基础电子学和电路入门

2025-06-08

基础电子学和电路入门

对于那些从未接触过硬件的人来说,电子产品确实令人望而生畏。但不必担心:幸运的是,电子产品市场很大一部分都瞄准了爱好者,以及那些只想玩玩那些会闪烁、嗡嗡作响或自动控制家中设备的小发明的人。

最终,通过学习基础电子技术,你将能够充分利用现有的软件工程技能,为你的业余项目开辟全新的可能性。摆弄电子产品和硬件也是更好地理解计算机工作原理的好方法。

本指南是电子基础入门指南,主要针对那些想要尝试 Arduino 和其他原型平台但不知道从哪里开始的开发人员。

让我们先了解一下电、电路、元件以及面包板到底是什么。

从根本上讲,电就是电子的流动。在某些方面,电与水相似:电子总是试图“跑”向阻力最小的路径,就像水一样。你可能很久以前在学校学过一些关于导电性的知识……是的,每样东西、每个物体,甚至生物,它们的导电性和阻力都不同。当你赤脚站在地板上时,你就创造了一条通往地面的路径,电流可能会通过这条路径流动。这就是为什么我们被告知在使用具有触电危险的物品时要穿鞋。如果不穿鞋,我们的身体就会形成一条导电路径,形成一个接地(GND)的电路。但什么是电路呢?

电路

电路本质上是电流流动的路径。电路需要电源和传导电流的装置。元件连接到电路中,用于收集电流并执行各种功能,例如点亮、发出蜂鸣声、收集环境信息等等。

像Fritzing这样的工具可以用来设计电路,并使其更容易共享。就像这样:

Arduino上的基本LED电路

成分

元器件是电子产品的基石。LED、电阻、二极管、按钮、电容……如果以正确的方式组合在一起,就能创造出令人惊叹的东西。一旦你掌握了一两个元器件,你就会发现它们遵循一定的规律,并且几乎可以使用任何元器件,前提是它们有详尽的文档。原型设计总是需要大量的研究,但如果你是一名程序员,你就会习惯这一点。使用一个新元器件就像使用一个新的库:​​首先,你会研究它是否能按照你的预期运行,以及启动和运行它的复杂程度:是否存在依赖关系,它需要什么样的输入,以及产生的输出是什么。然后,你会看到是否需要任何其他库(元器件),以及如何将它连接到项目的其余部分。

成分

大多数元件至少有两个“引脚”,一个用于连接电源,另一个用于接地 (GND)。有些元件不介意哪个“引脚”连接到电源或接地,这意味着电流可以从任何方向流过。其他元件,例如二极管和 LED(实际上是发光二极管),则要求电流沿特定方向流动。在这种情况下,您必须知道哪个引脚是哪个——这些信息可以在元件规格中找到。普通 LED 通常有一个较短的引脚,表示接地 (GND) 引脚。

使用面包板

面包板就是你的“沙盒”,是玩转电路、试用新元件和电路板的最便捷方式。无需焊接,只需连接线路,即可搭建电路。

半尺寸的面包板

在主面包板区域,导线水平排列成带编号的,每行包含多个以字母标识的穿孔。施加到A1 的电流将流经B1C1D1E1

面包板的两侧通常各有两条垂直走线,分别代表正极(电流)和负极(GND)。通常的做法是使用这些导轨将电源和GND分配到整个电路板。

进一步阅读

为了更全面地了解本入门指南中讨论的主题,您可以参考 Sparkfun 的以下资源:

在本系列的下一部分中,我们将了解一些创建玩具项目所需的物理设备:LED、电阻器、按钮、微控制器、电路板、电线、烙铁……敬请期待 ;)

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