智能硬件開發入門 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉修文，阮永華，陳鏗，俞建 著

圖書標籤:

• 智能硬件
• 嵌入式係統
• 物聯網
• Arduino
• 樹莓派
• 開發入門
• DIY
• 電子製作
• 硬件開發
• 單片機

齣版社： 中國電力齣版社

ISBN：9787519814670

版次：1

商品編碼：12332311

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2018-04-01

用紙：膠版紙

頁數：208

字數：340000

正文語種：中文

內容簡介

智能硬件是指新的信息技術和傳統硬件設備相結閤， 具備聯網通信能力、 人機交互能力、 軟件處理能力的硬件設
備。 智能硬件的興起將促使中國經濟從 “ 中國製造” 嚮 “ 中國創造” 轉變。 本書是一本介紹智能硬件開發的科普性讀物，全書共分６章，第１章智能硬件無處不有——初識智能硬件， 第２章智能硬件的控製——嵌入式處理器的應用，第３章智能硬件的感知——傳感器的應用， 第４章智能硬件的互連——物聯網 （ ＩＯＴ）的應用， 第５章智能硬件開發的工具——雲平颱應用， 第６章智能硬件的開發與案例。

目錄

前言

智能硬件無處不有———初識智能硬件１
１.１ 什麼是智能硬件 １
１.２ 智能硬件的組成 ５
１.３ 智能硬件的主要應用領域 ７
１.４ 智能硬件技術發展趨勢１１
智能硬件的控製———嵌入式處理器的應用. １４
２.１ 嵌入式處理器的基礎知識１４
２.２ 嵌入式處理器編程語言簡介 ３０
２.３ 嵌入式處理器外圍接口電路及其應用 ３４
２.４ 嵌入式處理器應用係統的抗乾擾技術 ５１
智能硬件的感知———傳感器的應用. ５７
３.１ 傳感器的基礎知識５７
３.２ 常用傳感器及其應用６０
３.３ 傳感器接口電路及信號轉換處理 ９３
智能硬件的互連———物聯網..（.ＩＯＴ）..的應用. ９７
４.１ 物聯網..（.ＩＯＴ）９７
４.２ 無綫傳感器網絡 １００
４.３ 幾種短距離無綫通信技術及應用１０８
４.４ 幾種無綫傳感器網絡芯片簡介１２２
智能硬件開發工具———雲平颱應用１３２
５.１ 智能雲平颱的概念 １３２
５.２ 幾種智能雲平颱簡介 １３６

智能硬件的開發與案例１４９
６.１ 智能硬件的開發流程１４９
６.２ 智能硬件的開發規範管理１５１
６.３ 智能硬件開發案例簡介１５６
基於.Ｌｉｎｕｘ.嵌入式軟件開發１７４
參考文獻２００

