littleBits快速上手指南：用模组化电路学习与创造 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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原文作者： Ayah Bdeir, Matt Richardson

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• littleBits
• 电子制作
• STEM教育
• 创客空间
• DIY电子
• 模块化电路
• 少儿编程
• 硬件开发
• 教育科技
• 动手实践

　　littleBits是个获奖无数的模组化电路平台，让每个人都能拥有运用电路创造的能力。直接组装，无须焊接、写程式或接线。不管你几岁、什么性别或有多少技术背景，不论你是年轻的自造者、类比音乐家、互动设计师还是STEM／STEAM教师， littleBits是学习电路、用电路创造发明最简单的工具。

　　从浅（光、声、感测器）入深（无线射频、写程式、云端连线），数十亿种可能的组合，littleBits释放你内心深处的发明家灵魂。

　　本书由littleBits发明者艾雅˙贝蒂尔（Ayah Bdeir，TED资深研究员／开放硬体峰会共同创办人／MIT 35岁以下创新者）和《MAKE》编辑麦特˙理查森（Matt Richardson）携手撰写，是最完整的littleBits指导手册。littleBits模组化电子平台为超过70个国家、成千上万的自造者空间、学校、设计工作室和家庭带来创意革命。

　　以这些专题为起点，展开无限的创造旅程。点亮吧、推进吧、移动吧、鸣叫吧、闪烁吧、撼动吧！

　　你的创意，一点一点接成真！

本书特色

　　读完本书，你将能够：
　　» 做出有机器夹臂的遥控车。
　　» 做出能和自制模组化乐器一起组乐团的类比合成器。
　　» 做出以逻辑侦测周围墙壁，还能导航的机器人。
　　» 用云端电子积木（cloudBit）做出走到哪、爱到哪的电子情人。
　　» 做出以Arduino为核心模组的客制化滑鼠或游戏控制器。
　　» 做出属于你自己的电子积木--运用littleBits硬体开发套件。

