Python硬件开发树莓派从入门到实践（全彩版）

全方位讲解，简化学习难度，提升实操能力。69个实用案例、4个趣味项目、1个只能小车大项目，附赠350分钟基础视频、树莓派速查魔卡等资源

第1章  树莓派基础 1
1.1  树莓派简介 2
1.1.1  起源 2
1.1.2  介绍 2
1.1.3  系统 3
1.1.4  应用 4
1.2  烧录系统 4
1.2.1  电源 5
1.2.2  显示器 5
1.2.3  TF内存卡 6
1.2.4  键盘鼠标 7
1.2.5  可选设备 7
1.2.6  安装系统 8
1.2.7  无显示器安装系统 9
1.3  树莓派使用 12
1.3.1  Raspberry Pi OS系统简介 12
1.3.2  使用LXDE 12
1.3.3  使用终端 13
1.3.4  使用SSH 14
1.3.5  使用VNC 15
1.3.6  中文输入法 17
1.4  安装Python 19
1.4.1  安装Python3.7.4 19
1.4.2  Python解释器 20
1.4.3  使用Thonny 20
温 故 知 新 22
第2章  常用命令 23
2.1  系统管理 24
2.1.1  用户管理 24
2.1.2  进程管理 25
2.1.3  服务管理 27
2.1.4  系统关机和重启 29
2.2  文件目录管理 29
2.2.1  创建和删除 29
2.2.2  目录切换 31
2.2.3  权限设置 32
2.2.4  查找 33
2.3  软件管理 33
2.3.1  安装软件包 33
2.3.2  升级软件包 34
2.3.3  搜索软件包 34
2.3.4  卸载选件包 35
2.4  性能监控 35
2.4.1  使用命令查看 35
2.4.2  使用脚本查看 36
实例2.1  读取树莓派资源占用情况 37
温 故 知 新 39
第3章  常用软件及服务 41
3.1  树莓派换源 42
3.1.1  查看系统版本 42
3.1.2  更换系统源 42
3.1.3  更换pip源 44
3.2  远程监控 44
3.3  文件存储 46
3.3.1  FTP服务 46
3.3.2  文件共享 48
实例3.1  smb、conf配置文件 48
3.4  Web相关 51
3.4.1  Nginx 51
3.4.2  内网穿透 53
3.4.3  Aria2 54
实例3.2  Aria2配置 55
实例3.3  Aria2c配置 56
3.4.4  NTP 58
实例3.4  NTP配置 59
3.5  系统备份 61
3.5.1  全卡备份 61
3.5.2  压缩备份 62
3.6  MariaDB 62
温 故 知 新 65
第4章  OpenCV使用 67
4.1  OpenCV基础 68
4.1.1  OpenCV简介 68
4.1.2  树莓派安装OpenCV 68
实例4.1  CMake命令 72
实例4.2  OpenCV编译时常见的缺失文件 74
实例4.3  使用OpenCV调用摄像头拍照并进行灰度处理 76
4.1.3  图像处理过程 77
4.2  各类摄像头使用 77
4.2.1  CSI摄像头 78
实例4.4  录制视频 79
实例4.5  转换 BGR格式视频 79
实例4.6  转换为RGBArray视频 80
4.2.2  USB摄像头 81
实例4.7  读取USB摄像头图像 82
4.3  图像基础操作 82
4.3.1  载入和显示图像 83
实例4.8  载入和显示图像 83
4.3.2  输出灰度图像 84
实例4.9  输出树莓派桌面灰度图像 84
4.3.3  画图 85
实例4.10  使用OpenCV画图 85
4.4  简单的图像识别 87
4.4.1  数字识别 87
实例4.11  使用OpenCV进行数字识别 87
4.4.2  英文识别 89
实例4.12  使用OpenCV识别图片中的英文字符 89
4.4.3  人脸识别 90
实例4.13  识别图片中的人脸并标记 90
温 故 知 新 92
第5章  GPIO基础 93
5.1  GPIO简介 94
5.1.1  GPIO定义 94
5.1.2  GPIO引脚布局 94
5.2  连接GPIO 97
5.2.1  直接连接 98
5.2.2  使用T型扩展板 98
5.2.3  使用面包板 99
5.3  使用RPi.GPIO模块 99