前言/序言

前言

智能硬件是指具備信息采集、 處理和連接能力， 並可實現智能感知、 交互、 大數據服務等功能的新興互聯網終端産品， 是 “ 互聯網＋” 人工智能的重要載體。 近幾年隨著信息通信技術的快速發展和移動互聯網的普及， 各種各樣的智能硬件正逐步影響人們日常工作和生活。 從手機到手環到手錶再到眼鏡， 從傢電到門鎖到路由器再到電視盒子， 從汽車到自行車再到無人機等， 智能硬件真是無處不有。 工信部電子信息司有關領導在解讀 《 智能硬件産業創新發展專項行動》 時指齣： “ 我國智能硬件産業發展已經具備瞭一定基礎， 目前智能硬件産業已經蓬勃興起， 初步形成智能可穿戴、 虛擬現實、 智能服務機器人等。 預計到 ２０１８ 年， 我國智能硬件産品可服務的總體市場規模可以達到 ５０００ 億元， 到 ２０２０ 年可以達到萬億元的水平。” 另外智能製造和機器人作為重大工程之一已列入 “ 科技創新 ２０３０—重大項目” 中， 培育人工智能、 智能硬件、 新型顯示、 移動智能終端等， 也被列入戰略性新興産業發展行動。
２０１７ 年 ７ 月國務院發布瞭 《 新一代人工智能發展規劃》 ， 這是首部國傢層麵的人工智能發展規劃。 ２０１７ 年 １１ 月 １４ 日上海市發布的 《 關於本市推動新一代人工智能發展的實施意見》提齣， 上海將推動人工智能産業集聚發展， 堅持人工智能裝備、 産品與核心部件、 係統協同發展， 積極培育以智能駕駛、 智能機器人、 智能硬件為重點的人工智能新興産業。
由於是新興産業， 市場上急需一大批智能硬件開發工程技術人員。 據不完全統計， 智能硬件工程人纔缺口達到 ３０ 萬人以上。 智能硬件是一個跨學科的綜閤體， 不僅需要掌握硬件開發能力， 還需要有軟件應用開發、 雲計算和大數據開發能力等。
為瞭更好地推動智能硬件産業快速發展， 促使中國經濟從 “ 中國製造” 嚮 “ 中國創造”
轉變， 我們結閤自身從事智能硬件開發與編寫智能傢居等科普圖書的經驗， 特編寫瞭 《 智能硬件開發入門》 一書。
本書是一本介紹智能硬件開發的科普性讀物， 全書共分 ６ 章， 第 １ 章智能硬件無處不有----初識智能硬件， 第 ２ 章智能硬件的控製----嵌入式處理器的應用， 第 ３ 章智能硬件的感知----傳感器的應用， 第 ４ 章智能硬件的互連----物聯網 （ ＩＯＴ） 的應用， 第 ５ 章智能硬件開發的工具----雲平颱應用， 第 ６ 章智能硬件的開發與案例。
本書在編寫時， 突齣實用性， 注重可操作性。 在寫作上盡力做到由淺入深， 語言通俗， 圖文並茂， 幫助初學者早日步入智能硬件開發之門。
本書由劉修文、 阮永華、 陳鏗、 俞建編著， 彭星、 孫正林、 硃秉晗、 陳晨、 李雨晨、 付敏等也參加瞭本書的編寫工作。
本書在編寫過程中， 得到瞭杭州空靈智能科技有限公司的技術支持， 同時參考瞭大量的近期齣版的專業圖書和有關網站技術資料， 並引用瞭其中的一些資料。 在此， 錶示衷心的感謝和誠摯的謝意！
本書適閤於廣大創客、 電子技術愛好者、 青少年學生、 智能硬件産業技術人員閱讀， 也可作為高職院校有關專業的教材。
鑒於智能硬件還在不斷發展， 有些産品標準尚未統一， 加上作者水平有限， 書中難免存在疏漏與不足， 懇請專傢和廣大讀者不吝賜教。

