项目1
智能小夜灯 1
项目概述 1
知识准备 1
1.1　传感器基础知识 1
1.1.1　传感器的特点及基本组成 1
1.1.2　传感器的分类 2
1.2　数字万用表 2
1.2.1　数字万用表简介 2
1.2.2　电阻的测量 3
1.3　光敏电阻 3
1.3.1　光电效应与光敏电阻 3
1.3.2　光敏电阻的选型与检测 4
1.4　树莓派 5
1.4.1　树莓派简介 5
1.4.2　树莓派的GPIO接口 5
1.4.3　树莓派与传感器 6
1.4.4　树莓派与Linux 7
项目实施 7
1.5　安装Linux操作系统 7
1.5.1　下载系统镜像 7
1.5.2　格式化TF卡 8
1.5.3　下载并安装系统镜像制作工具 8
1.5.4　安装操作系统 9
1.6　连接计算机与树莓派 10
1.6.1　开启树莓派SSH服务 10
1.6.2　连接树莓派并登录树莓派字符界面 10
1.7　启动树莓派桌面系统服务 12
1.7.1　进入树莓派的配置界面并设置屏幕分辨率 12
1.7.2　登录树莓派的图形化界面 13
1.8　使用树莓派开发Python程序 14
1.8.1　开发Python程序 14
1.8.2　输出Hello World 15
1.9　点亮三色灯 16
1.9.1　连接树莓派与三色灯模块 16
1.9.2　编写点亮三色灯的代码 17
1.10　实现智能小夜灯功能 17
1.10.1　连接树莓派与光敏电阻模块 17
1.10.2　编写实现光敏电阻模块输出高低电平的代码 18
1.10.3　连接模块 18
1.10.4　编写实现智能小夜灯功能的代码 19
项目小结 20
知识巩固 20
拓展任务 21
AI探究 22

项目2
开关控制小夜灯 23
项目概述 23
知识准备 23
2.1　开关元件 23
2.1.1　开关元件的分类 23
2.1.2　按钮开关 24
2.1.3　开关的选择与检测 25
2.2　按钮按下状态的识别方法 25
2.3　触摸开关模块简介 26
2.3.1　触摸开关模块的工作原理 26
2.3.2　触摸开关模块的检测 27
项目实施 27
2.4　检测按钮模块 27
2.4.1　连接模块 27
2.4.2　编写按钮模块代码 28
2.5　使用按钮开关控制小夜灯 29
2.5.1　连接模块 29
2.5.2　编写使用按钮开关控制小夜灯的代码 29
2.6　使用触摸开关模块控制小夜灯 30
2.6.1　连接模块 30
2.6.2　编写使用触摸开关模块控制小夜灯的代码 31
项目小结 32
知识巩固 32
拓展任务 34
AI探究 34

项目3
智能控制楼道灯 35
项目概述 35
知识准备 35
3.1　信号的分类 35
3.1.1　数字信号 36
3.1.2　模拟信号 36
3.2　声音传感器 37
3.2.1　声音传感器的工作原理 37
3.2.2　声音传感器的参数 38
3.3　采集声音的准备工作 38
3.3.1　PCF8591模块 38
3.3.2　I2C总线传输 38
3.4　光敏传感器 40
3.4.1　常见光敏传感器 40
3.4.2　光敏传感器的工作过程 41
3.4.3　选择光敏传感器时需考虑的因素 42
3.4.4　光电二极管和光敏晶体管的检测 42
项目实施 43
3.5　检测声音传感器 43
3.5.1　连接模块 43
3.5.2　编写检测声音传感器的代码 43
3.6　实现声控楼道灯功能 44
3.6.1　连接模块 45
3.6.2　编写实现声控楼道灯功能的代码 46
3.7　实现智能声控楼道灯功能 47
3.7.1　连接模块 47
3.7.2　编写实现智能声控楼道灯功能的代码 47
项目小结 48
知识巩固 48
拓展任务 49
AI探究 50

