智能硬件开发入门 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘修文，阮永华，陈铿，俞建 著

图书标签:

• 智能硬件
• 嵌入式系统
• 物联网
• Arduino
• 树莓派
• 开发入门
• DIY
• 电子制作
• 硬件开发
• 单片机

出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787519814670

版次：1

商品编码：12332311

包装：平装

开本：16开

出版时间：2018-04-01

用纸：胶版纸

页数：208

字数：340000

正文语种：中文

内容简介

智能硬件是指新的信息技术和传统硬件设备相结合， 具备联网通信能力、 人机交互能力、 软件处理能力的硬件设
备。 智能硬件的兴起将促使中国经济从 “ 中国制造” 向 “ 中国创造” 转变。 本书是一本介绍智能硬件开发的科普性读物，全书共分６章，第１章智能硬件无处不有——初识智能硬件， 第２章智能硬件的控制——嵌入式处理器的应用，第３章智能硬件的感知——传感器的应用， 第４章智能硬件的互连——物联网 （ ＩＯＴ）的应用， 第５章智能硬件开发的工具——云平台应用， 第６章智能硬件的开发与案例。

目录

前言

智能硬件无处不有———初识智能硬件１
１.１ 什么是智能硬件 １
１.２ 智能硬件的组成 ５
１.３ 智能硬件的主要应用领域 ７
１.４ 智能硬件技术发展趋势１１
智能硬件的控制———嵌入式处理器的应用. １４
２.１ 嵌入式处理器的基础知识１４
２.２ 嵌入式处理器编程语言简介 ３０
２.３ 嵌入式处理器外围接口电路及其应用 ３４
２.４ 嵌入式处理器应用系统的抗干扰技术 ５１
智能硬件的感知———传感器的应用. ５７
３.１ 传感器的基础知识５７
３.２ 常用传感器及其应用６０
３.３ 传感器接口电路及信号转换处理 ９３
智能硬件的互连———物联网..（.ＩＯＴ）..的应用. ９７
４.１ 物联网..（.ＩＯＴ）９７
４.２ 无线传感器网络 １００
４.３ 几种短距离无线通信技术及应用１０８
４.４ 几种无线传感器网络芯片简介１２２
智能硬件开发工具———云平台应用１３２
５.１ 智能云平台的概念 １３２
５.２ 几种智能云平台简介 １３６

智能硬件的开发与案例１４９
６.１ 智能硬件的开发流程１４９
６.２ 智能硬件的开发规范管理１５１
６.３ 智能硬件开发案例简介１５６
基于.Ｌｉｎｕｘ.嵌入式软件开发１７４
参考文献２００