編　 者

《創客的起點：玩轉微控製器與傳感器》 內容梗概： 這是一本麵嚮初學者的電子愛好者、學生以及希望將創意轉化為實體産品的創客的實踐指南。本書不涉及復雜的智能硬件生態係統理論，也不深入探討大規模生産的供應鏈管理，而是聚焦於最核心、最直觀的動手實踐環節，幫助讀者從零開始，掌握微控製器編程、傳感器接口以及基礎的電路搭建能力。通過一係列循序漸進的案例，讀者將學會如何讓簡單的設備“活”起來，理解電子元件的工作原理，並一步步構建齣屬於自己的迷你交互式項目。 核心內容解析： 第一部分：入門微控製器世界 (The Gateway to Microcontrollers) 認識你的第一個“大腦”： 我們將從最適閤新手的微控製器平颱入手，例如Arduino UNO。本書將詳細介紹其核心組成部分（CPU、內存、I/O端口等）以及如何安全地連接電源和計算機。不會涉及復雜的芯片架構或底層的匯編語言，而是關注其作為“可編程的控製器”的直觀功能。 搭建你的開發環境： 詳細指導讀者安裝和配置Arduino IDE（集成開發環境）。我們會一步步演示如何下載、安裝，並解釋IDE中的各個窗口和功能，例如代碼編輯器、串口監視器、庫管理器等。教程將以圖文並茂的方式呈現，確保新手用戶也能輕鬆上手。 “Hello World”的電子版： 學習如何編寫並上傳你的第一個微控製器程序——點亮LED燈。我們將分解代碼，解釋`setup()`和`loop()`函數的作用，`pinMode()`、`digitalWrite()`等基本函數的含義。通過這個簡單的例子，讓讀者建立起“代碼控製硬件”的直觀感受。 數字信號的奧秘： 深入理解數字信號的“高電平”與“低電平”概念，以及它們如何對應到微控製器的數字輸齣引腳。學習使用`digitalRead()`函數來讀取按鈕等數字輸入設備的開關狀態，並據此控製LED的亮滅，實現簡單的交互。 模擬信號的溫度： 介紹模擬信號的概念，以及微控製器如何通過模數轉換器（ADC）讀取模擬傳感器的數值。我們將以電位器（可調電阻）作為入門，學習使用`analogRead()`函數讀取其值，並通過映射關係控製LED的亮度，引入PWM（脈衝寬度調製）的概念，為後續的電機速度控製等打下基礎。 掌握基本輸齣： 除瞭LED，我們還會學習控製蜂鳴器發齣不同頻率的聲音，通過簡單的聲音反饋來豐富項目的交互性。 第二部分：連接世界的傳感器 (Interfacing with the World: Sensors) 傳感器的“語言”： 本部分將集中介紹幾種常見且易於理解的傳感器，它們是連接微控製器與真實世界的橋梁。我們將詳細講解每種傳感器的物理原理（無需深入物理學理論），以及它們如何將物理量（如溫度、光照、距離）轉化為微控製器能夠讀取的電信號（數字或模擬）。 溫度與濕度的感知： 使用DHT11/DHT22等溫濕度傳感器，學習讀取環境的溫度和濕度數值。我們會演示如何通過傳感器模塊的引腳連接到微控製器，並使用相應的庫函數來獲取數據，並在串口監視器上顯示。 光綫的明暗偵測： 引入光敏電阻（LDR）和光綫強度傳感器模塊。學習如何檢測環境光的強弱，並根據光綫強度控製LED的亮滅，例如在天黑時自動點亮小夜燈。 距離的測量： 使用超聲波傳感器（如HC-SR04），學習測量物體與傳感器之間的距離。我們將解釋超聲波的發射和接收原理，以及如何通過測量迴波時間來計算距離，並將其顯示在屏幕上或通過LED指示。 運動的捕捉： 引入PIR（被動紅外）運動傳感器，學習檢測人體或其他熱源的移動。我們將演示如何連接PIR傳感器，並根據是否檢測到運動來觸發相應的動作，例如報警或亮燈。 按鈕的觸發： 除瞭前麵提到的數字輸入，我們將更深入地討論按鈕的接綫方式（上拉/下拉電阻）以及如何處理按鈕的“抖動”（debounce）問題，確保精確的觸發。 傳感器數據的初步處理： 學習如何對傳感器讀取的原始數據進行簡單的數學運算，例如平均值計算、閾值判斷，以及將模擬量映射到更直觀的範圍。 第三部分：基礎的電路搭建與組閤 (Basic Circuit Building and Integration) 麵包闆的魔法： 詳細介紹麵包闆（breadboard）的結構和使用方法。我們將演示如何利用麵包闆快速、安全地連接電子元件，避免焊接，使原型開發更加靈活便捷。 電阻、電容、晶體管： 介紹幾種最基礎的無源和有源電子元件。重點在於它們的功能和在電路中的作用，例如電阻限流、電容儲能，以及簡單的晶體管作為開關的使用。不會涉及深奧的半導體物理。 搭建簡單的輸齣設備： 學習如何驅動直流電機，通過PWM控製其轉速。演示如何使用L298N等電機驅動模塊，因為微控製器的I/O口無法直接驅動電機。 小屏幕上的信息： 學習連接和驅動簡單的LCD（液晶顯示器）模塊（例如1602 LCD），將傳感器數據或程序狀態以文本形式顯示齣來，增強項目的可視性。 項目的集成與拓展： 通過一個或兩個綜閤性的小項目，將前麵學到的知識融會貫通。例如： “智能”小夜燈： 結閤光敏電阻和LED，實現根據環境光綫自動亮滅的功能。 “測距”小助手： 利用超聲波傳感器和LCD顯示屏，製作一個簡單的測距儀。 “響應式”小玩具： 使用按鈕和蜂鳴器，製作一個簡單的電子遊戲或互動裝置。 調試與故障排除： 提供一些常見的調試技巧和思路，例如如何使用串口監視器來觀察程序運行狀態，如何檢查電路連接，以及如何定位簡單的代碼錯誤。 本書特色： 強調實踐，寓教於樂： 每一章都配有實際可操作的代碼示例和電路圖，讓讀者邊學邊做，在動手實踐中鞏固知識。 循序漸進，難度遞增： 從最基礎的LED閃爍開始，逐步引入更復雜的傳感器和控製邏輯，確保新手用戶能夠輕鬆跟上。 聚焦核心技能： 專注於微控製器編程、傳感器接口和基礎電路搭建，為讀者打下堅實的硬件開發基礎。 工具友好： 優先選擇易於獲取且成本較低的開發闆和傳感器，如Arduino平颱，降低入門門檻。 不涉及高深理論： 避免復雜的數學公式、深奧的物理原理或復雜的算法，讓讀者專注於“做什麼”和“怎麼做”。 目標讀者： 對電子製作和DIY項目充滿興趣的學生。 希望將自己的創意轉化為實體産品的科技愛好者。 教育工作者，用於開發麵嚮學生的實踐課程。 任何想要快速入門微控製器編程和傳感器應用，並體驗創造樂趣的初學者。 本書旨在點燃你對硬件開發的興趣，讓你看到通過簡單的電子元件和幾行代碼，就能創造齣令人驚喜的互動裝置。它將是你在電子創客領域踏齣堅實第一步的理想伴侶。

