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Python极客团队 著

图书标签:

• Python
• 机器人
• 极客
• 编程入门
• 实战
• 青少年
• STEM教育
• 电子制作
• DIY
• 人工智能

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121322921

版次：1

商品编码：12144793

品牌：Broadview

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-08-01

用纸：胶版纸

页数：200

编辑推荐

　　有了先进的软件、硬件开发平台，剩下的只是创意。中国人，特别是中国的年轻人，是全球富有创业、创新精神的一群人，这样的一个群体难道还会缺乏创意吗？

　　“青少年学编程系列丛书”只是“Python 极客项目”的起点，也是新一代智能化硬件的起点，我们期待更多的同行、更多的年轻人加入这个领域。

内容简介

　　Python是一种面向对象、解释型的计算机程序设计语言，其简洁实用、高效，拥有众多模块库，可移植，跨平台，简单易学，易于上手。随着计算机深入发展，Python逐渐成为适合青少年做创意设计的语言，也同样适合Geek（极客）、创客等针对智能硬件的设计与编程。极客中有一句名言：需要的就是创新和新奇，盲目地跟从和愚昧是不可原谅的。同样，青少年做创意设计需要灵感与创新，从简单的方案入手，更能发挥青少年的创新意识。

　　本书首先通过介绍Python的简单入门案例，让读者了解和熟悉Python的基础语法结构，以及Pandas等绘图风格。通过对MicroPython和PyBox、PyMini等软件、硬件平台的介绍，以及大量精心挑选的简单有趣、实用性强的实际案例，如GPIO控制、LED灯管、机器人舵机、智能小车等，增加青少年的动手能力，让广大青少年、初学者，通过简单学习快速掌握Python基础编程，为进一步学习机器人编程奠定扎实的基础。相信读者在本书中能体会到Python语言的简洁、智能硬件设备编程的趣味，以及亲手设计作品的灵感。

目录

第一部分 Python基础

第1章 Python简介 2

1.1 入门简单、功能强大 2

1.2 用户运行平台 6

1.3 程序目录结构 6

1.4 Spyder编辑器界面设置 7

1.5 Python命令行模式 13

1.6 Notebook模式 14

1.7 模块库控制面板 15

1.8 使用pip更新模块库 19

第2章 Python入门案例 24

2.1 案例2-1：第一次编程“hello,ziwang” 24

2.2 案例2-2：增强版“hello,ziwang” 26

2.3 案例2-3：列举系统模块库清单 28

2.4 案例2-4：常用绘图风格 29

2.5 案例2-5：Pandas常用绘图风格 31

2.6 案例2-6：常用颜色表cors 32

第3章 Python基本语法 35

3.1 数据类型 35

3.2 字符串 37

3.3 List列表 40

3.4 Tuple元组 42

3.5 Dictionary字典 43

3.6 数据类型转换 45

第二部分 PyBox实战案例

第4章 请让我为你点盏灯 51

第5章 制作流水灯 56

第6章 点亮心形8×8点阵 61

第7章 模拟红绿灯教程 67

第8章 DIY数字温度计 76

第9章 PM 2.5检测仪 81

第10章 智能扫雷仪 90

第11章 控制LCD5110显示6×8字符 95

第12章 DIY数字温度计 100

第13章 智能温控小风扇 106

第14章 声光电控小夜灯 110

第15章 DIY超声波测距仪 115

第16章 机器人编程基础——舵机控制实验 121

第17章 USB-HID测试（含无线控制） 127

第三部分 智能小车

第18章 无线蓝牙智能小车 138

第19章 红外寻迹无线小车 143

第20章 红外防坠落小车 149

第21章 加速度传感器无线小车 153

第四部分 Python-mini编程案例

第22章 呼吸灯 162

第23章 使用EEPROM 164

第24章 使用气压传感器BMP180 166

第25章 使用SD卡 169

第26章 用定位器控制LED亮度 172

第27章 计算任意精度的圆周率 173

第28章 升级固件 176

附录A 硬件介绍 177

附录B 安全模式和恢复出厂设置 180

附录C 使用Putty控制PyBox 182

附录D Python极客团队介绍 189

前言/序言

　　Python是一门学习简单、功能强大并可以终身受益的编程语言。

　　阿尔法狗、围棋大师、机器学习、人脸识别、金融量化、数据分析……都可以运用Python实现，Python似乎无所不能。

　　2016年11月，全球领先的FPGA开发商德致伦（Digilent）公司，率先发布了PYNQ开发板，可直接使用Python语言进行FPGA准芯片级硬件编程，学术价格仅65美元。