电子学入门的全面指南：从基础理论到实践应用 本书旨在为所有对电子学抱有浓厚兴趣，但缺乏专业背景知识的读者提供一个清晰、易懂且系统化的学习路径。 无论你是学生、业余爱好者，还是希望将电子项目融入工作流程的专业人士，本书都将是你探索迷人电子世界的第一本可靠读物。我们将从最基本的概念出发，逐步深入，构建起扎实的理论基础，并辅以大量的实际操作指导，确保你能够将所学知识转化为触手可及的成果。 第一部分：电子学的基石——理解电流、电压与电阻 本部分是整个电子学学习的起点，我们致力于将抽象的物理概念转化为直观的理解。 第一章：电荷的舞蹈——什么是电流？ 我们将详细探讨电荷的本质，以及它们如何在导体中定向移动形成电流。内容涵盖： 电荷的基本性质： 正电荷与负电荷的相互作用，以及电荷守恒定律在电路中的体现。 电流的定义与度量： 库仑（Coulomb）和安培（Ampere）的定义，理解电流的方向（传统电流与电子流动的差异）。 电流的类型： 直流（DC）与交流（AC）的本质区别，它们各自的应用场景和波形特性。我们将通过形象的比喻，如水流的粗细和流速，来帮助读者建立对电流强弱的感知。 第二章：推动力与势能——电压的奥秘 电压是驱动电流流动的“压力”。本章将深入解析电压的物理意义和测量方法。 电位差的概念： 从能量的角度解释电压，即单位电荷从一点移动到另一点所获得的或损失的电势能。 伏特（Volt）的界定： 详解伏特的定义及其在实际测量中的应用。 测量电压的工具与技巧： 介绍万用表（Multimeter）的基础操作，以及如何在串联和并联电路中正确测量电压。我们会强调“平行测量”这一关键操作。 第三章：阻碍与限制——电阻的意义 电阻是电路中普遍存在的现象，理解它对于控制电路行为至关重要。 电阻的起源与本质： 探讨导体材料的微观结构如何导致电流受阻。 欧姆定律（Ohm’s Law）的统治地位： 这是电路分析的黄金法则。我们将用大量的实例演示 $V=IR$ 公式在计算未知量中的应用。 电阻的表示与类型： 介绍色环代码的阅读方法，区分固定电阻与可变电阻（如电位器）的结构和用途。 功率的考量： 讲解电阻上的功耗（焦耳热效应），以及如何根据功率耗散来选择合适的电阻元件，避免烧毁。 第二部分：构建回路——串联、并联与基础定律 掌握了基本元件的属性后，我们需要学习如何将它们组织起来，形成功能性的电路。 第四章：电路的组织形式——串联与并联 这是电路分析中最核心的两部分内容。 串联电路的特性： 电流的唯一性、电压的分压原理。分析总电阻的计算方法。 并联电路的特性： 电压的共同性、电流的分流原理。深入探讨总电阻的倒数求和公式及其背后的物理意义。 混联电路的简化： 学习如何分步骤拆解复杂的混联电路，运用串并联规则进行简化计算。 第五章：电路分析的宏观法则 为了处理更复杂的网络，我们需要依赖基尔霍夫定律。 基尔霍夫电流定律（KCL）： 节点电流的平衡，即流入节点的总电流等于流出节点的总电流。 基尔霍夫电压定律（KVL）： 回路中电压升降的总和为零，这源于能量守恒原理。 应用实例： 利用KCL和KVL联合分析一个包含多个电源和电阻的复杂网络，推导出各支路的电流和电压。 第三部分：超越电阻——深入电容与电感的世界 一旦掌握了纯电阻电路，我们将进入包含储能元件的动态电路领域。 第六章：时间与延迟——电容器的工作原理 电容是储存电荷的关键元件，它引入了时间变量的概念。 电容的结构与定义： 极板、电介质的概念，法拉（Farad）的定义。 电容的充放电过程： 详细分析电容在直流电路中如何充电至电源电压，以及其与电阻组合形成的 $ au$（时间常数）如何决定充放电的速度。 交流电路中的电容： 介绍容抗（Capacitive Reactance）的概念及其对频率的依赖性，理解电容在滤波中的作用。 第七章：磁场与惯性——电感器的特性 电感器储存能量于磁场中，它抵抗电流变化的能力是其核心特性。 电感的结构与自感现象： 探讨线圈中的电流变化如何产生反电动势（Back-EMF）。 亨利（Henry）的度量： 介绍电感量的单位及其影响因素（匝数、磁芯）。 电感在电路中的行为： 分析电感器在直流下的表现（短路）与在交流下的感抗（Inductive Reactance）。 第四部分：半导体：电子学的核心驱动力 本部分将从宏观的电路分析转向微观的元件行为，了解现代电子设备的心脏——半导体。 第八章：开启之门——二极管（Diode） 二极管是实现单向导电性的基础元件。 P型与N型半导体： 简要介绍掺杂过程，理解PN结的形成。 二极管的单向导电性： 解释正向偏置与反向偏置下的特性曲线（I-V曲线）。 关键应用： 深入剖析整流电路（半波与全波整流）在将交流电转换为直流电中的关键作用。 第九章：电流的放大器——晶体管（Transistor）基础 晶体管是现代电子学的基石，本书侧重于最常见的双极性结型晶体管（BJT）。 BJT的结构与工作模式： NPN与PNP的结构，以及基极、集电极和发射极的作用。 开关与放大： 详细演示如何将晶体管配置为电子开关（截止区与饱和区）和放大器（线性区）。 晶体管参数： 介绍电流增益 $eta$（Beta）对电路设计的影响。 第五部分：实际项目与工具的使用 理论知识必须通过实践来固化。本部分侧重于工具的使用和小型综合项目的实现。 第十章：电路搭建与测量实践 面包板（Breadboard）的正确使用： 详细图解如何安全、高效地在面包板上连接元件，避免接触不良。 电源的选择与安全： 介绍各种实验室电源的使用，并强调低压直流电路的安全操作规范。 示波器的初识： 学习如何连接示波器探头，理解时间基准、垂直刻度和触发设置，用它来观察波形和测量时间参数。 第十一章：光与声的互动——基础项目实现 通过两个完整的、循序渐进的项目，读者将综合运用前述所有知识： 项目一：LED驱动与闪烁电路： 设计一个使用电容和电阻控制LED闪烁频率的定时电路，巩固 $ au$ 值的应用。 项目二：简单的音频放大器或报警器： 利用晶体管搭建一个能驱动小蜂鸣器或LED灯的简单开关电路，展示电子元件如何控制物理输出。 本书强调动手操作的重要性，提供的所有例子都基于易于获取的元件，旨在让读者在完成每一个步骤后都能立即看到实际的电学效应。通过这种理论与实践紧密结合的方式，读者将能够建立起对电子系统完整而深刻的理解。