前言/序言

前言

智能硬件是指具备信息采集、 处理和连接能力， 并可实现智能感知、 交互、 大数据服务等功能的新兴互联网终端产品， 是 “ 互联网＋” 人工智能的重要载体。 近几年随着信息通信技术的快速发展和移动互联网的普及， 各种各样的智能硬件正逐步影响人们日常工作和生活。 从手机到手环到手表再到眼镜， 从家电到门锁到路由器再到电视盒子， 从汽车到自行车再到无人机等， 智能硬件真是无处不有。 工信部电子信息司有关领导在解读 《 智能硬件产业创新发展专项行动》 时指出： “ 我国智能硬件产业发展已经具备了一定基础， 目前智能硬件产业已经蓬勃兴起， 初步形成智能可穿戴、 虚拟现实、 智能服务机器人等。 预计到 ２０１８ 年， 我国智能硬件产品可服务的总体市场规模可以达到 ５０００ 亿元， 到 ２０２０ 年可以达到万亿元的水平。” 另外智能制造和机器人作为重大工程之一已列入 “ 科技创新 ２０３０—重大项目” 中， 培育人工智能、 智能硬件、 新型显示、 移动智能终端等， 也被列入战略性新兴产业发展行动。
２０１７ 年 ７ 月国务院发布了 《 新一代人工智能发展规划》 ， 这是首部国家层面的人工智能发展规划。 ２０１７ 年 １１ 月 １４ 日上海市发布的 《 关于本市推动新一代人工智能发展的实施意见》提出， 上海将推动人工智能产业集聚发展， 坚持人工智能装备、 产品与核心部件、 系统协同发展， 积极培育以智能驾驶、 智能机器人、 智能硬件为重点的人工智能新兴产业。
由于是新兴产业， 市场上急需一大批智能硬件开发工程技术人员。 据不完全统计， 智能硬件工程人才缺口达到 ３０ 万人以上。 智能硬件是一个跨学科的综合体， 不仅需要掌握硬件开发能力， 还需要有软件应用开发、 云计算和大数据开发能力等。
为了更好地推动智能硬件产业快速发展， 促使中国经济从 “ 中国制造” 向 “ 中国创造”
转变， 我们结合自身从事智能硬件开发与编写智能家居等科普图书的经验， 特编写了 《 智能硬件开发入门》 一书。
本书是一本介绍智能硬件开发的科普性读物， 全书共分 ６ 章， 第 １ 章智能硬件无处不有----初识智能硬件， 第 ２ 章智能硬件的控制----嵌入式处理器的应用， 第 ３ 章智能硬件的感知----传感器的应用， 第 ４ 章智能硬件的互连----物联网 （ ＩＯＴ） 的应用， 第 ５ 章智能硬件开发的工具----云平台应用， 第 ６ 章智能硬件的开发与案例。
本书在编写时， 突出实用性， 注重可操作性。 在写作上尽力做到由浅入深， 语言通俗， 图文并茂， 帮助初学者早日步入智能硬件开发之门。
本书由刘修文、 阮永华、 陈铿、 俞建编著， 彭星、 孙正林、 朱秉晗、 陈晨、 李雨晨、 付敏等也参加了本书的编写工作。
本书在编写过程中， 得到了杭州空灵智能科技有限公司的技术支持， 同时参考了大量的近期出版的专业图书和有关网站技术资料， 并引用了其中的一些资料。 在此， 表示衷心的感谢和诚挚的谢意！
本书适合于广大创客、 电子技术爱好者、 青少年学生、 智能硬件产业技术人员阅读， 也可作为高职院校有关专业的教材。
鉴于智能硬件还在不断发展， 有些产品标准尚未统一， 加上作者水平有限， 书中难免存在疏漏与不足， 恳请专家和广大读者不吝赐教。

