第2章 物联网硬件电路技术

本章小结

电路就是由电气、金属导线、电子部件组成的导电回路。 半导体是一种具有特殊性质的物质，它介于导体和绝缘体之间， 包括二极管、三极管和可控硅三种类型。 电路板是焊装了集成芯片、电阻、电容、晶体管等元器件的基 板。 集成电路也叫芯片，是一种将晶体管、电阻、电容等元件采用 特殊工艺集成在硅基片上形成具有一定功能的器件。
电压是在静电场中衡量单位电荷由于电势不同所产生的能量差的
物理量。电压单位是伏特，简称伏，用符号V表示。1 V = 1 J/C。 电动势(E)是电源中非静电力对电荷作功的能力，表示电源特征的
一个物理量。
2.1 物联网电路基础

2.1.2 电路主要物理量及基本元件

基本元件
电阻（Resistance）简写R,它与导体的尺寸、材料、温度有关，它是导体的一种 基本性质。将电能变为热能是电阻的主要物理特征，因为电阻在电流经过时产生 内能，它也是一个耗能元件。 电阻通常在电路中起分压、分流的作用。通常电阻分为：固定电阻，可变电阻和 特种电阻。 电容也称电容器记为C，国际单位是法拉(F),是表征电容器容纳电荷的本领的物理 量。指在给定电位差下的电荷储藏量。电容器的电容指的是电容器的两极板间的 电势差增加1伏所需的电量。 电感是电子电路中常用的元器件之一，对交流信号进行隔离、滤波，也可以和电 容器、电阻器等组成谐振电路。电感是用漆包线、纱包线或塑皮线等绝缘导线在 绝缘骨架或铁心上绕制成的一组串联的同轴线匝，字母“L”表示
板，软件部分是计算机中的程序开发环境，我们首先需要连接好
硬件部分的线路，然后在Arduino IDE中编写程序代码，再将程 序上传到Arduino电路板，程序便会告诉Arduino电路板要做些什
么，最后通过观察硬件的状态来判断实验是否成功。Arduino能
通过各种各样的传感器来感知环境，通过控制灯光、马达或其它 装置来反馈、影响环境，实现物联网的各种应用。 IDE)。
单片机的特点：体积小、重量轻；结构简单、可靠性高；工 作电压低、功耗低；价格低廉、性价比高
2.2 ARDUINO开源硬件平台

2.2.1 什么是开源硬件
开源硬件类似于开源软件，就是对已有的硬件基础上进行二 次创意，区别是开源软件的复制成本可能是零，但开源硬件 的复制成本较高。较流行且具代表意义的三款开源硬件平台
设备中都能看到。印制电路板由基板和印制电路组成，充：也叫芯片，是一种将晶体管、电阻、电容等元件采 用特殊工艺集成在硅基片上形成具有一定功能的器件。单独的集成 电路需要加接相应的外围元件同时提供电源才能工作否则就不能工 作。 根据功能用途不同，集成电路可以分为模拟集成电路和数字集成
里的各用电器、路灯最为常见。
2.1 物联网电路基础

2.1.2 电路主要物理量及基本元件 电路主要物理量
电流指单位时间内通过导体横截面的电荷量。电流分直流（电流 的方向不随时间的变化）和交流（流的大小和方向随时间变化） 两种。电流单位是安培，简称“安”，符号“A”。 1A= mA= uA= nA= pA。电流是一个有方向的物理量，仅以正电荷移动的方向为 电流的真实方向。
第2章 物联网硬件电路技术
第2章 物联网硬件电路技术

本章知识点 了解物联网电路知识 Arduino的特点 Arduino开发板简介
2.1 物联网电路基础

2.1.1电路基本概念
电路就是由电气、金属导线、电子部件组成的导电回路。其作用 是实现对电能的传输、分配与转换,以及对信号的传递与处理.