作者简介

艾雅‧贝蒂尔（Ayah Bdeir）

　　littleBits公司的创办人兼执行长。她主导开发的littleBits平台是获奖无数的电子模组库，透过磁铁连接电子模组，让任何人都能了解、使用电路，并能用电路进行发明。贝蒂尔是一位工程师、互动艺术家和开源硬体运动的领导者之一。她职业与教育生涯的重心，是以开源硬体让全世界的人都能有更多获得教育和创新的机会。她是开源硬体高峰会的共同创办人、TED 资深研究员和麻省理工媒体实验室校友。贝蒂尔是《Inc.Magazine》 35位35岁以下杰出创业家之一、《纽约商业杂志》最具影响力女性、《Fast Company》杂志百大商业界创意人士、《Popular Mechanic》25位重新定义美国梦的自造者之一、《Entrepreneur》十大瞩目领袖之一、CNBC电视明日之星、《麻省理工科技评论》35位35岁以下发明家之一。加拿大出生、黎巴嫩长大，艾雅现居纽约市。

麦特‧理查森（Matt Richardson）

　　一位自造者和作家，住在旧金山。他是Awesome Button Studios创意科技顾问公司老板。2013年毕业于纽约大学互动电子通讯系（Interactive Telecommunications Program, ITP）毕业后继续留在学校担任研究员。麦特是《Getting Started with Raspberry Pi》、《Getting Started with BeagleBone》和《Intel Galileo快速上手指南》（Getting Started with Intel Galileo）的作者。

译者简介

江惟真

　　2010年开始兼职笔译生涯，专长领域是自然、科普与行销。

创办人自序    
前言

第1章／littleBits基础：输入和输出
电子积木    
电源（蓝色）    
输出（绿色）    
输入（粉红色）    
线路（橘色）    
其他配件    
专题：夜间飞机    
专题：    咖啡桌照明灯
littleBits相关资源总整理

第2章／控制和逻辑
逆变器（Inverter）    
脉冲（Pulse）    
专题：闪烁LED看板    
锁存器（Latch）
延时器（Timeout）    
专题：午夜点心灯    
临界值（Threshold）    
逻辑电子积木
双及（Double AND）    
双或（Double OR）    
反及（NAND）    
反或（NOR）    
互斥或（XOR）    
进阶应用

第3章／音乐和运动
合成器套件    
振盪器（Occiliator）    
随机（Random）    
键盘（Keyboard）    
微音序器（Micro Sequencer）    
音序器（Sequencer）    
混音器（Mixer）    
波封（Envelope）    
泸波器（Filter）    
延迟（Delay）
专题：用合成器套件打造合成器    
MP3播放器    
来自KORG的新模组：MIDI、CV、USB i/o    
动起来    
震动马达（Vibration Motor）    
直流马达（DC Motor）    
伺服（Servo）    
专题：遥控车    

第4章／无线和云端通讯
无线传输器和接收器（Wireless Transmitter and Receiver）    
专题教学：视讯遥控车    
远端触发（Remote Trigger）    
红外线传输器（IR Transmitter）和交流开关（AC Switch）    
云端电子积木（cloudBit）    
基本设定    
云端控制    
IFTTT    
专题：游戏开始！    
专题：突然好想你    
云端电子积木进阶班    

