正確的晶體管 57
5.6　交流電流開關(guān) 59
5.7　使用晶體管測(cè)量光強(qiáng) 60
5.8　光電耦合隔離器 61
5.9　認(rèn)識(shí)集成電路 63
第6 章　開關(guān)與繼電器 65
6.0　引言 65
6.1　機(jī)電開關(guān) 65
6.2　識(shí)別開關(guān)的類型 66
6.3　磁力開關(guān) 69
6.4　重識(shí)繼電器 69
第7 章　電源 71
7.0　引言 71
7.1　交流轉(zhuǎn)交流 71
7.2　將交流轉(zhuǎn)換為直流( 簡(jiǎn)易) 73
7.3　紋波較小的交流轉(zhuǎn)直流 74
7.4　交流轉(zhuǎn)穩(wěn)壓直流 76
7.5　交流轉(zhuǎn)可變直流 78
7.6　電池的穩(wěn)壓輸出 79
7.7　制作恒流電源 80
7.8　高效調(diào)節(jié)直流電壓 81
7.9　直流低壓轉(zhuǎn)直流高壓 82
7.10　DC/AC 轉(zhuǎn)換 83
7.11　110V 或220V 交流供電 85
7.12　倍增電壓 87
7.13　450V 高壓供電 88
7.14　更高電壓(>1kV) 供電 90
7.15　超高壓供電(固態(tài)特斯拉線圈) 91
7.16　熔斷保險(xiǎn)絲 93
7.17　極性保護(hù) 94
第8 章　電池 97
8.0　引言 97
8.1　估算電池壽命 97
8.2　選擇不可充電電池 99
8.3　選擇可充電電池 100
8.4　涓流充電 101
8.5　自動(dòng)備用電池 103
8.6　鋰聚合物電池充電 104
8.7　用“焦耳小偷”獲得所有電量 105
第9 章　太陽(yáng)能 109
9.0　引言 109
9.1　太陽(yáng)能供電 109
9.2　太陽(yáng)能電池板的選擇 111
9.3　測(cè)量太陽(yáng)能電池板的實(shí)際輸出功率 113
9.4　太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)Arduino 115
9.5　太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)Raspberry Pi 117
第10 章　Arduino 和Raspberry Pi 119
10.0　引言 119
10.1　Arduino 簡(jiǎn)介 119
10.2　下載與使用本書的Arduino 例程 122
10.3　Raspberry Pi 簡(jiǎn)介 123
10.4　下載與使用Python 例程 125
10.5　Raspberry Pi 啟動(dòng)時(shí)運(yùn)行程序 126
10.6　探索Arduino 和Raspberry Pi 的替代品 126
10.7　端口設(shè)置 128
10.8　Arduino 數(shù)字輸出控制操作 131
10.9　Raspberry Pi 數(shù)字輸出控制操作 132
10.10　Arduino 數(shù)字輸入控制操作 133
10.11　Raspberry Pi 數(shù)字輸入控制操作 136
10.12　Arduino 的模擬輸入讀取操作 137
10.13　Arduino 的模擬輸出生成操作 138
10.14　Raspberry Pi 的模擬輸出生成操作 141
10.15　Raspberry Pi 的I2C 總線設(shè)置 143
10.16　Raspberry Pi 的SPI 總線設(shè)置 145
10.17　電壓轉(zhuǎn)換 146
第11 章　開關(guān) 149
11.0　引言 149
11.1　Pi 或Arduino 的功率驅(qū)動(dòng)電路 149
11.2　高端功率驅(qū)動(dòng)電路 151
11.3　大功率驅(qū)動(dòng)電路 153
11.4　高端驅(qū)動(dòng)的大功率驅(qū)動(dòng)電路 155
11.5　BJT 和MOSFET 的選擇 156
11.6　使用Arduino 驅(qū)動(dòng)負(fù)載 157
11.7　Raspberry Pi 驅(qū)動(dòng)負(fù)載 160
11.8　可翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電路 162
11.9　GPIO 控制繼電器 163
11.10　GPIO 控制固態(tài)繼電器 165
11.11　集電極開路輸出的連接 166
第12 章　傳感器 169
12.0　引言 169
12.1　將開關(guān)連接到Arduino 或Raspberry Pi 169
12.2　檢測(cè)旋轉(zhuǎn)位置 174
12.3　檢測(cè)來自電阻式傳感器的模擬輸入 178
12.4　將模擬輸入加載到Raspberry Pi 180
12.5　不用ADC 將電阻式傳感器連接到Raspberry Pi 181
12.6　測(cè)量光強(qiáng)度 182
12.7　用Arduino 或Raspberry Pi 測(cè)量溫度 183
12.8　使用不帶ADC 的Raspberry Pi 測(cè)量溫度 185
12.9　使用電位器測(cè)量旋轉(zhuǎn)位置 186
12.10　用模擬芯片測(cè)量溫度 188

12.11　用數(shù)字芯片測(cè)量溫度 190