　　也许FPGA和芯片设计对于广大公众来说有些遥远，但这几年风靡全球的“创客”运动，其鼻祖就源自小小的“树莓派”（RaspberryPi）。

　　尽管树莓派和创客运动已经非常成功，但其解决的还只是表层的硬件问题，更关键的软件层面、程序开发、软硬一体化、智能控制等方面始终未能突破。其背后原因在于树莓派及其凭借的传统汇编、C语言的开发平台，缺乏如今互联网时代、大数据时代的大数据、人工智能模块库，所以很多工作都要从零开始。

　　Python已经成为人工智能、数据分析等领域事实上的工业标准编程语言，Python的硬件衍生版本MicroPython已经从概念上成为智能开发、物联网应用的工业级编程语言。

　　幸运的是，国内有关企业、技术团队，在最新一轮的智能化硬件平台军备大赛中没有被淘汰，而是紧跟国际技术前沿，在国内迅速完成了多个不同版本的硬件开发平台设计，组建了多个相关的技术社区。

　　PyBox开发套件：http://www.zroboto.com。

　　PyMini开发套件：http://www.zroboto.com。

　　TPYBoard开发板：http://www.tpyboard.com。

　　PYB-Nano迷你开发板，MicroPython中文社区：http://www.mimcropython.org.cn。

　　Newbit开发板，MicroPython中文社区：http://www.mimcropython.org.cn。

　　很多原本烦琐的智能化设计，例如人脸识别、车牌识别等，在使用全新的Python开发板和各种人工智能模块库时，仅需数十行代码就可以实现。

　　更加令人期待的是，被誉为“黑科技”的谷歌TensorFlow神经网络平台，首选的开发语言也是Python。

　　有了先进的软件、硬件开发平台，剩下的只是创意。

　　中国人，特别是中国的年轻人，是全球最富有创业、创新精神的一群人，这样的一个群体难道还会缺乏创意吗？

　　《机器人Python极客编程入门与实战》只是“青少年学编程系列丛书”的第一本，本系列包括以下作品。

　　《机器人Python极客编程入门与实战》：Python开发板套件的使用与学习，包括数十个简单入门案例，如LED控制、Wi-Fi控制、机器小车等。

　　《机器人Python智能开发与实战》：基于Python的智能化机器人开发设计，比如语音识别、电脑绘画等。

　　《机器人Python案例汇编》：汇集Python极客团队和国内众多一线高手设计的各种实用、经典智能案例。

　　“青少年学编程系列丛书”只是“Python极客项目”的起点，也是新一代智能化硬件的起点，我们期待更多的同行、更多的年轻人加入这个领域。

　　本书所有案例程序可用于zwPython平台，以及各种支持Python3的设备平台，包括Linux操作系统、iOS系统，以及安卓系统等。

　　其他非zwPython用户运行本书程序时，如果出现问题，通常是缺少有关的Python模块库，可以根据调试信息安装相关的Python模块库，再运行相关程序。

　　zwPython及本书配套资料下载地址，请参见Top极宽量化社区“下载中心”：http://topquant.vip或http://ziwang.com。

　　何海群

　　北京极宽科技·www.TopQuant.vip

　　2017年7月21日于中关村创业大街