第5章／用Arduino电子积木写程式
Arduino到底是何方神圣？    
基本设定    
Arduino脚本入门    
pinMode    
digitalWrite    
delay    
Arduino输入和输出    
digitalRead    
analogWrite    
analogRead    
键盘和滑鼠控制    
变数可视范围    
滑鼠功能    
专题：HelloRun游戏控制器    
键盘模拟    
while    
用Scratch帮Arduino电子积木写程式    

第6章／创造你自己的电子积木
Proto（自订输出入）模组    
自制输出模组    
自制输入模组    
Perf（自订电路）模组    
输入和输出    
还能做什么？    

前言
 
我在2008年初开始开发littleBits，当时我已从麻省理工媒体实验室（MIT Media Lab）毕业，并有电子工程背景。我在黎巴嫩贝鲁特长大。老实说我从没想过要当工程师。家里除了我以外还有三个姐妹，父母说我喜欢工艺、喜欢自己动手做，而且常常搞破坏。当我在决定大学要念什么的时候，父母跟老师都说我应该当个工程师，因为我对科学和数学很在行，但我总觉得工程学很枯燥；直到我进入媒体实验室，才发现工程与创意结合的力量。我开始运用电路制作艺术品，像是穿戴式电子装置、互动装置艺术、照明艺术等。一段时间后，我发现我对工具的兴趣超过作品本身。我和同学杰夫˙霍夫斯（Jeff Hoefs）曾和Smart Design设计事务所合作，并一起写了篇论文叫做〈以电路为素材〉（Electronics as Material）。我们一起设计出littleBits最早的部分雏形，将电路的力量交到每个人手上这个漫长的研究计划于此开始。
 
我最主要的两个灵感来源是乐高积木和物件导向程式设计（Object-Oriented programming）。它们也是当代最成功的模组化系统。
 
模组化电路
 
我认为要了解复杂的概念，就不能忽视模组化系统的力量。模组让我们拆解过去觉得很困难的概念，进而逐步建构起更复杂的概念。
 
第一个灵感来源你一定也很熟悉。1947年，乐高将全世界最重要的建筑材料──水泥砖──变成发挥想像力的工具，人人都可以使用。有了乐高，你不用是建筑专家，就能直觉地学习，一块一块盖出愈来愈复杂的结构。几年内，乐高成了家家户户都有的玩具。根据估计，总共有超过4千亿片的乐高积木被生产出来，全球平均每人有70片。不是工程师也可以砌墻壁、盖房子、起大楼和造桥。乐高把当代的建筑素材变成创意的基石。突然之间我们进一步了解了身边的世界；市中心街上的建筑物，过去看起来巨大又复杂，现在似乎不再那么高不可攀了：你可以想像它们是如何被一砖一砖地盖起来。
 
第二个灵感来源是物件导向程式设计。软体曾经是线性的、深奥的学问，只有专家才知道怎么写。后来物件导向程式设计出现了，引进模组的概念，人们可以重复使用过去写过或其他人写好的程式码，一砖一砖地结合成更复杂的程式码。现在只要有电脑，任何人都可以花两週的时间学会怎么写出全世界最成功的游戏。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题《littleBits快速上手指南：用模组化电路学习与创造》真的很直接，而且“模组化电路”这个关键词一下子就抓住了我的注意力。我一直对电子制作有点兴趣，但是传统的电路学习实在是太枯燥，而且要学的知识点太多了，每次看到那些原理图就头疼。littleBits的模块化概念听起来就好多了，感觉就像是把复杂的电路“打包”好了，我们只需要按照说明把它们“拼”起来，就能做出东西。我希望这本书能提供非常清晰的步骤，就像是跟着食谱做菜一样，一步一步引导我们完成项目。最好能有一些由浅入深的例子，从最简单的连接，到可以实现一些基本功能的装置，让我们慢慢熟悉这些模块的用法。另外，台湾这边很多家长都希望孩子能提早接触STEM教育，这本书会不会也适合学生党？它会不会强调一些科学原理，让我们在玩乐中学习，而不是死记硬背？我期待它能提供一些创意点子，让我们知道littleBits除了基本功能之外，还能玩出哪些花样。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，科技应该是服务于生活的，而且不应该是少数专业人士才能接触的东西。《littleBits快速上手指南》这个名字，以及它强调的“模组化电路”和“学习与创造”的理念，让我觉得它非常有潜力成为一本真正能够降低科技门槛的书。我希望它不是一本只停留在理论层面的指南，而是能够真正指导我们动手实践，用最直观的方式去理解电子世界的奇妙。特别期待书中能介绍一些实用的小发明，比如如何用littleBits制作一个能够提醒我们浇水的盆栽传感器，或者一个能够感应到有人经过就亮灯的门边灯。这些生活化的应用，不仅能让我们感受到科技的便利，更能激发我们的创造力，让我们思考如何用科技解决生活中的小问题。我希望这本书能提供足够的灵感和方法，让我们不仅仅是跟着步骤去做，而是能够举一反三，根据自己的需求去设计和创造独一无二的作品。

