Learn Electronics with Arduino

Learn Electronics with Arduino pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:APRESS
作者:Don Wilcher
出品人:
页数:258
译者:
出版时间:2012-7-25
价格:GBP 31.49
装帧:Paperback
isbn号码:9781430242666
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机科学
  • 编程
  • 电子
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具体描述

Have you ever wondered how electronic gadgets are created? Do you have an idea for a new proof-of-concept tech device or electronic toy but have no way of testing the feasibility of the device? Have you accumulated a junk box of electronic parts and are now wondering what to build? Learn Electronics with Arduino will answer these questions to discovering cool and innovative applications for new tech products using modification, reuse, and experimentation techniques. You'll learn electronics concepts while building cool and practical devices and gadgets based on the Arduino, an inexpensive and easy-to-program microcontroller board that is changing the way people think about home-brew tech innovation. Learn Electronics with Arduino uses the discovery method. Instead of starting with terminology and abstract concepts, You'll start by building prototypes with solderless breadboards, basic components, and scavenged electronic parts. Have some old blinky toys and gadgets lying around? Put them to work! You'll discover that there is no mystery behind how to design and build your own circuits, practical devices, cool gadgets, and electronic toys. As you're on the road to becoming an electronics guru, you'll build practical devices like a servo motor controller, and a robotic arm. You'll also learn how to make fun gadgets like a sound effects generator, a music box, and an electronic singing bird. What you'll learn * Electronics fundamentals using the discovery method * How to make your own embedded diagnostics for your gadgets * How to drive servos and DC motors with Arduino * How to work with analog signals and sound * How to put photocells to work * How to create LED displays Who this book is for This book will appeal to inventors, engineers, educators, and technology students interested in exploring rapid product design concepts by modifying circuits, using the Arduino, and reuse of discarded non-functional electronics. Table of Contents * An Electronic "Singing" Bird * A Mini Digital Roulette Game * An Interactive Light Sequencer Device * Physical Computing and DC Motor Control * Motion Control with an Arduino: Servo and Stepper Motor Controls * The Music Box * Fun with Haptics * Creating Smart Power with an Arduino * A Logic Checker * Man It's Hot: Temperature Measurement and Control

