第1章 電子設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與元器件 1
1.1 電子設(shè)計(jì)制作概述 1
1.1.1 電子系統(tǒng)的基本概念 1
1.1.2 電子系統(tǒng)的基本類型 1
1.2 導(dǎo)線的基礎(chǔ)介紹 2
1.2.1 導(dǎo)線種類 2
1.2.2 實(shí)例1：導(dǎo)線的應(yīng)用 3
1.3 電阻器的基礎(chǔ)介紹 4
1.3.1 電阻器的工作原理 4
1.3.2 電阻符號(hào)及電阻單位 4
1.3.3 電阻器的分類 4
1.3.4 電阻阻值識(shí)別 5
1.3.5 實(shí)例2：電阻器的分壓應(yīng)用 7
1.3.6 實(shí)例3：上、下拉電阻器應(yīng)用 7
1.3.7 實(shí)例4：電阻器的限流應(yīng)用 8
1.4 電容器的基礎(chǔ)介紹 8
1.4.1 電容器的工作原理 8
1.4.2 電容器的分類 8
1.4.3 電容器的性能指標(biāo) 10
1.4.4 實(shí)例5：定時(shí)電容器應(yīng)用 11
1.4.5 實(shí)例6：去耦電容器應(yīng)用 12
1.4.6 實(shí)例7：旁路電容器應(yīng)用 13
1.5 電感器的基礎(chǔ)介紹 14
1.5.1 電感器的工作原理 14
1.5.2 電感器的型號(hào)及分類 14
1.5.3 電感器的性能指標(biāo) 16
1.5.4 實(shí)例8：電感器的選擇與應(yīng)用 17
1.5.5 實(shí)例9：RL高通濾波器 18
1.5.6 實(shí)例10：RL低通濾波器 19
1.6 二極管 20
1.6.1 二極管的工作原理 20
1.6.2 二極管的種類 21
1.6.3 二極管的特性 22
1.6.4 實(shí)例11：防反接保護(hù)電路設(shè)計(jì) 24
1.6.5 實(shí)例12：穩(wěn)壓二極管電路設(shè)計(jì) 24
1.7 三極管 25
1.7.1 三極管的工作原理 25
1.7.2 三極管的特性 27
1.7.3 實(shí)例13：NPN與PNP對(duì)照實(shí)驗(yàn) 28
1.8 MOS管 28
1.8.1 MOS管的工作原理 28
1.8.2 MOS管的種類與特性 32
1.8.3 實(shí)例14：MOS管驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 33
1.9 繼電器的基礎(chǔ)介紹 33
1.9.1 繼電器的工作原理 33
1.9.2 繼電器的應(yīng)用 35
1.9.3 新型繼電器 35
第2章 常用電路設(shè)計(jì) 36
2.1 電路原理基礎(chǔ) 36
2.1.1 歐姆定律 36
2.1.2 串聯(lián)與并聯(lián) 37
2.1.3 直流電路的一般分析基礎(chǔ) 38
2.1.4 支路電流法 41
2.1.5 回路電流法 41
2.1.6 節(jié)點(diǎn)電壓法 42
2.2 開關(guān)電路 42
2.2.1 模擬開關(guān)電路的概念 42
2.2.2 實(shí)例15：數(shù)字開關(guān)電路設(shè)計(jì) 43
2.2.3 實(shí)例16：模擬開關(guān)電路設(shè)計(jì) 44
2.3 濾波電路 46
2.3.1 濾波電路的原理和分類 46
2.3.2 實(shí)例17：RC濾波電路設(shè)計(jì) 47
2.3.3 實(shí)例18：LC濾波電路設(shè)計(jì) 49
2.4 常用電源電路 50
2.4.1 LDO穩(wěn)壓器簡(jiǎn)介 50
2.4.2 實(shí)例19：固定輸出LDO電路設(shè)計(jì) 51
2.4.3 實(shí)例20：可調(diào)輸出LDO電路設(shè)計(jì) 51
2.4.4 DC-DC轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)介 52
2.4.5 實(shí)例21：固定輸出DC-DC電路設(shè)計(jì) 52
2.5 基本放大電路 53
2.5.1 基本放大電路簡(jiǎn)介 53
2.5.2 實(shí)例22：三極管放大電路設(shè)計(jì) 54
2.5.3 實(shí)例23：MOS管放大電路設(shè)計(jì) 56
2.6 差分放大電路 57
2.6.1 差分放大電路簡(jiǎn)介 57
2.6.2 實(shí)例24：差分放大電路設(shè)計(jì) 58
2.7 集成運(yùn)算放大電路 58
2.7.1 集成運(yùn)算放大電路簡(jiǎn)介 58
2.7.2 實(shí)例25：LM358運(yùn)算放大器的使用 59
2.7.3 實(shí)例26：加法電路設(shè)計(jì) 60
