树莓派实战全攻略:Scratch、Python、Linux、Minecraft应用与机器人智能制作

·本书结合多款时下新潮软件和系统，Scratch、Python、Linux、Minecraft。
·图文并茂，步骤清晰，配有电路图和实物图，适合实际操作。
aspberry Pi是充满创造性的单板计算机。它通过卡板上的40针接口（早期版本为26针接口）将处理器的基本输入输出功能引出，能够让使用者方便的连接外部电路从而实现软件与物理世界的交互。本书jiu将基于Raspberry Pi的这个特性，为读者介绍多种不同的外部传感器电路，通过简单的编程，实现一些有趣的小功能。
在开始的章节中，我们会一起学习到一些简单的应用电路，简单到可以直接使用图形化编程工具Scratch进行控制；随后我们会逐步增加难度，编程语言也会使用更高阶的Python。整个过程学习下来，读者将能够具备自己设计外部电路并进行编程控制的能力。
本书中的大部分案例都可以使用杜邦线和面包板进行实现，方便读者学习。对于动手能力较强的读者，书中也会涉及到一些基本的焊接知识，为大家提供更多发挥的可能性。除此之外，我们还将会学习到一些常用Raspberry Pi扩展板的使用以及如何设计出一块定制化的扩展板。 

在开始的章节中，我们会一起学习到一些简单的应用电路，简单到可以直接使用图形化编程工具Scratch进行控制；随后我们会逐步增加难度，编程语言也会使用更高阶的Python。整个过程学习下来，读者将能够具备自己设计外部电路并进行编程控制的能力。
本书中的大部分案例都可以使用杜邦线和面包板进行实现，方便读者学习。对于动手能力较强的读者，书中也会涉及到一些基本的焊接知识，为大家提供更多发挥的可能性。除此之外，我们还将会学习到一些常用Raspberry Pi扩展板的使用以及如何设计出一块定制化的扩展板。

Stewart Watkiss 来自英国，在上世纪90年代已经算是一名骨灰级电子爱好者。早年他曾jiu读于赫德斯菲尔德技术学院，随后又在赫尔大学获得了硕士学位。
毕业后的他主要从事与Linux操作系统相关的软件开发工作，在此期间他创办了www.penguintutor.com网站，主要用作Linux教学，并帮助从业者尽快达到相关的开发资质。
得益于Raspberry Pi的出现，Stewart Watkiss重新拾起了对电子的兴趣。随后的日子里他使用Raspberry Pi开发出了不少的小作品，其中有一些被Raspberry Pi官方微博和官方杂志（The MagPi）所收录。他还志愿工作于STEM（英国公益组织，致力于发展青年基础教育），经常走进当地学校，向老师和学生们推广电脑编程和电子制作相关的知识。

