電子設計與原型開發入門

孫德慶

  • 出版商: 人民郵電
  • 出版日期: 2020-08-01
  • 售價: $534
  • 貴賓價: 9.5$507
  • 語言: 簡體中文
  • 頁數: 164
  • 裝訂: 平裝
  • ISBN: 7115537925
  • ISBN-13: 9787115537928

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商品描述

本書源自作者在紐約大學主講的熱門課程“電子設備原型設計與實踐”。
該課程主要面向有基本電子學和編程知識的工程、藝術、設計專業的學生,
傳授電子產品原型設計、項目開發方法。
該課程沒有把重點放在研究電路的工作原理上,而是把重點放在實踐上,
傳授如何應用電子技術來解決問題、實現創意。

本書通過14章內容,結合大量有趣的實踐練習,向讀者介紹電子原型製作的知識和技巧。
第1~3章介紹了原型製作的基礎知識和關於LED的入門和進階知識;
第4~6章介紹瞭如何從零開始自己設計一塊Arduino開發板,
並將它從零件開始一步步打造成有完整功能的開發平臺;
第7~8章介紹了Arduino的程序調試以及多任務處理;
第9~14章為電機、電源、通信、信號處理、藍牙等進階內容。

無論是隨手翻閱,還是動手做練習,
你都能瞭解產品原型設計及製作的整個過程,
同時熟悉交互設計與快速迭代的方法。
無論你是創客、藝術家、設計師、學生,
還是相關從業人員,你都可以從本書中有所收獲。

作者簡介

孫德慶

創意工程師、藝術家,現居美國紐約。
他是紐約大學互動媒體研究院教授,主講的研究生課程深受學生歡迎。
他也是紐約Think Create設計與工程工作室聯合創始人,
負責領導團隊進行科技創新與技術開發。
他對各類電子交互技術有著廣泛研究,負責為電子產品、
藝術裝置等項目提供技術解決方案並製造原型。
他曾在肯尼迪家族設計公司、Parallel Development等設計及工程公司任創意工程師,
作品被安裝在北京、上海、紐約、洛杉磯、西雅圖、波士頓、哈利法克斯、迪拜等城市。
他的作品曾獲得德國紅點獎、紐約設計獎等國際獎項,並被新華社、
《中國日報》《紐約時報》《連線》雜誌、福克斯新聞頻道等全球知名媒體報導。

目錄大綱

1 原型製作基礎 001
1.1 如何良好焊接 001
1.2 如何用麵包板高效布線 004
1.3 什麽樣的電線連接是可靠的 006
1.4 動手做!搭個電子繞環游戲 (Wire Loop Game) 006
1.5 總結及引申 007

2 LED 基礎知識 008
2.1 LED 基本原理 008
2.2 LED 有黃金—LED 的結構 008
2.3 正極、負極勿接反—使用LED 009
2.4 如何計算LED 所需限流電阻的值 010
2.5 不同顏色的LED 011
2.6 LED 調光基礎——PMW 012
2.7 LED 調光進階——如何顯得自然流暢 012
2.8 其他幾種帶有LED 字眼的技術 013
2.9 動手做!製作一個2×2×2 LED立體陣列 014
2.10 詳細步驟 015
2.11 總結及引申 017

3 LED 應用進階 018
3.1 Arduino驅動LED 的基本原理 018
3.2 使用Arduino控制多個LED 020
3.3 掃描LED 022
3.4 將功能塊拆分成函數 024
3.5 讓LED 三維陣列顯示動畫 025
3.6 驅動更大的LED 矩陣 027
3.7 智能LED 028
3.8 總結及引申 029

4 PCB 原理圖設計 030
4.1 我們為什麽需要PCB 030
4.2 自製PCB?訂購PCB? 031
4.3 PCB術語 032
4.4 PCB設計軟件 037
4.5 原理圖的內容和結構 037
4.6 動手做!PCB設計軟件設計練習 039
4.7 總結及引申 044

5 PCB設計 046
5.1 PCB設計的流程 046
5.2 如何閱讀數據手冊? 047
5.3 人工檢查PCB設計的問題 049
5.4 設置線路圖規則 050
5.5 更改網格大小 051
5.6 顯示和隱藏不同的層 052
5.7 改變PCB的大小 053
5.8 拖動元器件 054
5.9 去除多餘的絲印 055
5.10 開始布線 056
5.11 導出Gerber 059
5.12 導出BOM 060
5.13 總結及引申 060

6 PCB焊接組裝 062
6.1 焊接的安全問題 062
6.2 修復電路板 062
6.3 焊接貼片元器件 064
6.4 焊接Arduino M0 066
6.5 燒寫Bootloader 071
6.6 焊接排針 073
6.7 總結及引申 073

7 調試Arduino 074
7.1 調試思維模式(The Debugging Mind-Set) 074
7.2 調試Arduino代碼的4 種方式 075
7.3 用邏輯分析儀調試代碼 077
7.4 擴展:調試Arduino Uno 086
7.5 總結及引申 088

8 實現多任務處理 089
8.1 最基本的LED 閃爍程序 089
8.2 停止使用delay() 090
8.3 狀態機 092
8.4 以兩個不同頻率閃爍LED 093
8.5 將功能塊封裝成類(class) 094
8.6 睡眠(sleep) 096
8.7 中斷(interrupt) 098
8.8 總結及引申 099

9 電機的種類和操作 100
9.1 直流有刷電機 100
9.2 舵機 104
9.3 步進電機 105
9.4 步進電機的連接 108
9.5 直流電機、舵機和步進電機的比較 111
9.6 總結及引申 111

10 電源與通信協議 112
10.1 常見的電源和電源參數 112
10.2 不同種類的電源和應用場景 114
10.3 電線的分類和選用 118
10.4 電池 119
10.5 在Arduino上應用通信協議 121
10.6 總結及引申 124

11 總線 125
11.1 USB 127
11.2 I2C 128
11.3 SPI 131
11.4 1-Wire 132
11.5 RS-485 133
11.6 小練習:在兩塊Arduino上實現I2C 通信 134

12 信號處理 135
12.1 平滑濾波算法 137
12.2 滯回比較算法 138
12.3 峰值檢測算法 140
12.4 包絡線檢測算法 142
12.5 總結及引申 143

13 Arduino USB 通信 144
13.1 Arduino上幾種不同的USB接口 144
13.2 Arduino USB串口通信 146
13.3 Arduino USB鍵盤通信 148
13.4 Arduino WebUSB通信 149
13.5 總結及引申 152

14 藍牙低功耗 153
14.1 什麽是藍牙低功耗 153
14.2 藍牙低功耗的角色概念 154
14.3 在iOS里製造一個藍牙外圍設備 159
14.4 用WebBluetooth製造一個藍牙中央設備 161
14.5 連接到實體設備 163
14.6 結語 164