2.7.4 實(shí)例27：減法電路設(shè)計(jì) 61
2.8 負(fù)反饋放大電路 61
2.8.1 負(fù)反饋放大電路簡(jiǎn)介 61
2.8.2 實(shí)例28：電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路設(shè)計(jì) 62
2.8.3 實(shí)例29：電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路設(shè)計(jì) 62
2.8.4 實(shí)例30：電流串聯(lián)負(fù)反饋放大電路設(shè)計(jì) 63
2.8.5 實(shí)例31：電流并聯(lián)負(fù)反饋放大電路設(shè)計(jì) 63
2.9 橋式整流電路 64
2.9.1 橋式整流電路簡(jiǎn)介 64
2.9.2 橋式整流電路的工作原理 64
2.9.3 實(shí)例32：橋式整流電路設(shè)計(jì) 64
2.10 鉗位電路 65
2.10.1 鉗位電路簡(jiǎn)介 65
2.10.2 實(shí)例33：鉗位電路設(shè)計(jì) 66
2.11 波形發(fā)生器電路 67
2.11.1 波形發(fā)生器電路簡(jiǎn)介 67
2.11.2 實(shí)例34：正弦波振蕩電路設(shè)計(jì) 68
2.11.3 實(shí)例35：方波發(fā)生器電路設(shè)計(jì) 69
2.11.4 實(shí)例36：三角波發(fā)生器電路設(shè)計(jì) 69
2.11.5 實(shí)例37：鋸齒波發(fā)生器電路設(shè)計(jì) 70
第3章 PCB電路設(shè)計(jì) 71
3.1 什么是PCB 71
3.2 PCB設(shè)計(jì)流程概述 71
3.3 Altium Designer的操作環(huán)境 72
3.3.1 工程的組成 72
3.3.2 實(shí)例38：STC89C51工程的創(chuàng)建 72
3.4 元器件的設(shè)計(jì)與添加 74
3.4.1 元器件庫(kù)概述 74
3.4.2 實(shí)例39：51單片機(jī)芯片的設(shè)計(jì) 75
3.4.3 實(shí)例40：常用元器件的設(shè)計(jì) 76
3.5 封裝庫(kù)的設(shè)計(jì)與添加 77
3.5.1 PCB封裝概述 77
3.5.2 實(shí)例41：貼片類型元器件封裝設(shè)計(jì) 78
3.5.3 實(shí)例42：插件類型元器件封裝設(shè)計(jì) 81
3.5.4 實(shí)例43：封裝模型的導(dǎo)入 83
3.6 原理圖的設(shè)計(jì)與繪制 84
3.6.1 原理圖的概念 84
3.6.2 電氣連接及網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的放置 85
3.6.3 實(shí)例44：STC89C51單片機(jī)的最小系統(tǒng)原理圖繪制 86
3.7 PCB的設(shè)計(jì)與繪制 87
3.7.1 PCB的導(dǎo)入 87
3.7.2 元器件的排列與布局 88
3.7.3 常用PCB規(guī)則設(shè)置 88
3.7.4 PCB的布線與繪制 90
3.7.5 PCB電器規(guī)則檢查DRC 90
3.7.6 實(shí)例45：STC89C51單片機(jī)的最小系統(tǒng)PCB繪制 91
第4章 常用芯片基礎(chǔ) 96
4.1 DS1302時(shí)鐘芯片 96
4.1.1 時(shí)鐘芯片簡(jiǎn)介 96
4.1.2 DS1302時(shí)鐘芯片的工作原理 96
4.1.3 實(shí)例46：DS1302時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 96
4.2 LM358運(yùn)算放大器 97
4.2.1 LM358運(yùn)算放大器簡(jiǎn)介 97
4.2.2 LM358的工作原理 97
4.2.3 實(shí)例47：LM358差分放大電路設(shè)計(jì) 98
4.3 555多諧振蕩器 98
4.3.1 555定時(shí)器簡(jiǎn)介 98
4.3.2 555定時(shí)器的工作原理 99
4.3.3 實(shí)例48：555定時(shí)器基本電路設(shè)計(jì) 99
4.4 8255A外擴(kuò)I/O接口芯片 101
4.4.1 外擴(kuò)I/O接口芯片簡(jiǎn)介 101
4.4.2 8255A工作方式 102
4.4.3 實(shí)例49：?jiǎn)纹瑱C(jī)外擴(kuò)I/O接口設(shè)計(jì) 102
4.5 ADC0832模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 103