5.3.1  基本用法 99
5.3.2  模块的输入 101
5.3.3  脉宽调制 103
5.4  控制GPIO输出 105
5.4.1  硬件连接 106
5.4.2  测试GPIO输出 107
实例5.1  使用Python点亮一个LED灯 107
实例5.2  使用PWM点亮一个LED灯 108
5.5  检测GPIO输入 109
5.5.1  硬件连接 109
5.5.2  下拉电阻 109
实例5.3  下拉电阻 110
5.5.3  上拉电阻 111
实例5.4  上拉电阻 112
实例5.5  反应测试游戏 113
5.6  拓展GPIO 114
5.6.1  SPI通信协议 115
实例5.6  MCP3008的使用 117
5.6.2  I2C通信协议 119
5.6.3  串口通信协议 121
温 故 知 新 122
第6章  硬件控制 123
6.1  LED 124
6.1.1  控制亮度 124
实例6.1  使用PWM控制LED灯闪烁 124
6.1.2  改变颜色 125
实例6.2  使用PWM控制RGB-LED灯发出不同颜色的光 126
6.1.3  RGB-LED灯条 128
实例6.3  通过rpi-ws281x库控制RGB-LED灯条 129
6.1.4  LED矩阵 132
实例6.4  使用LED矩阵显示♥形图案 133
实例6.5  使用LED矩阵实现倒计时程序 134
6.1.5  使用OLED 136
6.2  蜂鸣器 138
6.2.1  有源蜂鸣器 138
实例6.6  使用有源蜂鸣器示例 139
6.2.2  无源蜂鸣器 139
实例6.7  使用无源蜂鸣器示例 139
实例6.8  使用无源蜂鸣器演奏《小星星》 140
6.3  实时时钟 142
6.4  GPS 145
6.4.1  连接GPS模块 145
6.4.2  使用Python读取数据 147
实例6.9  读取GPS数据 147
实例6.10  使用gps模块读取树莓派的位置信息 148
6.5  供电设备 149
6.5.1  锂电池 149
6.5.2  不间断电源 150
6.5.3  太阳能电池板 151
6.6  数字键盘 152
实例6.11  检测数字键盘输入 153
实例6.12  处理数字键盘的输入 154
6.7  指纹识别 157
6.8  麦克风阵列 158
实例6.13  监听按钮状态 161
温 故 知 新 162
第7章  使用控制电机 163
7.1  直流电机 164
7.1.1  简介 164
7.1.2  驱动直流电机 164
实例7.1  使用树莓派驱动直流电机 166
7.1.3  控制方向 167
实例7.2  实现不改变电路时控制直流电机方向 167
7.1.4  控制转速 168
实例7.3  通过改变占空比来控制直流电机转速 169
7.2  伺服电机 170
7.2.1  简介 170
7.2.2  控制伺服电机 171
实例7.4  使用树莓派控制伺服电机 172
7.2.3  控制多台伺服电机 173
实例7.5  通过adafruit_pca9685库控制多台伺服电机 174
7.3  步进电机 175
7.3.1  简介 175
7.3.2  单极步进电机 176
实例7.6  通过改变电平高低来控制单极步进电机 177
7.3.3  双极步进电机 178
实例7.7  控制双极步进电机 179
温 故 知 新 184
第8章  常用传感器 185
8.1  气体传感器 186
8.1.1  二氧化碳传感器 186
实例8.1  读取二氧化碳浓度 187
实例8.2  使用CCS811库读取二氧化碳浓度 187
8.1.2  MQ系列传感器 188
实例8.3  检测环境中是否含有酒精 190
8.2  温湿度传感器 191
8.2.1  温度传感器 192
实例8.4  使用温度传感器输出当前温度 193
8.2.2  湿度传感器 194
实例8.5  使用湿度传感器 195
8.2.3  气压传感器 196
实例8.6  使用气压传感器打印读取到的气压数据 197
实例8.7  使用气压传感器推测出海拔高度 198
8.3  电阻式传感器 199
8.3.1  热敏电阻 199
实例8.8  使用热敏电阻测量当前环境温度 200
8.3.2  光敏电阻 201
实例8.9  使用光敏电阻监测当前环境中的光线强度 202
8.4  声波传感器 202
