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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Arduino115

9.5太阳能驱动Raspberry Pi117

第10章 Arduino和Raspberry Pi119

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 Pi169

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 Pi180

12.5不用ADC将电阻式传感器连接到Raspberry Pi181

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LED219

14.2驱动大功率LED221

14.3驱动多个LED224

14.4同时开关多个LED225

14.5 7段数码管显示225

14.6控制多个LED228

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LED263

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PWM272

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