4.5.1 模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片簡(jiǎn)介 103
4.5.2 ADC0832的工作原理 104
4.5.3 實(shí)例50：ADC0832電路設(shè)計(jì) 104
4.6 DAC0832 105
4.6.1 數(shù)/模轉(zhuǎn)換芯片簡(jiǎn)介 105
4.6.2 DAC0832的工作原理 105
4.6.3 實(shí)例51：DAC0832電路設(shè)計(jì) 106
4.7 74LS138譯碼器 107
4.7.1 譯碼器芯片簡(jiǎn)介 107
4.7.2 74LS138譯碼器的工作原理 107
4.7.3 實(shí)例52：74LS138譯碼器電路設(shè)計(jì) 107
4.8 74LS573鎖存器 108
4.8.1 鎖存器芯片簡(jiǎn)介 108
4.8.2 74LS573鎖存器的工作原理 108
4.8.3 實(shí)例53：74LS573鎖存器電路設(shè)計(jì) 108
第5章 51單片機(jī)基礎(chǔ) 111
5.1 Keil 5軟件 111
5.1.1 Keil 5安裝 111
5.1.2 Keil 5程序包創(chuàng)建 113
5.1.3 Keil頭文件簡(jiǎn)介 117
5.2 Proteus的安裝與使用 125
5.2.1 Proteus安裝 126
5.2.2 Proteus新建工程 128
5.2.3 Proteus使用 130
5.3 51單片機(jī)結(jié)構(gòu)介紹 133
5.3.1 運(yùn)算器 134
5.3.2 控制器 134
5.3.3 存儲(chǔ)器 134
5.3.4 特殊功能寄存器 136
5.4 51單片機(jī)最小系統(tǒng)及仿真 139
5.4.1 單片機(jī)最小系統(tǒng) 139
5.4.2 最小系統(tǒng)仿真圖 142
5.5 I/O接口 142
5.5.1 I/O接口簡(jiǎn)介 142
5.5.2 發(fā)光二極管控制原理 143
5.5.3 TTL電平 143
5.5.4 實(shí)例54：點(diǎn)亮LED 144
5.5.5 實(shí)例55：流水燈設(shè)計(jì) 145
5.5.6 實(shí)例56：雙向流水燈 148
5.6 外部中斷 150
5.6.1 外部中斷簡(jiǎn)介 150
5.6.2 實(shí)例57：外部中斷控制小燈亮滅 153
5.7 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 154
5.7.1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器簡(jiǎn)介 155
5.7.2 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作原理 156
5.7.3 實(shí)例58：定時(shí)器控制小燈閃爍 157
5.8 串口 159
5.8.1 串行通信與并行通信 159
5.8.2 51單片機(jī)串口通信工作原理 161
5.8.3 實(shí)例59：串口雙機(jī)通信 163
5.9 模擬I2C 166
5.9.1 I2C簡(jiǎn)介 166
5.9.2 I2C的工作原理 166
5.9.3 實(shí)例60：模擬I2C程序設(shè)計(jì) 169
第6章 常用電子設(shè)計(jì) 173
6.1 數(shù)碼管 173
6.1.1 數(shù)碼管簡(jiǎn)介 173
6.1.2 數(shù)碼管的分類 173
6.1.3 實(shí)例61：靜態(tài)顯示數(shù)碼管 174
6.1.4 實(shí)例62：動(dòng)態(tài)顯示4位數(shù)碼管 175
6.1.5 實(shí)例63：數(shù)碼管計(jì)數(shù)器 177
6.1.6 實(shí)例64：秒表 180
6.2 按鍵與鍵盤 182
6.2.1 按鍵分類 182
6.2.2 按鍵消抖 183
6.2.3 矩陣鍵盤 184
6.2.4 實(shí)例65：獨(dú)立按鍵控制 186
6.2.5 實(shí)例66：矩陣鍵盤顯示 187
6.3 蜂鳴器 190
6.3.1 蜂鳴器簡(jiǎn)介 190
6.3.2 有源蜂鳴器 190
6.3.3 實(shí)例67：蜂鳴器發(fā)聲 190
6.3.4 無(wú)源蜂鳴器 191
6.3.5 實(shí)例68：蜂鳴器演奏音階 192
6.3.6 實(shí)例69：演奏歌曲 193
6.4 HX711稱重傳感器 195
6.5 LM393比較器應(yīng)用 198
6.5.1 LM393介紹 198
6.5.2 紅外對(duì)管 200
6.5.3 光敏電阻 202
6.5.4 CO檢測(cè)傳感器 203
6.5.5 雨滴傳感器 204