编　 者

《创客的起点：玩转微控制器与传感器》 内容梗概： 这是一本面向初学者的电子爱好者、学生以及希望将创意转化为实体产品的创客的实践指南。本书不涉及复杂的智能硬件生态系统理论，也不深入探讨大规模生产的供应链管理，而是聚焦于最核心、最直观的动手实践环节，帮助读者从零开始，掌握微控制器编程、传感器接口以及基础的电路搭建能力。通过一系列循序渐进的案例，读者将学会如何让简单的设备“活”起来，理解电子元件的工作原理，并一步步构建出属于自己的迷你交互式项目。 核心内容解析： 第一部分：入门微控制器世界 (The Gateway to Microcontrollers) 认识你的第一个“大脑”： 我们将从最适合新手的微控制器平台入手，例如Arduino UNO。本书将详细介绍其核心组成部分（CPU、内存、I/O端口等）以及如何安全地连接电源和计算机。不会涉及复杂的芯片架构或底层的汇编语言，而是关注其作为“可编程的控制器”的直观功能。 搭建你的开发环境： 详细指导读者安装和配置Arduino IDE（集成开发环境）。我们会一步步演示如何下载、安装，并解释IDE中的各个窗口和功能，例如代码编辑器、串口监视器、库管理器等。教程将以图文并茂的方式呈现，确保新手用户也能轻松上手。 “Hello World”的电子版： 学习如何编写并上传你的第一个微控制器程序——点亮LED灯。我们将分解代码，解释`setup()`和`loop()`函数的作用，`pinMode()`、`digitalWrite()`等基本函数的含义。通过这个简单的例子，让读者建立起“代码控制硬件”的直观感受。 数字信号的奥秘： 深入理解数字信号的“高电平”与“低电平”概念，以及它们如何对应到微控制器的数字输出引脚。学习使用`digitalRead()`函数来读取按钮等数字输入设备的开关状态，并据此控制LED的亮灭，实现简单的交互。 模拟信号的温度： 介绍模拟信号的概念，以及微控制器如何通过模数转换器（ADC）读取模拟传感器的数值。我们将以电位器（可调电阻）作为入门，学习使用`analogRead()`函数读取其值，并通过映射关系控制LED的亮度，引入PWM（脉冲宽度调制）的概念，为后续的电机速度控制等打下基础。 掌握基本输出： 除了LED，我们还会学习控制蜂鸣器发出不同频率的声音，通过简单的声音反馈来丰富项目的交互性。 第二部分：连接世界的传感器 (Interfacing with the World: Sensors) 传感器的“语言”： 本部分将集中介绍几种常见且易于理解的传感器，它们是连接微控制器与真实世界的桥梁。我们将详细讲解每种传感器的物理原理（无需深入物理学理论），以及它们如何将物理量（如温度、光照、距离）转化为微控制器能够读取的电信号（数字或模拟）。 温度与湿度的感知： 使用DHT11/DHT22等温湿度传感器，学习读取环境的温度和湿度数值。我们会演示如何通过传感器模块的引脚连接到微控制器，并使用相应的库函数来获取数据，并在串口监视器上显示。 光线的明暗侦测： 引入光敏电阻（LDR）和光线强度传感器模块。学习如何检测环境光的强弱，并根据光线强度控制LED的亮灭，例如在天黑时自动点亮小夜灯。 距离的测量： 使用超声波传感器（如HC-SR04），学习测量物体与传感器之间的距离。我们将解释超声波的发射和接收原理，以及如何通过测量回波时间来计算距离，并将其显示在屏幕上或通过LED指示。 运动的捕捉： 引入PIR（被动红外）运动传感器，学习检测人体或其他热源的移动。我们将演示如何连接PIR传感器，并根据是否检测到运动来触发相应的动作，例如报警或亮灯。 按钮的触发： 除了前面提到的数字输入，我们将更深入地讨论按钮的接线方式（上拉/下拉电阻）以及如何处理按钮的“抖动”（debounce）问题，确保精确的触发。 传感器数据的初步处理： 学习如何对传感器读取的原始数据进行简单的数学运算，例如平均值计算、阈值判断，以及将模拟量映射到更直观的范围。 第三部分：基础的电路搭建与组合 (Basic Circuit Building and Integration) 面包板的魔法： 详细介绍面包板（breadboard）的结构和使用方法。我们将演示如何利用面包板快速、安全地连接电子元件，避免焊接，使原型开发更加灵活便捷。 电阻、电容、晶体管： 介绍几种最基础的无源和有源电子元件。重点在于它们的功能和在电路中的作用，例如电阻限流、电容储能，以及简单的晶体管作为开关的使用。不会涉及深奥的半导体物理。 搭建简单的输出设备： 学习如何驱动直流电机，通过PWM控制其转速。演示如何使用L298N等电机驱动模块，因为微控制器的I/O口无法直接驱动电机。 小屏幕上的信息： 学习连接和驱动简单的LCD（液晶显示器）模块（例如1602 LCD），将传感器数据或程序状态以文本形式显示出来，增强项目的可视性。 项目的集成与拓展： 通过一个或两个综合性的小项目，将前面学到的知识融会贯通。例如： “智能”小夜灯： 结合光敏电阻和LED，实现根据环境光线自动亮灭的功能。 “测距”小助手： 利用超声波传感器和LCD显示屏，制作一个简单的测距仪。 “响应式”小玩具： 使用按钮和蜂鸣器，制作一个简单的电子游戏或互动装置。 调试与故障排除： 提供一些常见的调试技巧和思路，例如如何使用串口监视器来观察程序运行状态，如何检查电路连接，以及如何定位简单的代码错误。 本书特色： 强调实践，寓教于乐： 每一章都配有实际可操作的代码示例和电路图，让读者边学边做，在动手实践中巩固知识。 循序渐进，难度递增： 从最基础的LED闪烁开始，逐步引入更复杂的传感器和控制逻辑，确保新手用户能够轻松跟上。 聚焦核心技能： 专注于微控制器编程、传感器接口和基础电路搭建，为读者打下坚实的硬件开发基础。 工具友好： 优先选择易于获取且成本较低的开发板和传感器，如Arduino平台，降低入门门槛。 不涉及高深理论： 避免复杂的数学公式、深奥的物理原理或复杂的算法，让读者专注于“做什么”和“怎么做”。 目标读者： 对电子制作和DIY项目充满兴趣的学生。 希望将自己的创意转化为实体产品的科技爱好者。 教育工作者，用于开发面向学生的实践课程。 任何想要快速入门微控制器编程和传感器应用，并体验创造乐趣的初学者。 本书旨在点燃你对硬件开发的兴趣，让你看到通过简单的电子元件和几行代码，就能创造出令人惊喜的互动装置。它将是你在电子创客领域踏出坚实第一步的理想伴侣。

