内容简介
《一起玩电子:电子制作入门、拓展全攻略》带领读者从零开始认识电子,一步一步动手制作属于自己的小玩意儿,共包括四章内容。第一章是兴趣入门,引导与启发读者学习一些*基础的电子元件,并且用这些元件在面包板上设计一些经典制作。第二章是兴趣提高。会更深入地学习电子知识,包括如何制作电源、可控硅的使用,以及常见的集成电路基础知识,并且围绕集成电路设计一系列比较实用的制作。第三章认识单片机。本章是拓展部分。书中采用容易上手的C语言,教大家如何编写程序。第四章是焊接入门,介绍焊接知识,多个案例带领大家一步步完成焊接成品。
书中的每个小制作都包含电路图、元件详单、一起来分析、面包板制作展示以及部分装配图,希望能够帮助大家更好地学习电子知识。
《一起玩电子:电子制作入门、拓展全攻略》适合任何一位零基础学习电子制作的爱好者。另外,还可以用于校本课程、兴趣制作、科技制作等培训。
作者简介
樊胜民,父亲。一位电子爱好者,取得机电工程师、单片机工程师资格证。从事电子、电工工作多年,一直保持着对电子制作的热爱,自己开发数款电子制作产品。在《电子报》、《家电维修》、《家电检修技术》等刊物发表文章100余篇,从儿子6岁起开始教儿子电子基础知识,带着儿子从认识电子元件开始,注重动手能力与实用技能的培养。如今,已经培养出一名小电子制作迷。在和儿子一起玩电子的过程中,不断思考、总结,开发出不同类别的电子入门套件,以轻松娱乐的方式,近景录制了大量教学、实验演示视频,得到电子爱好者一直好评。
樊攀,儿子。小学五年级学生,从小看着爸爸玩电子,长大后跟着爸爸一起玩,如今,对电子制作的掌握已经达到小技师水平,熟知电子基础知识以及日常安全用电知识,能独立制作很炫酷的“电子小玩意儿”,是个动手能力很强的电子小达人。
内页插图
目录
第一章 兴趣入门 /001
第一节 探秘面包板 /002
第二节 点亮更多的发光二极管—电池的串并联 /009
第三节 LED亮度我做主—电阻的秘密 /015
第四节 控制两个LED明暗变化—可调电阻的使用 /018
第五节 光控小夜灯—巧用光敏电阻 /021
第六节 究竟需要串联多大的电阻?—电压、电流和电阻的关系 /024
第七节 认识二极管和三极管 /027
第八节 认识电容 /032
第九节 电路的三种状态 /036
第十节 请你不要这样做—安全用电常识 /040
第十一节 高灵敏度手指开关 /041
第十二节 延时LED /044
第十三节 遥控检测仪 /049
第十四节 自制电量显示仪 /054
第十五节 数码管亮起来 /056
第十六节 温控声光报警器 /061
第十七节 模拟消防应急照明灯 /065
第十八节 声控LED /068
第十九节 高灵敏度声光控延时LED /072
第二十节 双色闪烁LED /074
第二十一节 电子门铃 /077
第二十二节 多功能音乐芯片 /081
第二十三节 开门报警器 /083
第二章 兴趣提高 /089
第一节 停电报警器 /090
第二节 认识NE555定时集成电路 /095
第三节 如何获得稳定的直流电 /101
第四节 计数器CD4017 /108
第五节 译码器的使用 /119
第六节 制作迷你功放 /124
第七节 触发器CD4013的使用 /131
第八节 反相器CD4069的使用 /137
第九节 与非门CD4011的使用 /147
第十节 比较器LM393的使用 /155
第十一节 可控硅的使用 /161
第十二节 制作两种报警器 /172
第十三节 用NE555制作门铃和电子琴 /175
第十四节 制作可调数显电源 /179
第十五节 制作倍压电路 /184
第三章 Hello,单片机! /186
第一节 学习单片机必要的硬件 /187
第二节 学习单片机必要的软件 /191
第三节 单片机最小应用系统 /197
第四节 编写程序点亮LED /200
第五节 闪烁LED /204