6.5.6 火焰檢測(cè)器 204
6.5.7 PM2.5傳感器 205
6.5.8 實(shí)例70：紅外對(duì)管檢測(cè)黑線 206
6.5.9 實(shí)例71：雨滴傳感器觀察雨量 207
6.5.10 實(shí)例72：PM2.5濃度監(jiān)測(cè) 208
6.5.11 實(shí)例73：火焰檢測(cè)報(bào)警 209
6.6 溫度傳感器 210
6.6.1 溫度傳感器簡(jiǎn)介 210
6.6.2 溫度傳感器的工作原理 210
6.6.3 實(shí)例74：溫度傳感器測(cè)溫 211
6.7 溫濕度傳感器 213
6.7.1 溫濕度傳感器簡(jiǎn)介 213
6.7.2 工作時(shí)序 215
6.7.3 實(shí)例75：溫濕度傳感器檢測(cè)顯示 215
6.8 超聲波模塊 218
6.8.1 超聲波模塊簡(jiǎn)介 218
6.8.2 超聲波模塊的工作原理 219
6.8.3 實(shí)例76：超聲波測(cè)距 220
6.9 觸摸傳感器模塊 223
6.9.1 觸摸傳感器簡(jiǎn)介 223
6.9.2 實(shí)例77：觸摸開關(guān) 223
6.10 點(diǎn)陣模塊 224
6.10.1 點(diǎn)陣簡(jiǎn)介 224
6.10.2 MAX7219點(diǎn)陣介紹 225
6.10.3 實(shí)例78：MAX7219顯示數(shù)字 226
6.11 OLED顯示屏 227
6.11.1 OLED簡(jiǎn)介 227
6.11.2 OLED顯示屏原理 227
6.11.3 I2C總線協(xié)議 228
6.11.4 硬件I2C和模擬I2C 229
6.11.5 I2C數(shù)據(jù)讀/寫操作 229
6.11.6 OLED工作指令 230
6.11.7 實(shí)例79：OLED顯示數(shù)字 231
6.11.8 實(shí)例80：OLED顯示圖片 234
6.12 LCD1602液晶屏 239
6.12.1 液晶介紹 239
6.12.2 LCD1602顯示原理 240
6.12.3 LCD1602液晶屏指令 241
6.12.4 實(shí)例81：LCD1602顯示字符 244
6.12.5 實(shí)例82：LCD1602顯示漢字 246
6.13 直流電機(jī) 248
6.13.1 電機(jī)的種類 248
6.13.2 電機(jī)的結(jié)構(gòu) 249
6.13.3 脈寬調(diào)制 250
6.13.4 電機(jī)的工作原理 250
6.13.5 電機(jī)驅(qū)動(dòng)L298N 251
6.13.6 實(shí)例83：電機(jī)變速 251
6.13.7 實(shí)例84：電機(jī)轉(zhuǎn)向變換 254
6.14 步進(jìn)電機(jī) 256
6.14.1 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 256
6.14.2 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn) 256
6.14.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 257
6.14.4 實(shí)例85：步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用 258
6.15 舵機(jī) 259
6.15.1 舵機(jī)簡(jiǎn)介 259
6.15.2 舵機(jī)的結(jié)構(gòu) 260
6.15.3 20ms脈寬調(diào)制 261
6.15.4 實(shí)例86：舵機(jī)應(yīng)用 261
第7章 萬(wàn)物互聯(lián) 263
7.1 什么是物聯(lián)網(wǎng) 263
7.1.1 物聯(lián)網(wǎng)的由來(lái) 263
7.1.2 物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介 263
7.1.3 物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用 264
7.2 物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)儲(chǔ)備 265
7.2.1 網(wǎng)絡(luò)的概念 265
7.2.2 協(xié)議和協(xié)議的分層 265
7.3 物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)電子元器件 266
7.3.1 藍(lán)牙 266
7.3.2 實(shí)例87：?jiǎn)纹瑱C(jī)與手機(jī)通信 267