目录

Learn Electronics with Raspberry Pi 1

目录 2

关于作者 8

关于科技评论员 9

鸣谢 10

前言 11

适合本书的读者人群 11

本书的使用方法 12

关于焊接的说明 12

购买一个Raspberry Pi 13

购买电子元器件 13

安装Raspbian操作系统 13

所使用到的软件 14

安全守则 14

更多知识 15

第 一章 电子电路入门 16

电压、电流和电阻 16

欧姆定律 17

用电安全 18

模拟和数字 19

面包板 19

简单LED电路 22

计算电阻值 23

静电敏感元器件 23

本章小结 24

第二章 Raspberry Pi基础入门 25

Raspberry Pi 25

GPIO接口 26

UART和串口通信 27

I2C 28

SPI：串行外围接口总线 28

PWM：脉宽调制信号 28

Raspbian Linux 入门 29

通过网络连接Raspberry Pi 30

SSH 31

远程桌面 VNC 31

本章小结 33

第三章 Scratch编程 34

Scratch简介 34

为Scratch添加GPIO支持 36

使用Scratch 控制LED灯 36

发光二极管（LED） 36

电阻 37

将LED连接到Raspberry Pi 38

为Scratch程序添加输入 40

将开关作为数字输入 41

将开关添加到电路 41

机器人守门员 42

测试游戏 48

街机模拟火星登陆 49

制作街机模拟器 49

添加开关和摇杆 50

连接开关 50

创建游戏 52

测试游戏 56

本章小结 56

第四章 使用Python控制交互：GPIO Zero模块入门 58

电源 58

Raspberry Pi 5V 58

USB电源适配器 59

其他外置电源 60

家用电 61

电池 61

使用三极管让LED更亮 61

三极管 62

计算电阻值 64

Python入门 65

GPIO Zero入门 68

while循环 70

电路原理图 71

使用达林顿管增加LED亮度 75

使用Python GPIO Zero模块获取输入 78

使用MOS管控制“迪斯科”舞灯 80

流水灯 84

使用晶闸管和双向可控硅控制交流光源 85

本章小结 87

第五章 更多的输入和输出：红外线传感器和LCD显示屏 89

PIR传感器和Pi摄像头 89

使用picamera控制Raspberry Pi摄像头 89

使用PIR传感器检测运动 92

使用PIR传感器触发Pi摄像头 94

红外线发射器和接收器 95

红外接收器 95

红外发射器 96

红外发射接收电路 96

使用LIRC配置红外发射和接收功能 97

使用python-lirc接收红外信息 100

使用Python发送红外信号 102

更多关于红外的元器件 102

电平转换 102

使用分压电路减小输入电压 103

单向电压电平转换器 104

双向电平转换器 105

I2C LCD显示屏：问答游戏 107

LCD字母显示屏 107

I2C 107

用于LCD显示屏的I2C适配器 108

“问答游戏”游戏电路 109

设置I2C并编写程序 111

SPI模数转换器 114

使用电位计产生一个模拟值 115

模数转换 115

SPI（串行外设接口总线） 115

电位计和ADC电路 116

使用Python访问ADC 117

本章小结 119

第六章 添加Python和Linux的控制 120

Python编程进阶 120

在Python中创建函数 123

使用函数为“迪斯科”舞灯添加流水灯功能 124

使用Python的主函数功能 125

让Python程序可以直接运行 125

获取命令行参数 126

以服务的形式运行Python程序 128

使用Cron规律性启动程序 129

使用红外实现自动控制乐高火车 130

处理软件冲突 134

使用LIRC和GPIO Zero控制乐高火车 134

使用物联网技术控制模型火车 135

使用NeoPixels控制彩色LED灯条 140

给灯条供电 142

LED灯条的工作原理 143

安装Python模块 143

使用Python控制彩色LED灯条 143

使用Pygame Zero创建图形界面应用 144

将图标添加到Raspbian桌面 148

本章小节 149

第七章 使用Pi摄像头拍摄动画 150

红外快门 150

设计电影情节 153

拍摄动画 154

编辑视频 155

在Raspberry Pi上创建视频 156

在PC上使用OpenShot编辑视频 156

添加视频特效 158

使用GIMP制作特效 158

修改视频帧 159

使用绿幕特效 161

为动画添加声音 164

使用Audacity录制声音 164

使用Sonic Pi制作独一无二的背景音乐 165

将声音添加到OpenShot 165

本章小结 166

第八章 设计和制作机器人 167

机器人底盘的选择/制作 167

双电机轮和万向轮 168

四电机轮 168

履带车轮 168

转向轮 168

购买套件或自行制作 168

选择一款Raspberry Pi 169

电机控制 169

直流电机和步进电机 170

H桥电机控制电路 171

使用脉宽调制波（PWM）控制速度 175

为Raspberry Pi和电机供电 176

使用面包板构建电路 177

电机控制扩展板 178

使用Python控制机器人 180

使用超声波传感器测距 181

使用Wii手柄控制机器人 183

本章小结 186

第九章 自定义游戏：Minecraft硬件编程 187

使用Python与Minecraft交互 187

使用摇杆移动角色 189

在Minecraft中建造房屋 190

添加状态LED 191

寻找萤石 194

本章小结 194

第十章 焊接电路板 196

焊接基础 196

准备基础工具 196

选择焊锡 198

焊接时需要注意的安全事项 199

焊接印刷电路板 199

直接将引脚焊接到导线 200

洞洞板 201

适用于Raspberry Pi的洞洞板 201

外壳 203

测试工具 203

万用表 203

示波器 205

本章小结 206

第十一章 创新开始：设计自己的电路 207

设计流程简述 207

查看数据手册 208

使用Fritzing设计电路 210

设计电路图/原理图 211

设计准则 212

创建面包板布局图 213

创建洞洞板布局 214

设计印刷电路板 214

为Raspberry Pi供电 217

78xx系列线性电压调节器 217

斩波降压器 218

本章小结 218

附录A 所需的工具和元器件 220

工具 220

基础面包板电路 220

压线钳和焊台 220

制作外壳所需的工具 221

测试工具 221

电子元器件 221

第 一章：简单LED电路 221

第三章：Raspberr Pi – LED电路 221

第三章：开关输入电路 222

第三章：机器人守门员 222

第三章：火星登陆 222

第四章：高亮LED 222

第四章：使用达林顿管的高亮LED 222

第四章：“迪斯科”舞灯 223

第五章：PIR传感器和Pi摄像头 223

第五章：红外发射器和接收器 223

第五章：I2C LCD显示屏-问答游戏 223

第五章：SPI模数转换器 223

第六章：红外乐高火车 223

第六章：NeoPIxels彩色灯条 224

第七章：拍摄动画 224

第八章：基于面包板的机器人 224

第八章：使用Ryanteck电机控制器的机器人 224

第八章：CamJam机器人 224

第八章：带有超声波传感器的机器人 224

第九章：Minecraft硬件 225

第十章：焊接电路板 225

第十章：问答游戏机 225

第十一章：为Raspberry Pi供电 225

附录B 电子元器件快速参考 226

电阻 226

可变电阻（电位计） 226

开关 226

二极管 227

发光二极管（LED） 227

多色LED 227

三极管（双极结型晶体管） 227

达林顿管 228

MOS管 228

电容 228

晶闸管 228

双向可控硅 228

附录C 元器件标识 229

色环电阻 229

贴片电阻 231

电解电容 231

聚酯电容 231

陶瓷电容 232

附录D GPIO快速参考 233

GPIO引脚功能分布 233

GPIO引脚功能复用 234