评分☆☆☆☆☆

作为一个从小就对拆解东西充满好奇，但又在物理和数学课上屡屡受挫的人，我看到《littleBits快速上手指南》的时候，内心是既兴奋又有点忐忑的。兴奋是因为“模组化电路”这个概念听起来太神了，好像瞬间就把高冷的电子工程拉近了普通人的距离，不用再跟那些恼人的导线和焊锡打交道。但忐忑的是，会不会真的像宣传的那么简单？我怕又是“看上去很美”，实际上还是需要相当的基础才能玩转。不过，考虑到littleBits本身就是一个以模块化为卖点的产品，这本书应该会侧重于引导我们如何将这些模块组合起来，创造出有趣的应用。我希望书中能提供一些非常具体、可操作的案例，最好是那种能立刻在家里完成，并且能看到成果的。比如，能不能用它做一个简单的智能小夜灯，或者一个会响应声音的小机器人？另外，我也很想知道，它会不会涉及到一些基础的编程概念，如果能简单带过，顺便学习一下，那就更超值了。毕竟在这个时代，编程能力几乎是必备技能了。

评分☆☆☆☆☆

我平常看一些科技类的YouTube频道，经常会看到一些用各种新奇电子零件做的DIY项目，看起来酷毙了，但每次点进去看详细的制作过程，都觉得门槛太高，要买一大堆零件，还要懂焊接、懂代码，感觉自己离创客的世界还很远。所以当我知道有《littleBits快速上手指南》这本书，而且它用的是“模组化电路”的概念，我就觉得这是一个非常值得尝试的方向。模组化最大的好处就是省去了很多繁琐的连接步骤，只要把模块卡在一起就行了，这对于我这种动手能力一般，但又想体验创造乐趣的人来说，简直是福音。这本书会不会像一本“电子积木”的说明书，教我们如何像搭乐高一样，把不同的功能模块组合起来，变成一个有用的东西？我特别期待它能分享一些创意灵感，让我们知道littleBits到底能做出多少种不同的东西，从简单的灯光闪烁，到更复杂的互动装置。如果书中还有一些关于这些模块的“魔法”原理的简单解释，让我知道为什么这样组合就能实现某种功能，那会更加分。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计真的蛮吸引人的，那种活泼的色块组合，一看就知道是跟创意、科技相关的东西，很符合现在年轻人喜欢的那种风格。我平时虽然对电子产品有点兴趣，但总觉得理论的东西太枯燥，真正动手做起来又不知道从何下手，尤其是那些密密麻麻的电路图，光看就头大。所以看到这本《littleBits快速上手指南》，感觉就像找到了救星。它主打的是“模组化电路”，听起来就比传统的电路好理解很多，而且“学习与创造”这几个字也戳中了我的点，我希望不只是学到知识，更能实际做出一些东西来。台湾这边这几年STEM教育越来越受重视，家长们也希望孩子能接触更多元化的学习方式，这本指南如果真的能让大家轻松跨入电子创客的世界，那绝对是个福音。我特别好奇它到底是怎么把复杂的电路变得这么“小巧”和“易上手”的，有没有什么特别的技巧或者隐藏的“魔法”？而且“快速上手”这个词，真的太有诱惑力了，希望它不会辜负这个名字，让我这个电子小白也能快速感受到创造的乐趣。