第六节 单片机控制双色闪烁LED /207
第七节 流星雨 /210
第八节 花样闪烁LED /214
第九节 译码器74HC138应用 /215
第十节 数码管动态显示 /220
第十一节 数码管每秒间隔显示0~9 /225
第十二节 按键与LED /227
第十三节 点阵屏 /231
第十四节 秒表 /236
第十五节 跳动的心 /242
第十六节 最简单的时钟 /244
第十七节 驱动器芯片74LS245 /251
第十八节 DIY声光报警数字温度计 /253
第十九节 DIY智能测距报警系统 /256
第四章 焊接入门 /260
第一节 焊接必备工具 /261
第二节 焊接基础及洞洞板焊接 /264
第三节 PCB焊接 /272
前言/序言
《玩转电子:从基础到进阶的创意实践指南》 目录 第一部分:电子世界的奇妙启程——基础入门 第一章:认识电子世界的基石:元件概览与识别 1.1 什么是电子元件?它们为何如此重要? 1.2 最基础的“积木”:电阻 1.2.1 电阻的功能与分类:固定电阻、可变电阻 1.2.2 如何读取电阻值:色环电阻与数字标识 1.2.3 电阻的单位与常用型号 1.2.4 实际应用中的电阻:限流、分压、匹配 1.3 电流的“守护者”:电容 1.3.1 电容的功能与分类:电解电容、陶瓷电容、钽电容等 1.3.2 如何识别电容值与电压等级 1.3.3 电容的单位与常用型号 1.3.4 电容在电路中的作用:滤波、储能、耦合、去耦 1.4 电流的“开关”与“方向盘”:二极管 1.4.1 二极管的基本原理:单向导电性 1.4.2 常见二极管类型:整流二极管、稳压二极管、发光二极管(LED) 1.4.3 如何识别二极管的极性(阳极与阴极) 1.4.4 LED 的亮度与颜色选择 1.4.5 二极管在电路中的应用:整流、稳压、指示 1.5 控制电流的“魔法棒”:三极管 1.5.1 三极管的基本原理:放大与开关功能 1.5.2 NPN 与 PNP 三极管的识别与特性 1.5.3 三极管的三个端子:基极(B)、集电极(C)、发射极(E) 1.5.4 三极管作为开关的应用:控制大电流负载 1.5.5 三极管作为放大器的基本概念 1.6 提供动力的源泉:电源 1.6.1 直流电源与交流电源的区别 1.6.2 电池:一次性电池与可充电电池 1.6.3 电源适配器:将交流电转换为直流电 1.6.4 电源的电压、电流与功率概念 1.6.5 安全用电的重要性:接地、绝缘、防触电 1.7 连接的艺术:导线与连接器 1.7.1 不同类型的导线:单股线、多股线、屏蔽线 1.7.2 常用连接器:杜邦线、接线端子、插座 1.7.3 焊接技巧入门:选择焊锡、烙铁、助焊剂 1.7.4 良好的连接对电路性能的影响 第二章:动手实践的乐趣:电路基础知识与搭建 2.1 电路的构成要素:电源、负载、通路 2.2 串联电路与并联电路的奥秘 2.2.1 串联电路的特点:电流、电压、电阻关系 2.2.2 并联电路的特点:电流、电压、电阻关系 2.2.3 为什么需要区分串联和并联? 2.3 欧姆定律:揭示电压、电流与电阻的内在联系 2.3.1 公式 V = IR 的应用 2.3.2 实践中如何利用欧姆定律计算与设计 2.4 电路图符号速查:让你读懂电路的“语言” 2.4.1 识别常用电子元件的电路图符号 2.4.2 理解电路图中连接线与分支的意义 2.5 搭建你的第一个简单电路:LED 闪烁器 2.5.1 所需元件清单与工具 2.5.2 详细的电路连接步骤图示 2.5.3 故障排除指南:检查连接、元件极性 2.6 深入理解“通断”:开关电路的设计与应用 2.6.1 各种开关类型:轻触开关、拨动开关、滑动开关 2.6.2 如何用三极管搭建一个简单的电子开关 2.7 学习简单的滤波电路:平滑不稳定的直流电 2.7.1 RC 滤波电路的原理与搭建 2.7.2 了解滤波电路对信号的影响 第三章:认识微控制器:智能电子世界的入口 3.1 什么是微控制器 (MCU)?