评分☆☆☆☆☆

说实话，当初买这本书，完全是被它的名字吸引，想着“智能硬件开发入门”，听起来就挺接地气的，以为会讲很多具体项目，比如做一个智能小夜灯、一个自动浇花系统之类的，让我这种动手能力不强、但又想玩点东西的人能快速上手。拿到书之后，确实能看到一些案例介绍，比如智能家居的实现原理，但更多篇幅是花在了讲解各种元器件的特性，不同类型传感器的原理和选择，以及一些基础的编程逻辑。这让我一度有点小失望，感觉它并没有像我想象的那样，直接给我一套“傻瓜式”的工具箱。不过，随着我慢慢深入阅读，尤其是看到后面关于数据采集、信号处理和基本的算法应用部分时，我逐渐体会到这种“由浅入深”的讲解方式的好处。它没有直接跳到项目的拼凑，而是让我理解了“为什么”这么做，而不是仅仅“怎么”做。那种对原理的细致讲解，对各个模块的独立分析，让我对整个智能硬件的体系有了更宏观的认识。虽然离我最初想做的那个“能跑会动”的小玩意儿还有距离，但至少我知道了构成这个“小玩意儿”的基石是什么，以及如何去思考和设计。这本书更像是给我打了一个牢固的地基，而不是直接盖了一座漂亮的大楼。