项目4
智能风扇 51
项目概述 51
知识准备 51
4.1　继电器相关知识 51
4.1.1　继电器简介 52
4.1.2　继电器的工作原理 52
4.1.3　继电器的种类 52
4.1.4　继电器的选用方法 53
4.1.5　继电器的检测 53
4.2　认识温度传感器 53
4.2.1　温度传感器简介 53
4.2.2　常见温度传感器 54
4.2.3　温度传感器的选择 55
4.2.4　温度传感器的检测 56
4.2.5　温度传感器模块的介绍及使用 56
项目实施 57
4.3　使用继电器控制三色灯 57
4.3.1　连接模块 57
4.3.2　编写使用继电器控制三色灯的代码 58
4.4　使用继电器控制风扇 58
4.4.1　连接模块 58
4.4.2　编写使用继电器控制风扇的代码 59
4.5　实现智能风扇功能 60
4.5.1　连接模块 60
4.5.2　编写实现智能风扇功能的代码 61
项目小结 63
知识巩固 64
拓展任务 65
AI探究 65

项目5
倒车雷达 66
项目概述 66
知识准备 66
5.1　超声波传感器的相关知识 66
5.1.1　超声波传感器的工作原理 67
5.1.2　超声波传感器的选型 67
5.1.3　超声波测距原理 67
5.2　Python中的自定义函数 68
5.2.1　自定义函数的规则 68
5.2.2　自定义函数的应用 68
5.3　蜂鸣器 69
5.3.1　蜂鸣器的分类 69
5.3.2　有源蜂鸣器工作原理 69
5.3.3　蜂鸣器的选择 69
项目实施 70
5.4　检测超声波传感器 70
5.4.1　连接模块 70
5.4.2　编写检测超声波传感器的代码 70
5.5　实现超声波测距功能 72
5.5.1　连接模块 72
5.5.2　编写实现超声波测距功能的代码 72
5.6　实现倒车雷达功能 73
5.6.1　连接模块 73
5.6.2　编写实现倒车雷达功能的代码 74
项目小结 75
知识巩固 75
拓展任务 77
AI探究 77

项目6
安检门检测 78
项目概述 78
知识准备 78
6.1　红外传感器 79
6.1.1　红外传感器的分类及应用 79
6.1.2　红外传感器的工作原理 80
6.1.3　红外传感器的选型 80
6.1.4　红外传感器的检测 80
6.2　被动红外传感器 81
6.2.1　认识被动红外传感器 81
6.2.2　被动红外传感器的选型和检测 82
6.3　LCD模块 83
6.3.1　LCD的分类 83
6.3.2　LCD1602液晶显示模块 83
项目实施 84
6.4　检测多个红外传感器 84
6.4.1　连接模块 85
6.4.2　编写检测多个红外传感器的代码 86
6.5　实现安检门检测功能 86
6.5.1　连接模块 86
6.5.2　编写实现安检门检测功能的代码 88
6.6　统计经过安检门人员数量 89
6.6.1　连接树莓派与T形转接板、LCD1602模块 89
6.6.2　连接SFTP服务并上传文件 90
6.6.3　编写实现液晶显示的代码 91
6.6.4　连接树莓派与T形转接板、LCD1602模块、红外传感器模块 92
6.6.5　编写统计经过安检门人员数量的代码 92
项目小结 94
知识巩固 94
拓展任务 95
AI探究 95