評分☆☆☆☆☆

我是在一個偶然的機會下，在一傢小型科技公司的技術分享會上，聽到他們提到瞭這本書。當時我正在考慮自己創業做一個關於健康監測的智能設備，但苦於沒有相關的技術背景。分享嘉賓就重點推薦瞭這本書，說它非常適閤初學者建立起完整的知識體係。迴來之後，我就立刻下單買瞭。讀完之後，我隻能說，它確實給我打開瞭一個新世界的大門。書中對於整個智能硬件的開發流程，從概念設計、原型開發、硬件選型、軟件編程，到後期的測試和部署，都有一個非常全麵的概述。尤其是在講解微控製器（MCU）和開發闆選擇時，它詳細對比瞭市麵上幾種主流的方案，並給齣瞭各自的優劣勢分析，這對於我這種新手來說，實在是太及時瞭。我原本對各種開發闆一頭霧水，看完之後，心裏就有瞭清晰的選型思路。另外，書中還涉及瞭一些非常前沿的內容，比如物聯網（IoT）的架構、雲平颱的數據交互、以及一些基礎的人工智能算法在智能硬件中的應用。雖然這些內容講得比較宏觀，但已經足夠讓我對未來的發展方嚮有一個初步的瞭解，並意識到自己需要繼續深入學習哪些領域。這本書對我後續的創業項目規劃，起到瞭至關重要的指導作用。

評分☆☆☆☆☆

第一次接觸智能硬件開發，完全是個門外漢，連最基礎的單片機是什麼都搞不清楚。在網上搜羅資料，信息碎片化得厲害，看得我頭昏腦漲。正當我瀕臨放棄的時候，偶然在書店看到瞭這本書。封麵設計簡潔大氣，沒有那種過於技術流的硬核感，感覺比較親民。翻開目錄，從“什麼是智能硬件”開始，循序漸進地講解瞭硬件組成、軟件基礎、傳感器應用、通信協議，甚至還涉及瞭物聯網平颱和雲服務。這讓我這個小白瞬間有瞭方嚮，感覺不再是無頭蒼蠅亂撞。我尤其喜歡它對一些基礎概念的解釋，用瞭很多通俗易懂的比喻，比如把單片機比作大腦，把傳感器比作眼睛和耳朵，把通信協議比作語言。這種方式讓我能夠快速理解那些原本聽起來很抽象的技術詞匯。而且，書裏還配瞭很多示意圖和電路圖，雖然我還沒動手實踐，但光是看著這些圖，我就能大概勾勒齣硬件是如何工作的，感覺離實現我的想法又近瞭一步。這本書對於我這種想要跨入智能硬件領域，但又缺乏係統知識的人來說，無疑是打下堅實基礎的絕佳選擇。它讓我看到瞭一個清晰的學習路徑，不再迷茫，對未來充滿瞭期待。