深入探索电子学与嵌入式系统的奥秘:一本面向创客与工程师的实践指南 书名:电路魔法师:从基础元件到智能系统的全景构建 图书简介 在这个万物互联、智能驱动的时代,理解电子学和嵌入式系统的核心原理已不再是少数专家的专利,而是所有创客、工程师乃至科技爱好者必备的技能。本书——《电路魔法师:从基础元件到智能系统的全景构建》,旨在提供一个全面、深入且极度注重实践的学习路径,带领读者跨越理论与实践的鸿沟,掌握构建复杂电子系统的核心能力。 本书并非简单罗列元器件规格或抽象的电路理论,而是以“动手解决实际问题”为导向,构建起一个从底层电子学思维到复杂系统集成的完整知识体系。我们的目标是让读者不仅知道“如何连接”,更能理解“为何如此连接”,最终具备独立设计、调试和优化电子系统的能力。 第一部分:电子学基石的坚实奠定 (Foundational Electronics Mastery) 本书的开篇将彻底夯实读者的电子学基础,摒弃枯燥的数学推导,转而聚焦于工程实践中的核心概念。 1. 电路基础的直观解析: 我们将从电流、电压、电阻的物理本质入手,通过大量的类比和模拟,阐述欧姆定律、基尔霍夫定律在实际电路中的应用。重点解析功率的概念,避免常见的过热和损坏问题。 2. 元器件的“性格”与选择: 深入剖析电阻、电容、电感这三大无源元件的真实行为。电容的等效串联电阻(ESR)、电感在不同频率下的表现,以及它们如何影响信号完整性。我们不仅讲解理想模型,更会探讨实际元件的非理想特性及其在精密电路设计中的影响。 3. 半导体器件的魔力: 本部分将精细讲解二极管、三极管(BJT)和场效应管(MOSFET)的工作原理。这不是一次理论回顾,而是一场实战演练:如何正确偏置晶体管以实现电流放大?如何利用MOSFET作为高效开关来驱动高功率负载?我们将详细展示跨导曲线与安全工作区(SOA)的实际意义,确保读者能够安全、高效地运用这些核心开关和放大元件。 4. 模拟电路设计与调校: 重点关注运算放大器(Op-Amp)的应用。从标准的反相、同相放大器,到复杂的有源滤波器(如巴特沃斯、切比雪夫响应)设计,本书提供了详尽的步骤和计算方法。读者将学会如何选择合适的反馈电阻和电容,来精确控制放大倍数和带宽,理解噪声(Noise)在模拟信号链中的影响和抑制方法。 第二部分:数字逻辑与微控制器架构 (Digital Logic and Microcontroller Architecture) 电子系统已全面进入数字化时代,本部分致力于揭示数字世界的底层逻辑,并引入现代嵌入式系统的核心——微控制器。 5. 逻辑门与组合电路的构建: 从最基础的AND、OR、NOT门开始,逐步过渡到复杂的组合逻辑,如加法器、译码器和多路选择器。我们将使用真值表、卡诺图等工具,并即时展示如何使用FPGA/CPLD的原理(尽管不涉及复杂的HDL编程,但会讲解其底层逻辑映射)来优化电路的硬件实现。 6. 序向逻辑与状态机设计: 深入讲解触发器(Flip-Flops)如何实现记忆功能,并构建出寄存器和计数器。核心难点在于有限状态机(FSM)的设计与实现,我们将采用Mealy和Moore模型,并通过实际案例展示如何设计一个可靠的时序控制器,例如一个简单的交通灯控制器或协议解码器。 7. 微控制器(MCU)的内部结构与交互: 聚焦于现代MCU(如ARM Cortex-M系列架构的通用原理)的系统级理解。详细解析CPU、内存(SRAM/Flash)、总线结构的工作方式。关键在于理解中断(Interrupt)的优先级、向量表和上下文切换过程,这是实现实时性的基石。 第三部分:高效的外设交互与系统集成 (Peripheral Interfacing and System Integration) 一个功能强大的系统需要高效地与传感器、执行器及其他数字设备通信。本部分是本书最贴近工程实践的篇章。 8. 模拟世界到数字世界的桥梁: 深入探讨模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)。不仅仅是介绍转换速度,更会讲解有效位数(ENOB)、量化误差和过采样技术,帮助读者从噪声中提取微弱信号。 9. 工业与消费级通信协议的实战: 详尽覆盖最流行的通信总线: 串行通信(UART): 波特率、奇偶校验和错误检测机制。 同步通信(SPI): 主从模式、时钟极性与相位(CPOL/CPHA)的精确配置,以及片选(CS)的控制。 多主通信(I2C): 地址仲裁、数据包结构以及如何处理多字节读写操作。 高级总线(CAN/USB原理简述): 介绍其在现代网络化系统中的地位。 10. 传感器与驱动电路的集成: 讲解如何选择合适的传感器(如温度、压力、惯性传感器),以及如何设计前端调理电路来匹配MCU的输入要求。重点在于信号滤波、基准电压(Reference Voltage)的选择,以及如何编写高效的驱动程序来解析传感器数据。 11. 电源管理与PCB布局的艺术: 电子系统的可靠性往往取决于电源设计。详细阐述线性稳压器(LDO)与开关电源(Buck/Boost)的选择标准,纹波的抑制。同时,本书将提供PCB布局的黄金法则:地线规划、电源平面、信号完整性(SI)和电磁兼容性(EMC)的基础考量,确保读者设计的电路在物理实现后能够稳定运行。 本书特色总结: 理论与实践的无缝衔接: 每章节后的“工程挑战”部分,要求读者运用所学知识设计或调试一个小型系统。 跨平台思维培养: 介绍的原理适用于几乎所有主流的微控制器和数字芯片平台,避免了对单一生态系统的过度依赖。 故障排除手册: 附带一份详尽的“常见故障诊断流程图”,教会读者如何使用示波器、万用表等工具,像专业工程师一样追踪和定位电路问题。 《电路魔法师》是一本面向未来的参考书,它将把电子学的抽象概念转化为您手中的实际能力,助您从容应对从原型设计到产品落地的每一个技术挑战。

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读后感

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用户评价

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哇,这本书简直是电子爱好者的圣经啊!我刚开始接触Arduino的时候,面对那些复杂的电路图和代码,真是头大得不行。市面上很多入门书要么讲得太浅,几个LED闪烁就结束了,要么直接深入到微控制器底层,让人望而却步。但这本书,它完全是站在一个“零基础但充满好奇心”的读者的角度来构建知识体系的。它不是那种冷冰冰的教科书,更像是你身边一位耐心又略带幽默感的导师。它把抽象的电子概念,比如电阻的分压原理、电容的储能特性,通过非常贴近生活的例子和清晰的图示展现出来,让人一下子就能明白“哦,原来是这么回事”。特别是它讲解如何调试代码那部分,简直是救星!我记得有一次我的一个传感器读数总是不对,对着屏幕上的代码看了半天也没头绪,结果翻到书里讲“常见错误排查”的那一章,里面有一个小技巧,瞬间就帮我找到了问题所在。这种注重实战、处处为读者着想的编排方式,让学习过程充满了成就感,而不是挫败感。可以说,这本书为我搭建了一个坚实的理论和实践的桥梁,让我从“不敢动弹”的状态,变成了能够自信地尝试各种新项目的状态。