项目7
智能防盗门 96
项目概述 96
知识准备 96
7.1　霍尔元件 97
7.1.1　霍尔效应 97
7.1.2　霍尔元件及其分类 97
7.1.3　霍尔元件的选型 98
7.2　干簧管传感器 99
7.2.1　干簧管传感器简介 99
7.2.2　干簧管的常见分类 99
7.2.3　干簧管的优缺点 100
7.2.4　干簧管传感器与霍尔式传感器的比较 100
项目实施 101
7.3　检测霍尔式传感器模块 101
7.3.1　连接模块 101
7.3.2　观察霍尔式传感器模块上LED的状态 101
7.3.3　认识线性霍尔磁力传感器模块的电路结构 102
7.4　用霍尔式传感器实现智能门锁功能 102
7.4.1　连接模块 103
7.4.2　编写用霍尔式传感器实现智能门锁功能的代码 104
7.5　检测干簧管传感器 104
7.5.1　连接模块 104
7.5.2　观察干簧管传感器模块上LED的状态 105
7.5.3　认识干簧管传感器模块的电路结构 105
7.6　用干簧管传感器实现智能门锁功能 106
7.6.1　连接模块 106
7.6.2　编写用干簧管传感器实现智能门锁功能的代码 107
项目小结 108
知识巩固 108
拓展任务 110
AI探究 110

项目8
燃气灶检测器 111
项目概述 111
知识准备 111
8.1　热电偶传感器 111
8.1.1　热电偶传感器简介 111
8.1.2　热电偶的补偿导线 113
8.1.3　热电偶的选型与检测 113
8.1.4　燃气灶中热电偶的应用 114
8.1.5　热电偶应用中的MAX6675模数转换器 114
项目实施 115
8.2　检测热电偶传感器 115
8.2.1　连接模块 116
8.2.2　编写检测热电偶传感器的代码 116
8.3　检测燃气灶自动熄火功能 118
项目小结 119
知识巩固 119
拓展任务 121
AI探究 121

项目9
天然气泄漏检测器 122
项目概述 122
知识准备 122
9.1　气敏传感器 122
9.1.1　气敏传感器简介 122
9.1.2　气敏传感器的结构及工作原理 123
项目实施 124
9.2　检测气敏传感器 124
9.2.1　连接模块 124
9.2.2　使用打火机和万用表检测气敏传感器 125
9.3　实现天然气泄漏检测器功能 126
9.3.1　使用Matplotlib绘制数据图 126
9.3.2　连接模块 131
9.3.3　编写实现天然气泄漏检测器功能的代码 132
项目小结 133
知识巩固 134
拓展任务 135
AI探究 135

项目10
环境温湿度检测器 136
项目概述 136
知识准备 136
10.1　温湿度传感器 136
10.1.1　温湿度及其测量 137
10.1.2　温湿度传感器的选型及工作原理 137
10.2　Python中的数据组合类型及文件读写方法 139
10.2.1　数据组合类型 139
10.2.2　文件读写方法 140
项目实施 141
10.3　检测温湿度传感器 141
10.3.1　连接树莓派与温湿度传感器 141
10.3.2　编写检测温湿度传感器的代码 142
10.4　实现环境温湿度检测功能 143
项目小结 145
知识巩固 145
拓展任务 146
AI探究 146

项目11
智能电子秤 147
项目概述 147
知识准备 147
11.1　称重传感器 147
11.1.1　称重传感器的定义及分类 148
11.1.2　称重传感器的工作原理 148
11.1.3　称重传感器的选择 148
11.1.4　称重传感器的故障现象及检测方法 149
11.1.5　平行梁称重传感器 149
11.1.6　HX711模数转换器及其采集数据的流程 150
11.2　实现智能电子秤功能的
相关工具 152
11.2.1　pip工具 152
11.2.2　eSpeak命令行工具 153
11.2.3　pyttsx3库 153
项目实施 153
11.3　检测称重传感器 153
11.3.1　连接模块 154
11.3.2　编写检测称重传感器的代码 155
11.4　实现电子秤语音播报功能 156
11.4.1　在树莓派上安装eSpeak 156
11.4.2　安装并使用pyttsx3 157
项目小结 158
知识巩固 158
拓展任务 158
AI探究 159