8.4.1  声音传感器-DO 203
实例8.10  读取声音传感器的数字信号 204
8.4.2  声音传感器-AO 204
实例8.11  读取声音传感器模拟信号 206
8.4.3  超声波传感器 207
实例8.12  使用超声波传感器测距离 208
8.5  光传感器 210
8.5.1  光照传感器 210
实例8.13  使用光照传感器检测光照强度 211
8.5.2  红外传感器 212
实例8.14  使用红外传感器检测障碍物 213
8.5.3  紫外传感器 213
实例8.15  通过紫外线传感器检测紫外线指数 214
8.5.4  激光传感器 215
实例8.16  使用激光传感器检测传感器与障碍物的距离 216
8.5.5  颜色传感器 217
实例8.17  使用颜色传感器检测颜色、色温和照度数据 218
8.5.6  火焰传感器 219
实例8.18  使用火焰传感器检测火光 220
8.6  力传感器 223
8.6.1  压力传感器 223
实例8.19  使用压力传感器测量物体重量 224
8.6.2  震动传感器 226
实例8.20  使用震动传感器检测是否有震动 227
8.6.3  电子罗盘传感器 228
实例8.21  使用电子罗盘传感器测量方位 229
8.6.4  角速度和加速度传感器 231
实例8.22  使用角速度和加速度传感器读取参数 232
实例8.23  使用mpu6050库读取参数 235
8.6.5  霍尔传感器 235
实例8.24  使用霍尔传感器检测磁场 236
温 故 知 新 238
第9章  项目实践 239
9.1  家居控制 240
9.1.1  Home Assistant安装 240
9.1.2  命令行基础操作 243
实例9.1  设置hass自启动 243
9.1.3  基础配置 246
9.1.4  接入设备 247
9.1.5  绑定微信小程序 250
9.1.6  安装Hass.io组件 250
9.2  智能音箱 252
9.2.1  wukong-robot安装 252
9.2.2  更新唤醒词 255
9.3  Android TV 259
9.3.1  简介 259
9.3.2  安装方法 260
9.4  个人博客网站 262
9.4.1  安装依赖 262
9.4.2  数据库配置 263
9.4.3  Gunicorn配置 265
实例9.2  Gunicorn配置 265
9.4.4  Nginx配置 266
实例9.3  Nginx配置 267
9.4.5  Supervisor配置 268
实例9.4  Supervisor配置 268
9.4.6  内网穿透 268
温 故 知 新 269
第10章  智能小车 271
10.1  开发准备 272
10.1.1  需求分析 272
10.1.2  开发环境 272
10.1.3  硬件清单 272
10.1.4  项目预览 273
10.2  硬件安装 274
10.2.1  底盘 274
10.2.2  循迹模块 277
10.2.3  电池 278
10.2.4  主板 279
10.2.5  转接板 280
10.2.6  电压表 282
10.2.7  红外模块 283
10.2.8  超声波模块 283
10.2.9  面包板 285
10.2.10  云台 286
10.2.11  连接底层板和顶层板 286
10.2.12  接线 287
10.3  烧录镜像 289
10.4  控制实验 290
10.4.1  蜂鸣器 290
实例10.1  控制蜂鸣器 290
10.4.2  按键检测 292
实例10.2  检测按键是否被按下 292
10.4.3  基本运动 294
实例10.3  实现小车的基本运动功能 294
10.4.4  循迹模块 297
实例10.4  实现小车自动循迹功能 297
10.4.5  避障模块 301
实例10.5  实现小车红外自动避障功能 301
10.4.6  超声波模块 305
实例10.6  超声波实现单方向避障功能 305
10.4.7  超声波舵机模块 308
实例10.7  实现超声波多方向避障功能 309
10.4.8  红外遥控 314
实例10.8  实现红外控制小车运动功能 314
10.4.9  WIFI控制 318
实例10.9  实现WIFI控制小车运动功能 318
温 故 知 新 320