《Python玩转智能硬件：从传感器到AI应用》 穿越数字的迷雾，触摸真实的智能 你是否曾对那些在科幻电影中翩翩起舞的机器人感到着迷？是否曾幻想过用自己的双手，让冰冷的电子元件拥有生命，听懂你的指令，甚至独立思考？《Python玩转智能硬件：从传感器到AI应用》将带你踏上一次激动人心的探索之旅，从零开始，揭开智能硬件的神秘面纱，用Python这门强大的语言，赋予你的创意以形体和智慧。 本书并非一本枯燥的技术手册，而是一本充满实践乐趣的指南。我们相信，学习的最好方式是动手实践，在解决实际问题的过程中，知识会如同春雨般滋润你的思维。因此，本书将带领你一步步构建各种令人惊叹的智能项目，从最基础的传感器交互，到复杂的人工智能应用，每一个环节都充满了挑战与惊喜。 第一部分：硬件的语言，Python的低语 在开始我们的智能硬件之旅之前，我们需要建立坚实的基础。这一部分，我们将为你梳理硬件世界的基石，并教会你如何用Python与它们进行无缝沟通。 硬件入门：初识电子的脉搏 我们将从最基本的电子元件入手，深入理解电阻、电容、二极管、三极管等基本功的原理。你将学会如何安全地连接这些元件，理解它们在电路中的作用。我们会介绍常用的开发板，如Arduino和Raspberry Pi，并详细讲解它们的架构、接口以及如何搭建一个基础的开发环境。你将了解GPIO（通用输入输出）引脚的意义，掌握如何通过它们读取传感器数据，以及控制执行器。 Python与嵌入式：强强联手 Python，这门以简洁易懂著称的编程语言，将成为你驾驭智能硬件的利器。我们将深入探讨Python在嵌入式系统中的应用，学习如何安装和配置Python环境，了解其在微控制器上的运行机制。你将学习到Python的强大之处，例如丰富的库支持，能够极大地简化硬件控制和数据处理的复杂性。我们将从基础的Python语法开始，逐步过渡到更高级的特性，如面向对象编程、模块化开发，为构建更复杂的系统打下基础。 传感器：感知世界的眼睛与耳朵 智能硬件的核心在于“感知”。本部分将聚焦于各种常用传感器的使用。你将学会如何连接和读取温度传感器、湿度传感器、光线传感器、距离传感器（超声波、红外）、加速度计、陀螺仪、GPS模块等。我们会详细讲解每种传感器的原理，并提供清晰的Python代码示例，教你如何将原始的传感器数据转化为有意义的信息。你将学会如何处理这些数据，进行校准和滤波，以获得更准确的测量结果。例如，你将学习如何构建一个自动调节室内温度的系统，或者一个能够测量物体距离的避障装置。 执行器：将指令转化为行动 光有感知还不够，智能硬件还需要“行动”。我们将介绍如何通过Python控制各种执行器。你将学会如何驱动直流电机、步进电机，实现精确的运动控制，从而制作出能够移动的机器人底盘或机械臂。你将学习如何控制舵机，实现角度的精确调整，为你的项目增添灵活性。我们还会介绍如何控制LED灯、蜂鸣器，通过视觉和听觉反馈与用户互动。你将掌握PWM（脉冲宽度调制）技术，用于精细控制电机的转速或LED的亮度。 第二部分：构建智能的骨骼与血脉 在掌握了硬件基础和传感器/执行器控制之后，我们将开始构建更具智能化的系统。这一部分将侧重于连接、通信和数据处理。 通信协议：信息在网络中穿梭 在物联网（IoT）时代，设备间的通信至关重要。你将深入了解常用的通信协议，如I2C、SPI、UART，并学习如何使用Python在这些协议下与各种外围设备进行高效通信。我们将探讨Wi-Fi和蓝牙模块的使用，让你能够将你的智能硬件连接到互联网，实现远程控制和数据上传。你将学习如何使用MQTT协议构建一个简单的消息队列，实现设备间的发布/订阅通信，为构建大规模物联网应用奠定基础。 数据采集与可视化：洞察变化的规律 传感器采集到的数据往往是海量的，如何有效地存储、处理和分析这些数据是智能化的关键。你将学习如何使用Python进行数据采集，并将数据存储到本地文件或云端数据库。我们会介绍常用的数据处理库，如NumPy和Pandas，教你如何对数据进行清洗、转换和统计分析。更重要的是，你将学习如何利用Matplotlib和Seaborn等库，将你的数据可视化，用直观的图表呈现出隐藏在数据背后的趋势和规律。