项目12
智能拐杖 160
项目概述 160
知识准备 160
12.1　加速度传感器与陀螺仪传感器 160
12.1.1　三轴加速度传感器 161
12.1.2　三轴陀螺仪传感器 161
12.1.3　MPU-6050集成芯片 161
12.2　双轴摇杆传感器 163
项目实施 163
12.3　检测双轴摇杆传感器 163
12.3.1　检测双轴摇杆传感器的x轴 163
12.3.2　检测双轴摇杆传感器的y轴 163
12.3.3　检测双轴摇杆传感器的开关 164
12.4　获取三轴加速度传感器的输出数据 164
12.4.1　连接模块 164
12.4.2　编写获取三轴加速度传感器输出数据的代码 165
12.5　采集双轴摇杆传感器的输出数据 166
12.5.1　连接模块 167
12.5.2　编写采集双轴摇杆传感器输出数据的代码 168
项目小结 169
知识巩固 169
拓展任务 170
AI探究 170

项目13
智能保险箱 171
项目概述 171
知识准备 171
13.1　旋转编码器 171
13.1.1　旋转编码器简介 172
13.1.2　旋转编码器的工作原理 172
13.2　程序异常的处理方法 174
13.3　线程 174
项目实施 175
13.4　使用PyCharm与树莓派实现三色灯闪烁 175
13.4.1　认识软硬件环境 175
13.4.2　新建与树莓派连接的项目 176
13.4.3　编写实现三色灯闪烁的代码 181
13.5　实现智能保险箱的接近报警功能 182
13.5.1　连接模块 182
13.5.2　新建PyCharm项目 183
13.5.3　编写超声波模块的代码 183
13.5.4　编写三色灯模块的代码 185
13.5.5　编写主函数代码实现智能保险箱的接近报警功能 186
13.6　实现智能保险箱的密码开锁功能 186
13.6.1　连接树莓派与T形转接板、旋转编码器 187
13.6.2　编写实现旋转编码器计数的代码 188
13.6.3　编写封装旋转编码器的代码 189
13.6.4　连接模块 190
13.6.5　编写液晶显示器的代码 191
13.6.6　编写主函数代码实现智能保险箱的密码开锁功能 194
13.7　实现智能保险箱的完整功能 195
13.7.1　连接模块 195
13.7.2　编写实现智能保险箱完整功能的代码 196
项目小结 198
知识巩固 199
拓展任务 200
AI探究 200

项目14
智能空调控制系统 201
项目概述 201
知识准备 201
14.1　DS1302时钟芯片 201
14.1.1　DS1302时钟芯片特点 202
14.1.2　DS1302时钟芯片引脚介绍 202
14.1.3　DS1302中寄存器的介绍 202
14.1.4　DS1302中数据的读写操作 203
14.2　红外遥控 204
14.2.1　红外遥控器 204
14.2.2　红外接收器 205
14.3　通过脉冲宽度调制控制风扇转速 205
14.3.1　占空比 205
14.3.2　使用PWM控制风扇的原理 206
项目实施 206
14.4　实现智能空调显示当前时间功能 206
14.4.1　连接模块 206
14.4.2　编写主函数代码实现智能空调显示当前时间功能 207
14.5　实现智能空调显示温湿度及当前时间功能 209
14.5.1　连接模块 210
14.5.2　编写主函数代码实现智能空调显示温湿度及当前时间功能 210
14.6　实现智能空调的远距离控制功能 211
14.6.1　连接模块 212
14.6.2　编写实现智能空调远距离控制功能的代码 212
14.7　实现智能空调的PWM功能 213
14.7.1　连接模块 214
14.7.2　编写调用函数控制风扇转速的代码 214
14.7.3　编写使用遥控器控制风扇转速的代码 215
14.8　实现智能空调控制系统 216
14.8.1　连接模块 216
14.8.2　编写实现智能空调控制系统的代码 217
项目小结 219
知识巩固 219
拓展任务 219
AI探究 220