单片机（Microcontrollers）也叫微控制器，是一个将微型计算
机系统制作到里面的集成电路芯片。 比较流行且具代表意义的三款开源硬件分别是 Arduino Uno、

BeagleBone、Raspberry Pi。
电路。
2.1 物联网电路基础

2.1.4 电路板、集成电路和单片机 3．单片机也叫微控制器，是一种集成电路芯片。把具有 数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只 读存储器ROM、输入输出I/O接口、中断控制系统、定时 /计数器和通信等多种功能部件利用超大规模集成电路技 术集成到一块硅片上，构成一个体积小但功能完善的微型 计算机系统。简单定义，一个将微型计算机系统制作到里 面的集成电路芯片称为单片机。
2.3 实践项目1：ARDUINO硬件电路连接

实验目的
通过本实验，了解ESP 8266电路板部分针脚的含义，熟悉ESP 8266电路板与面包板的连接方法，熟悉串联电路和并联电路的工 作原理。

实验要求
1、正确连接ESP 8266电路板与面包板，设置基础实验电路。
2、使用发光二极管（LED）和开关，实现对灯光开关的控制。 3、分别连接串联和并联电路，并通过开关控制灯的亮灭。

电路的组成：
电源：把非电能转变成电能。 连接导线：承担着把电源、用电器和辅助设备连成一个闭合回路， 进行电能传输的作用 用电器：对电路进行控制、分配、保护及测量 辅助设备：把电能转为其他形式能。
2.1 物联网电路基础

2.1.1电路基本概念

电路的三种状态分：
（1）通路：电路中有电流且用电器工作正常即接通的电路，属于常见的电路状态。 （2）开路：电路中无电流，用电器不能工作即断开的电路，属于常见的电路状态。 （3）短路：电路中有很大的电流，可能烧坏电源或导线的绝缘，引起火灾。直接用导 线连接电源两端或用电器两端。短路是错误的危险状态，必须绝对避免。
2.1 物联网电路基础

2.1.1电路基本概念 电路根据连接方式 串联电路：把元件首尾相连逐个顺次连接起来，电路中只
有一条电流，没有分支，各用电器相互影响，整个电路由
开关控制。最常见的有装饰小彩灯、开关和用电器。

并联电路：把元件首首尾尾并列的连接起来，电路至少有 两条路径，有分支，并且各支路的用电器独立工作，互不 影响。整个电路由干路开关控制，支路开关控制支路。家
2.1 物联网电路基础

2.1.1电路基本概念 电路的三种状态分：
（1）通路：电路中有电流且用电器工作正常即接通的电路，
属于常见的电路状态。
（2）开路：电路中无电流，用电器不能工作即断开的电路， 属于常见的电路状态。 （3）短路：电路中有很大的电流，可能烧坏电源或导线的 绝缘，引起火灾。直接用导线连接电源两端或用电器两端。 短路是错误的危险状态，必须绝对避免。

电路根据连接方式 串联电路：把元件首尾相连逐个顺次连接起来，电路中只有一条电流，没有分支， 各用电器相互影响，整个电路由开关控制。最常见的有装饰小彩灯、开关和用电器。

并联电路：把元件首首尾尾并列的连接起来，电路至少有两条路径，有分支，并且 各支路的用电器独立工作，互不影响。整个电路由干路开关控制，支路开关控制支 路。家里的各用电器、路灯最为常见。
如图2.2.1-开源硬件图所示，从左到右分别是 Arduino Uno,
BeagleBone, Raspberry Pi。
2.2 ARDUINO开源硬件平台

2.2.2 Arduino基本知识
Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，是物 联网技术的一种基础应用，其包含硬件（各种型号的Arduino板） 和软件（Arduino Arduino的硬件部分是一个做电路连接的电路
2.1 物联网电路基础

2.1.3 半导体器件
半导体是一种具有特殊性质的物质，它介于导体和绝 缘体之间，所以称为半导体

半导体器件有二极管、三极管和可控硅三种类型。
2.1 物联网电路基础

2.1.4 电路板、集成电路和单片机 1、电路板：目前多指印制电路板即PCB （Printed CIRCUIT Board）， 它是焊装了集成芯片、电阻、电 容、晶体管等元器件的基板，是安装电子元器件的载体。每种电子