7.3.3 實(shí)例88：?jiǎn)纹瑱C(jī)雙機(jī)的通信 269
7.3.4 ESP8266 272
7.3.5 GPS 273
7.3.6 實(shí)例89：GPS模塊發(fā)送信息 274
7.3.7 RFID 275
7.3.8 實(shí)例90：智能門禁 276
7.3.9 物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái) 280
7.3.10 實(shí)例91：ESP8266傳輸數(shù)據(jù) 281
第8章 電子設(shè)計(jì)與制作綜合實(shí)訓(xùn) 286
8.1 實(shí)例92：人體感應(yīng)節(jié)能燈 286
8.1.1 人體感應(yīng)節(jié)能燈相關(guān)知識(shí) 286
8.1.2 知識(shí)儲(chǔ)備與構(gòu)思 286
8.1.3 人體熱釋電模塊 287
8.1.4 Proteus仿真 290
8.1.5 程序設(shè)計(jì) 290
8.1.6 實(shí)物制作與電路連接 292
8.2 實(shí)例93：烹飪助手 293
8.2.1 知識(shí)儲(chǔ)備與構(gòu)思 293
8.2.2 Proteus仿真 295
8.2.3 程序設(shè)計(jì) 295
8.2.4 實(shí)物制作與電路連接 301
8.3 實(shí)例94：微信跳一跳物理助手 302
8.3.1 微信跳一跳簡(jiǎn)介 302
8.3.2 知識(shí)儲(chǔ)備與構(gòu)思 302
8.3.3 Proteus仿真 302
8.3.4 程序設(shè)計(jì) 303
8.3.5 實(shí)物制作與電路連接 312
8.4 實(shí)例95：防盜報(bào)警設(shè)計(jì) 312
8.4.1 防盜報(bào)警需求 312
8.4.2 知識(shí)儲(chǔ)備與構(gòu)思 312
8.4.3 激光傳感器 313
8.4.4 激光對(duì)射傳感器 313
8.4.5 Proteus仿真 314
8.4.6 程序設(shè)計(jì) 314
8.4.7 實(shí)物制作與電路連接 315
8.5 實(shí)例96：貪吃蛇游戲設(shè)計(jì) 317
8.5.1 貪吃蛇游戲簡(jiǎn)介 317
8.5.2 知識(shí)儲(chǔ)備與構(gòu)思 317
8.5.3 數(shù)組應(yīng)用 318
8.5.4 算法設(shè)計(jì) 318
8.5.5 Proteus仿真 319
8.5.6 程序設(shè)計(jì) 319
8.6 實(shí)例97：溫濕度計(jì) 325
8.6.1 知識(shí)儲(chǔ)備與構(gòu)思 325
8.6.2 Proteus仿真 325
8.6.3 程序設(shè)計(jì) 326
8.6.4 實(shí)物制作與電路連接 334
8.7 實(shí)例98：化妝鏡 335
8.7.1 鏡子的光學(xué)原理 335
8.7.2 知識(shí)儲(chǔ)備與構(gòu)思 335
8.7.3 程序設(shè)計(jì) 336
8.7.4 實(shí)物制作與電路連接 352
8.8 實(shí)例99：聰明的百葉窗 354
8.8.1 聰明的百葉窗相關(guān)知識(shí) 354
8.8.2 知識(shí)儲(chǔ)備與構(gòu)思 355
8.8.3 程序設(shè)計(jì) 355
8.8.4 實(shí)物制作與電路連接 360
8.9 實(shí)例100：家庭安全助手 361
8.9.1 安全意識(shí) 361
8.9.2 知識(shí)儲(chǔ)備與構(gòu)思 361
8.9.3 程序設(shè)計(jì) 362
8.9.4 實(shí)物制作與電路連接 369
8.10 實(shí)例101：避障小車 369
8.10.1 無(wú)人駕駛 369
8.10.2 知識(shí)儲(chǔ)備及構(gòu)思 370
8.10.3 程序設(shè)計(jì) 370
8.10.4 實(shí)物制作與電路連接 374
附錄 創(chuàng)意創(chuàng)新實(shí)踐 I：電子設(shè)計(jì)與制作實(shí)例（Arduino） 377
附錄A 創(chuàng)意創(chuàng)新導(dǎo)引 377
附錄B 完美音樂(lè)盒 377
附錄C 智能臺(tái)燈 378
附錄D 溫馨的床 379
附錄E 智能盆栽 379
附錄F 聲光控?zé)?380
附錄G 多功能風(fēng)扇 380
附錄H 多功能水培箱 381
附錄I 聰明的百葉窗 381
附錄J 智能停車場(chǎng) 382
附錄K 創(chuàng)意密碼門 382
附錄L 魔法鋼琴 383
附錄M 互動(dòng)鋼琴 383
附錄N 家庭安全助手 384
附錄O 智能溫室 384
附錄P 1600萬(wàn)色小夜燈 385