评分☆☆☆☆☆

第一次接触智能硬件开发，完全是个门外汉，连最基础的单片机是什么都搞不清楚。在网上搜罗资料，信息碎片化得厉害，看得我头昏脑涨。正当我濒临放弃的时候，偶然在书店看到了这本书。封面设计简洁大气，没有那种过于技术流的硬核感，感觉比较亲民。翻开目录，从“什么是智能硬件”开始，循序渐进地讲解了硬件组成、软件基础、传感器应用、通信协议，甚至还涉及了物联网平台和云服务。这让我这个小白瞬间有了方向，感觉不再是无头苍蝇乱撞。我尤其喜欢它对一些基础概念的解释，用了很多通俗易懂的比喻，比如把单片机比作大脑，把传感器比作眼睛和耳朵，把通信协议比作语言。这种方式让我能够快速理解那些原本听起来很抽象的技术词汇。而且，书里还配了很多示意图和电路图，虽然我还没动手实践，但光是看着这些图，我就能大概勾勒出硬件是如何工作的，感觉离实现我的想法又近了一步。这本书对于我这种想要跨入智能硬件领域，但又缺乏系统知识的人来说，无疑是打下坚实基础的绝佳选择。它让我看到了一个清晰的学习路径，不再迷茫，对未来充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个偶然的机会下，在一家小型科技公司的技术分享会上，听到他们提到了这本书。当时我正在考虑自己创业做一个关于健康监测的智能设备，但苦于没有相关的技术背景。分享嘉宾就重点推荐了这本书，说它非常适合初学者建立起完整的知识体系。回来之后，我就立刻下单买了。读完之后，我只能说，它确实给我打开了一个新世界的大门。书中对于整个智能硬件的开发流程，从概念设计、原型开发、硬件选型、软件编程，到后期的测试和部署，都有一个非常全面的概述。尤其是在讲解微控制器（MCU）和开发板选择时，它详细对比了市面上几种主流的方案，并给出了各自的优劣势分析，这对于我这种新手来说，实在是太及时了。我原本对各种开发板一头雾水，看完之后，心里就有了清晰的选型思路。另外，书中还涉及了一些非常前沿的内容，比如物联网（IoT）的架构、云平台的数据交互、以及一些基础的人工智能算法在智能硬件中的应用。虽然这些内容讲得比较宏观，但已经足够让我对未来的发展方向有一个初步的了解，并意识到自己需要继续深入学习哪些领域。这本书对我后续的创业项目规划，起到了至关重要的指导作用。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容，真的刷新了我对“入门”这两个字的认知。我之前看过的很多技术书籍，要么就是过于理论化，密密麻麻的公式和图表看得我头晕；要么就是直接跳到代码，让我这个连基本语法都还不熟练的人，完全不知所云。而这本《智能硬件开发入门》，却巧妙地找到了一个平衡点。它没有回避技术细节，但又不会让你感到被海量信息淹没。每一章的知识点都设计得很合理，先抛出概念，然后用生活中的例子来类比，再辅以清晰的图解。我特别喜欢它讲解嵌入式系统的时候，用了一个“指挥家”的比喻，把CPU比作指挥家，内存比作乐谱，外设比作乐器，一下子就把复杂的概念讲明白了。而且，书中对不同通信协议的介绍，比如UART、SPI、I2C，虽然是基础，但讲解得非常透彻，并且会告诉你它们各自的优缺点和适用场景，这对我这种需要根据实际需求选择合适方案的人来说，太有帮助了。虽然这本书没有提供很多现成的项目代码，但我感觉它教会了我如何“思考”如何“设计”，这比直接照搬代码更有价值。它让我能够独立地去拆解问题，找到合适的解决方案，而不是依赖别人给好的答案。

评分☆☆☆☆☆

对于很多想进入智能硬件领域的朋友来说，最大的困扰可能就是不知道从哪里下手。市面上充斥着各种技术书籍，有的过于晦涩难懂，有的又过于浅显，让人感觉学不到太多东西。而这本《智能硬件开发入门》，恰恰解决了这个问题。它不是那种让你读完之后就能马上做出复杂产品的“速成宝典”，而更像是一个循序渐进的“领路人”。书中对于基础知识的讲解，比如数字电路、模拟电路、各种传感器的工作原理，都做得非常到位，而且配有大量的插图和表格，使得抽象的概念变得形象易懂。我印象最深的是关于“传感器融合”的部分，它用一个非常生动的例子，解释了如何通过整合不同传感器的信息，来获得更准确、更全面的数据。这让我意识到，智能硬件的魅力不仅仅在于单个元器件的功能，更在于它们之间的协同工作。这本书的语言风格也很平实，没有过多的专业术语堆砌，即使是初学者，也能够比较轻松地理解。虽然它可能没有提供许多具体的项目代码，但它教会了我如何去思考，如何去分析问题，以及如何去寻找解决问题的方法，这对我来说，比直接拿到现成的代码更有价值。它让我对智能硬件开发充满了信心，也为我未来的学习指明了方向。