想象一下，你可以构建一个实时监控环境数据的仪表盘，或者一个分析运动轨迹的工具。 事件驱动与状态机：让硬件“活”起来 智能硬件的响应往往是基于事件的。你将学习如何设计和实现事件驱动的程序，让你的硬件能够对外部刺激做出即时反应。我们将引入状态机的概念，教你如何设计复杂的逻辑流程，让你的硬件能够根据不同的状态进行决策和操作。例如，你可以构建一个能够根据光线强度自动开关灯的系统，或者一个能够响应语音指令的简单机器人。 第三部分：点亮智慧的火花——人工智能的实践 当硬件的“身体”和“神经系统”搭建完成后，我们就要赋予它“大脑”——人工智能。这一部分将带领你进入AI的世界，并在你的智能硬件项目中落地。 机器学习基础：让硬件学会学习 我们将从机器学习的基本概念入手，介绍监督学习、无监督学习和强化学习。你将了解什么是特征工程，如何选择合适的模型，以及如何评估模型的性能。我们会重点介绍一些易于上手的机器学习算法，如线性回归、逻辑回归、K-近邻（KNN）和支持向量机（SVM），并提供Python代码示例，教你如何将这些算法应用于你的智能硬件项目中。例如，你可以训练一个模型来识别不同的物体，或者预测环境参数的变化。 计算机视觉入门：赋予硬件“看”的能力 计算机视觉是AI领域的重要分支。你将学习如何使用OpenCV等库，让你的硬件能够“看见”世界。我们将介绍图像处理的基本技术，如灰度化、二值化、边缘检测，以及特征提取。你将学会如何进行人脸检测、物体识别，甚至简单的手势识别。例如，你可以构建一个能够检测并跟踪人脸的智能摄像头，或者一个能够识别水果种类的分拣机器人。 自然语言处理（NLP）基础：让硬件“听懂”并“说出” 让硬件能够理解人类的语言，是实现真正智能化的关键一步。你将学习NLP的基本概念，如分词、词性标注、命名实体识别。我们将介绍如何使用Python库，如NLTK和spaCy，进行文本分析。你将学习如何构建一个简单的聊天机器人，或者一个能够理解语音命令的智能助手。想象一下，你可以用语音指令控制你的智能家居系统，或者让你的机器人为你播报天气预报。 深度学习的初体验：构建更强大的智能 对于更复杂的AI任务，深度学习展现出了强大的潜力。你将接触到神经网络的基本结构，了解卷积神经网络（CNN）和循环神经网络（RNN）的应用场景。我们将介绍如何使用TensorFlow或PyTorch等深度学习框架，构建和训练自己的模型。虽然篇幅有限，但本书将为你打下坚实的深度学习基础，引导你迈入更广阔的AI领域。例如，你可以尝试构建一个能够识别更复杂图像的模型，或者一个能够生成简单文本的AI。 第四部分：创意无限，实践永无止境 在掌握了上述知识和技能后，你将拥有足够的能力去创造属于自己的智能项目。这一部分将提供一些富有启发性的案例，并鼓励你进行更深入的探索。 智能家居的构建：舒适与便利触手可及 我们将演示如何利用Python和智能硬件，构建一个简单的智能家居系统。从温湿度监控、自动照明，到远程家电控制，你将亲手打造一个更舒适、更便捷的生活环境。 机器人学的初步探索：让机械动起来 我们将带领你构建一个基础的移动机器人，学习如何控制其运动、避障，甚至进行简单的路径规划。你将深入了解机器人学的核心概念，并为未来的更复杂机器人项目打下基础。 物联网项目的实践：连接世界，共享数据 我们将展示如何将你的智能硬件连接到云平台，实现数据的远程传输、分析和可视化。你将体验到物联网的强大力量，并学会如何构建一个有实际应用价值的物联网解决方案。 《Python玩转智能硬件：从传感器到AI应用》不仅仅是一本书，它更是一个邀请，邀请你加入到这个充满创造力和无限可能的智能世界。无论你是初学者，还是有一定编程基础的技术爱好者，本书都将是你探索智能硬件、释放创新潜力的最佳伙伴。准备好迎接挑战，用Python点亮你的智能梦想吧！