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这本书的叙事节奏把握得极其精妙,读起来有一种沉浸式的体验,仿佛作者在陪你一步步探索电子世界的奥秘。我特别欣赏它对“为什么”的强调,而不是仅仅停留在“怎么做”。很多技术书籍会直接告诉你“把这个元件接到那个引脚”,但这本书会花时间解释为什么必须是这个引脚,以及如果接错了会有什么后果。这种深层次的理解,对于想要真正掌握这门技术的人来说至关重要。我记得有一章专门讲到如何使用PWM(脉冲宽度调制)来模拟模拟输出,这个概念对我来说起初非常晦涩,书里没有直接甩给我公式,而是通过控制一个LED的亮度变化,然后逐步引入频率和占空比的概念,让我自然而然地接受了它。更棒的是,它在每一章的末尾都会设置一些“挑战任务”,这些任务往往需要你整合前面学到的多个知识点,这极大地锻炼了我的综合运用能力。读完一章,你会有一种“我真的学会了”的满足感,而不是匆匆翻完一页的空虚感。对于那些希望把电子知识内化、形成自己思维体系的爱好者来说,这本书的结构设计绝对是教科书级别的示范。

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作为一个偏爱动手实践的人,我最看重的是学习资料能否快速转化为实际成果。这本书在这方面表现得淋漓尽致。它不是那种“先理论后实践”的线性结构,而是更倾向于“小步快跑、即时反馈”的迭代模式。每一小节的学习内容,几乎都伴随着一个立即可验证的小实验。比如,在讲解了晶体管的开关特性后,下一页紧接着就是如何用它来驱动一个继电器。这种即时的反馈机制,极大地增强了我的学习动力。很多时候,在屏幕前读着理论文字会感到枯燥乏味,但当指尖触碰到电路板,看着自己搭建的电路真的能完成预设的动作时,那种成就感是无与伦比的。这本书成功地将抽象的数字逻辑和具体的物理世界连接起来,让我深刻体会到编程和电子元件协同工作的魅力。它真正做到了让读者“边做边学”,而不是“学完再做”,这对于培养真正的动手能力是极其宝贵的。

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老实说,我手里堆了不少关于树莓派、Arduino的参考资料,但很多都因为内容过于陈旧或者目标读者定位模糊而束之高阁。这本书最吸引我的地方在于它的前瞻性和实用性达到了一个完美的平衡。它没有过度沉迷于最新的、可能很快就过时的技术点,而是专注于那些无论技术如何迭代都保持不变的核心电子学原理。比如,关于信号完整性、阻抗匹配这些在更高级项目中才会遇到的概念,它都用非常直观的方式进行了预埋和铺垫,让你在学习基础知识的同时,就已经为未来的进阶做好了心理准备。我记得我之前买过一本号称“权威”的指南,结果里面引用的库文件版本已经快被淘汰了,更新起来费了九牛二虎之力。这本书的例子和代码示例都非常干净、模块化,即便是初学者,稍微花点时间也能在当前的开发环境中顺利运行,这极大地保障了学习的连贯性。它教会你的不是一套固定的指令,而是一套解决电子问题的思维框架,这种思维框架的价值是永恒的。

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这本书的排版和视觉设计简直是业界良心!在学习电子技术时,清晰的电路图和准确的元器件标注是成败的关键。我见过太多书籍,电路图小得像指甲盖,线条混杂不清,看得人眼花缭乱。而这本书,图片的分辨率高得惊人,关键的连接点和元件的极性都用粗体和颜色做了特别强调,即便是用平板电脑阅读,也能清晰分辨出每根导线的去向。而且,作者非常注重图文的对应性,当你看到文字描述中提到一个元件时,旁边的插图立刻就会用数字或字母进行标注,省去了我反复翻页对图表的时间。这种对细节的极致追求,让学习过程中的“认知负荷”大大降低。我不再需要花费大量精力去解读晦涩的图示,而是能把全部注意力集中在理解背后的工作原理上。可以说,这本书在提升阅读体验和降低学习门槛方面,做得比我之前接触的任何一本同类书籍都要出色。

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