它与传统电路有何不同? 3.2 Arduino Uno:初学者的理想伙伴 3.2.1 Arduino Uno 的硬件组成与核心芯片 3.2.2 Arduino IDE:编写、上传代码的开发环境 3.2.3 Arduino 的数字 I/O 口:输入与输出 3.2.4 Arduino 的模拟 I/O 口:读取模拟信号 3.3 你的第一个 Arduino 程序:点亮一盏 LED 3.3.1 编写简单的 `setup()` 和 `loop()` 函数 3.3.2 `pinMode()` 和 `digitalWrite()` 函数的应用 3.3.3 理解代码与硬件之间的联系 3.4 用 Arduino 控制更复杂的输出:LED 渐变与呼吸灯 3.4.1 `analogWrite()` 函数的奥秘 3.4.2 PWM (脉冲宽度调制) 的基本概念 3.5 读取外部输入:让 Arduino 响应世界 3.5.1 `digitalRead()` 函数:读取按钮状态 3.5.2 `analogRead()` 函数:读取电位器或光敏电阻的数值 3.6 串口通信:Arduino 与电脑的对话 3.6.1 `Serial.begin()` 和 `Serial.print()` 的用法 3.6.2 在 Arduino IDE 的串口监视器中查看数据 第二部分:拓展创意无限——进阶实践 第四章:传感器应用:感知真实世界 4.1 传感器是如何工作的?从模拟到数字的转换 4.2 光敏传感器:捕捉光线的变化 4.2.1 光敏电阻 (LDR) 的特性与应用 4.2.2 利用 Arduino 制作自动亮度调节小夜灯 4.3 温度传感器:测量环境的温度 4.3.1 LM35/DHT11/DHT22 等温度传感器介绍 4.3.2 制作一个简单的温度显示器 4.4 距离传感器:测量空间中的距离 4.4.1 HC-SR04 超声波测距模块的原理 4.4.2 制作一个简易的倒车雷达或避障机器人 4.5 运动传感器:检测物体的移动 4.5.1 PIR (被动红外) 运动传感器的应用 4.5.2 制作一个基于运动感应的警报系统 4.6 气体传感器:检测空气中的有害物质 4.6.1 MQ系列气体传感器的种类与应用(如 MQ-2 烟雾传感器) 4.6.2 制作一个简易的火灾报警器 4.7 惯性测量单元 (IMU):姿态与运动的感知 4.7.1 加速度计与陀螺仪的原理 4.7.2 MPU6050 等 IMU 模块的应用(涉及更复杂的库和数据处理) 第五章:执行器控制:驱动你的创意 5.1 电机驱动:让机器动起来 5.1.1 直流减速电机:速度与扭矩的平衡 5.1.2 直流电机驱动模块 (L298N):控制电机转速与方向 5.1.3 制作一个简单的遥控小车 5.2 舵机控制:精确的角度定位 5.2.1 舵机的原理与伺服控制 5.2.2 利用 Arduino 控制舵机实现机械臂或云台的转动 5.3 继电器:控制大功率设备 5.3.1 继电器的隔离与开关原理 5.3.2 利用继电器控制交流设备(如电风扇、灯泡) 5.3.3 安全注意事项:高压交流电操作风险 5.4 蜂鸣器与扬声器:发出声音的艺术 5.4.1 有源蜂鸣器与无源蜂鸣器的区别 5.4.2 制作简单的音乐播放器或提示音系统 5.5 显示设备:信息的传递者 5.5.1 LCD1602/LCD2004 字符显示屏 5.5.2 OLED 显示屏:高对比度与低功耗 5.5.3 如何将传感器数据或自定义信息显示在屏幕上 第六章:通信与联网:连接你的世界 6.1 无线通信模块:摆脱线的束缚 6.1.1 HC-12 无线串口通信模块:点对点通信 6.1.2 NRF24L01 射频模块:低功耗、多通道通信 6.1.3 制作一个简单的无线遥控系统 6.2 蓝牙通信:短距离无线连接 6.2.1 