評分☆☆☆☆☆

對於很多想進入智能硬件領域的朋友來說，最大的睏擾可能就是不知道從哪裏下手。市麵上充斥著各種技術書籍，有的過於晦澀難懂，有的又過於淺顯，讓人感覺學不到太多東西。而這本《智能硬件開發入門》，恰恰解決瞭這個問題。它不是那種讓你讀完之後就能馬上做齣復雜産品的“速成寶典”，而更像是一個循序漸進的“領路人”。書中對於基礎知識的講解，比如數字電路、模擬電路、各種傳感器的工作原理，都做得非常到位，而且配有大量的插圖和錶格，使得抽象的概念變得形象易懂。我印象最深的是關於“傳感器融閤”的部分，它用一個非常生動的例子，解釋瞭如何通過整閤不同傳感器的信息，來獲得更準確、更全麵的數據。這讓我意識到，智能硬件的魅力不僅僅在於單個元器件的功能，更在於它們之間的協同工作。這本書的語言風格也很平實，沒有過多的專業術語堆砌，即使是初學者，也能夠比較輕鬆地理解。雖然它可能沒有提供許多具體的項目代碼，但它教會瞭我如何去思考，如何去分析問題，以及如何去尋找解決問題的方法，這對我來說，比直接拿到現成的代碼更有價值。它讓我對智能硬件開發充滿瞭信心，也為我未來的學習指明瞭方嚮。

評分☆☆☆☆☆

說實話，當初買這本書，完全是被它的名字吸引，想著“智能硬件開發入門”，聽起來就挺接地氣的，以為會講很多具體項目，比如做一個智能小夜燈、一個自動澆花係統之類的，讓我這種動手能力不強、但又想玩點東西的人能快速上手。拿到書之後，確實能看到一些案例介紹，比如智能傢居的實現原理，但更多篇幅是花在瞭講解各種元器件的特性，不同類型傳感器的原理和選擇，以及一些基礎的編程邏輯。這讓我一度有點小失望，感覺它並沒有像我想象的那樣，直接給我一套“傻瓜式”的工具箱。不過，隨著我慢慢深入閱讀，尤其是看到後麵關於數據采集、信號處理和基本的算法應用部分時，我逐漸體會到這種“由淺入深”的講解方式的好處。它沒有直接跳到項目的拼湊，而是讓我理解瞭“為什麼”這麼做，而不是僅僅“怎麼”做。那種對原理的細緻講解，對各個模塊的獨立分析，讓我對整個智能硬件的體係有瞭更宏觀的認識。雖然離我最初想做的那個“能跑會動”的小玩意兒還有距離，但至少我知道瞭構成這個“小玩意兒”的基石是什麼，以及如何去思考和設計。這本書更像是給我打瞭一個牢固的地基，而不是直接蓋瞭一座漂亮的大樓。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容，真的刷新瞭我對“入門”這兩個字的認知。我之前看過的很多技術書籍，要麼就是過於理論化，密密麻麻的公式和圖錶看得我頭暈；要麼就是直接跳到代碼，讓我這個連基本語法都還不熟練的人，完全不知所雲。而這本《智能硬件開發入門》，卻巧妙地找到瞭一個平衡點。它沒有迴避技術細節，但又不會讓你感到被海量信息淹沒。每一章的知識點都設計得很閤理，先拋齣概念，然後用生活中的例子來類比，再輔以清晰的圖解。我特彆喜歡它講解嵌入式係統的時候，用瞭一個“指揮傢”的比喻，把CPU比作指揮傢，內存比作樂譜，外設比作樂器，一下子就把復雜的概念講明白瞭。而且，書中對不同通信協議的介紹，比如UART、SPI、I2C，雖然是基礎，但講解得非常透徹，並且會告訴你它們各自的優缺點和適用場景，這對我這種需要根據實際需求選擇閤適方案的人來說，太有幫助瞭。雖然這本書沒有提供很多現成的項目代碼，但我感覺它教會瞭我如何“思考”如何“設計”，這比直接照搬代碼更有價值。它讓我能夠獨立地去拆解問題，找到閤適的解決方案，而不是依賴彆人給好的答案。