12.12　測(cè)量濕度 193
12.13　測(cè)量距離 195
第13 章　電機(jī) 199
13.0　引言 199
13.1　直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng) 199
13.2　測(cè)量直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速 200
13.3　控制直流電機(jī)的方向 202
13.4　將電機(jī)設(shè)置到精確位置 206
13.5　使電機(jī)按精確的步數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng) 210
13.6　選擇更簡(jiǎn)易步進(jìn)電機(jī) 215
第14 章　LED 和顯示器 219
14.0　引言 219
14.1　驅(qū)動(dòng)普通LED 219
14.2　驅(qū)動(dòng)大功率LED 221
14.3　驅(qū)動(dòng)多個(gè)LED 224
14.4　同時(shí)開關(guān)多個(gè)LED 225
14.5　7 段數(shù)碼管顯示 225
14.6　控制多個(gè)LED 228
14.7　改變RGB LED 的顏色 232
14.8　連接到可尋址LED 條 236
14.9　使用I2C 7 段LED 顯示 239
14.10　在OLED 顯示屏上顯示圖形或文字 241
14.11　使用字母、數(shù)字LCD 顯示文本 243
第15 章　數(shù)字集成電路 247
15.0　引言 247
15.1　保護(hù)集成電路免受電氣噪聲的影響 247
15.2　組合邏輯器件認(rèn)知 248
15.3　GPIO 的擴(kuò)展 249
15.4　構(gòu)建邏輯門電路 253
15.5　數(shù)字分頻器 254
15.6　連接十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 255
第16 章　模擬電路 259
16.0　引言 259
16.1　濾除高頻(簡(jiǎn)易) 259
16.2　構(gòu)建一個(gè)振蕩器 262
16.3　連續(xù)的閃爍LED 263
16.4　避免從輸入到輸出的降壓 264
16.5　構(gòu)建低成本振蕩器 266
16.6　構(gòu)建可變占空比振蕩器 267
16.7　制作單次定時(shí)器 269
16.8　控制電機(jī)轉(zhuǎn)速 270
16.9　對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行PWM 272
16.10　制作壓控振蕩器 274
16.11　理解分貝測(cè)量 275
第17 章　運(yùn)算放大器 279
17.0　引言 279
17.1　選擇運(yùn)算放大器 280
17.2　運(yùn)算放大器的供電( 分支供電) 282
17.3　運(yùn)算放大器的供電( 單電源) 283
17.4　制作反相放大器 283
17.5　制作同相放大器 285
17.6　信號(hào)緩沖 286
17.7　降低高頻振幅 288
17.8　濾除低頻 291
17.9　濾除高、低頻 292
17.10　比較兩個(gè)電壓 294
第18 章　音頻 297
18.0　引言 297
18.1　在Arduino 上播放聲音 298
18.2　用Raspberry Pi 播放聲音 300
18.3　駐極體麥克風(fēng)的使用 301
18.4　制作一個(gè)1W 的功率放大器 304
18.5　制作一個(gè)10W 的功率放大器 306
第19 章　無線電 309
19.0　引言 309
19.1　制作FM 收音機(jī)發(fā)射機(jī) 313
19.2　使用Raspberry Pi 設(shè)計(jì)一個(gè)軟件FM 發(fā)射機(jī) 314
19.3　制作一個(gè)基于Arduino 控制的FM 收音機(jī) 315
19.4　通過無線電發(fā)送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) 317
第20 章　構(gòu)建 321
20.0　引言 321
20.1　創(chuàng)建臨時(shí)電路 321
20.2　創(chuàng)建永久性電路 326
20.3　自制電路板 329
20.4　探究通孔焊接 331
20.5　探究表貼焊接 332
20.6　元器件脫焊 336
20.7　不破壞元器件的焊接 337
第21 章　工具 339
21.0　引言 339
21.1　使用實(shí)驗(yàn)室電源 339
21.2　測(cè)量直流電壓 340
21.3　測(cè)量交流電壓 342
21.4　測(cè)量電流 342
21.5　測(cè)量導(dǎo)通性 343
21.6　測(cè)量電阻、電容、電感 344
21.7　放電電容 345
21.8　測(cè)量高電壓 346
21.9　使用示波器 349
21.10　使用函數(shù)生成器 350
21.11　仿真 352
21.12　安全用電 354
附錄A　零部件與供應(yīng)商 357
附錄B　Arduino 引腳 367
附錄C　Raspberry Pi 引腳 369
附錄D　單位與單位前綴 371
后記 373