HC-05/HC-06 蓝牙模块的配对与通信 6.2.2 利用手机 App 控制 Arduino 设备 6.3 Wi-Fi 通信:接入互联网 6.3.1 ESP8266/ESP32 模块:集成 Wi-Fi 功能的微控制器 6.3.2 连接到家庭 Wi-Fi 网络 6.3.3 基础的 HTTP 请求与响应 6.3.4 制作一个简单的智能家居设备(如远程控制灯光) 6.4 MQTT 协议:轻量级的物联网通信 6.4.1 MQTT 的发布/订阅模式 6.4.2 与公共 MQTT 服务器交互 6.4.3 了解物联网平台(如Thingspeak)的基础应用 第七章:进阶项目实践:整合你的技能 7.1 智能小车项目:结合传感器、电机与通信 7.1.1 避障小车:利用超声波传感器与电机控制 7.1.2 循迹小车:利用红外传感器与电机控制 7.1.3 遥控小车:结合蓝牙/Wi-Fi 与电机控制 7.2 环境监测站:整合多种传感器与显示 7.2.1 收集温度、湿度、光照等数据 7.2.2 将数据通过 LCD 或 OLED 显示 7.2.3 考虑数据上传至云平台 7.3 自动浇水系统:基于土壤湿度与定时 7.3.1 土壤湿度传感器的应用 7.3.2 配合水泵(通过继电器控制)实现自动浇水 7.4 简易机器人手臂:多舵机协同控制 7.4.1 设计简单的机械结构 7.4.2 编写代码实现手臂的运动序列 7.5 智能门禁系统:结合 RFID/NFC 识别 7.5.1 RFID/NFC 读卡模块的应用 7.5.2 配合舵机或电磁锁实现门禁控制 第八章:故障排除与调试技巧 8.1 常见的电路问题与分析方法 8.1.1 “短路”与“断路”的判断 8.1.2 虚焊、假焊的识别 8.2 使用万用表进行测量 8.2.1 电压、电流、电阻的测量方法 8.2.2 二极管、三极管的简单检测 8.3 软件调试技巧 8.3.1 使用 `Serial.println()` 进行代码调试 8.3.2 逐步执行与断点调试(针对更高级的IDE) 8.4 了解常见电子元件的“死区”与容错范围 附录: 常用电子元件数据手册查找指南 电子制作安全规范与注意事项 社区资源与进阶学习方向建议 引言: 在这个数字时代,电子产品无处不在,从我们口袋里的智能手机,到家中的各种电器,再到驱动着现代工业的复杂机器,电子技术无时无刻不在改变着我们的生活。你是否曾好奇过这些神奇装置是如何运作的?是否萌生过亲手制作一个属于自己的电子小发明,让想法变成现实的冲动? 《玩转电子:从基础到进阶的创意实践指南》正是为你准备的这份起点。这本书并非专注于某个特定的领域或产品,而是致力于为你搭建一座通往电子世界的坚实桥梁。它将带你从最基础的电子元件开始,一步步理解它们的功能与应用,学习如何将它们巧妙地组合起来,构建出能够完成各种任务的电路。 我们相信,实践是最好的老师。因此,本书的编写理念始终围绕着“动手”二字。从搭建简单的 LED 电路,到利用微控制器实现智能控制,再到探索无线通信和联网的可能性,每一个章节都包含了详细的操作指导和实用的项目案例。你不需要深厚的理论基础,只需要一颗好奇的心和一双灵巧的手。 本书将循序渐进,先为你打下坚实的理论基础,让你理解“为什么”;然后通过大量的实践操作,让你掌握“怎么做”。你将学会如何阅读电路图,如何识别各种电子元件,如何使用万用表进行测量,以及如何利用 Arduino 等开发平台编写程序来控制硬件。 更重要的是,本书将激发你的创造力。我们提供的不仅仅是教程,更是无数的可能性。通过掌握电子制作的基本原理和方法,你将能够跳出书本的框架,将自己的奇思妙想转化为一个个充满生命力的电子作品。无论是想制作一个自动化小帮手,还是一个有趣的交互式装置,亦或是对物联网和人工智能产生兴趣,本书都将为你提供坚实的起点和广阔的拓展空间。 准备好了吗?让我们一起踏上这场充满乐趣和发现的电子之旅,亲手创造属于你的科技奇迹!