评分☆☆☆☆☆

这本书真是让我眼前一亮！一直对机器人编程充满好奇，但总觉得门槛很高，无从下手。当我拿到《机器人Python极客编程入门与实战》这本书时，那种期待感油然而生。翻开目录，看到“Python基础”、“机器人硬件入门”、“传感器交互”、“电机控制”、“路径规划”等章节，心里就踏实了很多。作者并没有直接跳到复杂的机器人项目，而是从最基础的Python语法讲起，循序渐进，就像一位耐心十足的老师，一步步引导我走进编程的世界。对于我这种编程小白来说，这一点至关重要。每一章的理论讲解都清晰易懂，配以丰富的图示和代码示例，让我能够边学边练，巩固知识。我尤其喜欢书中关于“传感器交互”的部分，它让我明白了如何让机器人感知周围的环境，这简直太神奇了！我迫不及待地想尝试书中的一些小项目，比如用超声波传感器测量距离，用红外传感器避开障碍物，这些都让我对未来的实践充满了信心。这本书真的太适合像我一样想要进入机器人编程领域，但又不知道从何开始的朋友了。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书的内容深度和广度都给我留下了深刻的印象。它不仅仅是停留在理论的层面，而是真正地将知识与实践紧密结合。书中的“机器人硬件入门”章节，详细介绍了各种常用机器人平台和关键电子元件，例如Arduino、树莓派以及舵机、步进电机等，并提供了清晰的接线图和配置指南，这对于动手能力不强的我来说，简直是福音。更让我惊喜的是，书中的“路径规划”章节，虽然这个话题听起来就很高大上，但作者通过生动形象的例子和逐步分解的算法讲解，让我这个初学者也能理解其中的奥秘。例如，书中提到的A算法，我竟然可以通过代码实现一个简单的寻路机器人，这种成就感是无法用言语表达的！而且，书中的项目设计也很有趣，从简单的LED闪烁，到控制机械臂的运动，再到实现自主避障，每一个项目都循序渐进，难度递增，能够有效地锻炼读者的编程思维和解决问题的能力。我个人觉得，这本书的实战性非常强，读完后，你真的可以动手做出一些看得见摸得着的机器人小玩意儿。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值远不止于提供代码和理论，它更重要的是培养了一种“极客”精神。在阅读的过程中，我深深体会到作者对于技术的热情和对细节的追求。例如，在讲解“电机控制”时，作者不仅介绍了基本的PWM调速，还深入探讨了PID控制算法，并给出了相应的Python实现。这让我明白，要想让机器人动起来更平稳、更精确，就需要掌握更底层的原理和更高级的控制技术。书中的代码风格也很规范，易于阅读和理解，这对于我以后自己编写更复杂的程序非常有帮助。此外，作者在书中穿插了一些关于机器人发展趋势和未来展望的讨论，这让我对这个领域有了更宏观的认识，也激发了我进一步学习和探索的欲望。我甚至在书中找到了关于如何利用ROS（机器人操作系统）进行开发的线索，这为我后续的学习指明了方向。总而言之，这本书不仅教会了我如何编程，更点燃了我探索未知、创造未来的热情。

评分☆☆☆☆☆

我之前也看过一些机器人相关的书籍，但坦白说，很多都过于理论化，或者代码晦涩难懂，让我望而却步。但《机器人Python极客编程入门与实战》这本书，真的给我带来了耳目一新的感觉。作者在语言上非常接地气，没有过多的专业术语堆砌，而是用通俗易懂的方式解释复杂的概念。而且，书中提供的每一个代码示例，都经过了充分的测试和优化，可以直接运行，这对于初学者来说，大大降低了入门的门槛。我印象最深的是关于“多机器人协作”的部分，虽然只是初步的介绍，但已经让我看到了未来机器人应用的无限可能。例如，如何让多个机器人协同完成一项任务，如何进行信息共享和任务分配，这些都让我觉得非常激动人心。这本书的排版也很舒服，字体大小适中，留白合理，阅读体验极佳。我通常会在工作之余，抽出一些时间来阅读这本书，每次都能学到新东西，感受到编程的乐趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书的亮点在于它对“实战”的强调，绝不是纸上谈兵。作者通过大量精心设计的项目，将理论知识转化为实际操作。我特别喜欢书中关于“视觉识别”的章节，通过简单的Python库，就可以实现对特定物体的识别和追踪，这让我第一次体会到让机器人“看见”世界的奇妙。书中给出的每一个项目，都附带了详细的步骤说明、硬件清单和完整的源代码，让我能够一步步跟着做，成功率非常高。而且，书中的项目涵盖了从基础的硬件交互到相对复杂的算法应用，非常全面。我印象深刻的一个项目是，利用传感器和电机，搭建了一个可以自动跟随光线的机器人，这简直太酷了！这本书不仅仅是教你写代码，更是教你如何用代码解决实际问题，如何将你的想法变成现实。对于所有对机器人技术感兴趣，想要将理论付诸实践的朋友来说，这本书绝对是不可多得的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

很好的书，送货快，塑封包装，很棒

评分☆☆☆☆☆

不怎么样。入门还行。逻辑不够明了

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

这本书同事推荐的，确实不错，值得大家阅读。

评分☆☆☆☆☆

不错，确实是好东西！

评分☆☆☆☆☆

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还不错，有点用

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质量不错，符合我的要求

评分☆☆☆☆☆

很不错的书，值得学习研究研究，推荐下，???????