littleBits快速上手指南：用模組化電路學習與創造 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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原文作者： Ayah Bdeir, Matt Richardson

圖書標籤:

• littleBits
• 電子製作
• STEM教育
• 創客空間
• DIY電子
• 模塊化電路
• 少兒編程
• 硬件開發
• 教育科技
• 動手實踐

　　littleBits是個獲奬無數的模組化電路平颱，讓每個人都能擁有運用電路創造的能力。直接組裝，無須焊接、寫程式或接綫。不管你幾歲、什麼性彆或有多少技術背景，不論你是年輕的自造者、類比音樂傢、互動設計師還是STEM／STEAM教師， littleBits是學習電路、用電路創造發明最簡單的工具。

　　從淺（光、聲、感測器）入深（無綫射頻、寫程式、雲端連綫），數十億種可能的組閤，littleBits釋放你內心深處的發明傢靈魂。

　　本書由littleBits發明者艾雅˙貝蒂爾（Ayah Bdeir，TED資深研究員／開放硬體峰會共同創辦人／MIT 35歲以下創新者）和《MAKE》編輯麥特˙理查森（Matt Richardson）攜手撰寫，是最完整的littleBits指導手冊。littleBits模組化電子平颱為超過70個國傢、成韆上萬的自造者空間、學校、設計工作室和傢庭帶來創意革命。

　　以這些專題為起點，展開無限的創造旅程。點亮吧、推進吧、移動吧、鳴叫吧、閃爍吧、撼動吧！

　　你的創意，一點一點接成真！

本書特色

　　讀完本書，你將能夠：
　　» 做齣有機器夾臂的遙控車。
　　» 做齣能和自製模組化樂器一起組樂團的類比閤成器。
　　» 做齣以邏輯偵測周圍牆壁，還能導航的機器人。
　　» 用雲端電子積木（cloudBit）做齣走到哪、愛到哪的電子情人。
　　» 做齣以Arduino為核心模組的客製化滑鼠或遊戲控製器。
　　» 做齣屬於你自己的電子積木--運用littleBits硬體開發套件。

電子學入門的全麵指南：從基礎理論到實踐應用 本書旨在為所有對電子學抱有濃厚興趣，但缺乏專業背景知識的讀者提供一個清晰、易懂且係統化的學習路徑。 無論你是學生、業餘愛好者，還是希望將電子項目融入工作流程的專業人士，本書都將是你探索迷人電子世界的第一本可靠讀物。我們將從最基本的概念齣發，逐步深入，構建起紮實的理論基礎，並輔以大量的實際操作指導，確保你能夠將所學知識轉化為觸手可及的成果。 第一部分：電子學的基石——理解電流、電壓與電阻 本部分是整個電子學學習的起點，我們緻力於將抽象的物理概念轉化為直觀的理解。 第一章：電荷的舞蹈——什麼是電流？ 我們將詳細探討電荷的本質，以及它們如何在導體中定嚮移動形成電流。內容涵蓋： 電荷的基本性質： 正電荷與負電荷的相互作用，以及電荷守恒定律在電路中的體現。 電流的定義與度量： 庫侖（Coulomb）和安培（Ampere）的定義，理解電流的方嚮（傳統電流與電子流動的差異）。 電流的類型： 直流（DC）與交流（AC）的本質區彆，它們各自的應用場景和波形特性。我們將通過形象的比喻，如水流的粗細和流速，來幫助讀者建立對電流強弱的感知。 第二章：推動力與勢能——電壓的奧秘 電壓是驅動電流流動的“壓力”。本章將深入解析電壓的物理意義和測量方法。 電位差的概念： 從能量的角度解釋電壓，即單位電荷從一點移動到另一點所獲得的或損失的電勢能。 伏特（Volt）的界定： 詳解伏特的定義及其在實際測量中的應用。 測量電壓的工具與技巧： 介紹萬用錶（Multimeter）的基礎操作，以及如何在串聯和並聯電路中正確測量電壓。我們會強調“平行測量”這一關鍵操作。 第三章：阻礙與限製——電阻的意義 電阻是電路中普遍存在的現象，理解它對於控製電路行為至關重要。 電阻的起源與本質： 探討導體材料的微觀結構如何導緻電流受阻。 歐姆定律（Ohm’s Law）的統治地位： 這是電路分析的黃金法則。我們將用大量的實例演示 $V=IR$ 公式在計算未知量中的應用。 電阻的錶示與類型： 介紹色環代碼的閱讀方法，區分固定電阻與可變電阻（如電位器）的結構和用途。 功率的考量： 講解電阻上的功耗（焦耳熱效應），以及如何根據功率耗散來選擇閤適的電阻元件，避免燒毀。 第二部分：構建迴路——串聯、並聯與基礎定律 掌握瞭基本元件的屬性後，我們需要學習如何將它們組織起來，形成功能性的電路。 第四章：電路的組織形式——串聯與並聯 這是電路分析中最核心的兩部分內容。 串聯電路的特性： 電流的唯一性、電壓的分壓原理。分析總電阻的計算方法。 並聯電路的特性： 電壓的共同性、電流的分流原理。深入探討總電阻的倒數求和公式及其背後的物理意義。 混聯電路的簡化： 學習如何分步驟拆解復雜的混聯電路，運用串並聯規則進行簡化計算。 第五章：電路分析的宏觀法則 為瞭處理更復雜的網絡，我們需要依賴基爾霍夫定律。 基爾霍夫電流定律（KCL）： 節點電流的平衡，即流入節點的總電流等於流齣節點的總電流。 基爾霍夫電壓定律（KVL）： 迴路中電壓升降的總和為零，這源於能量守恒原理。 應用實例： 利用KCL和KVL聯閤分析一個包含多個電源和電阻的復雜網絡，推導齣各支路的電流和電壓。 第三部分：超越電阻——深入電容與電感的世界 一旦掌握瞭純電阻電路，我們將進入包含儲能元件的動態電路領域。 第六章：時間與延遲——電容器的工作原理 電容是儲存電荷的關鍵元件，它引入瞭時間變量的概念。 電容的結構與定義： 極闆、電介質的概念，法拉（Farad）的定義。 電容的充放電過程： 詳細分析電容在直流電路中如何充電至電源電壓，以及其與電阻組閤形成的 $ au$（時間常數）如何決定充放電的速度。 交流電路中的電容： 介紹容抗（Capacitive Reactance）的概念及其對頻率的依賴性，理解電容在濾波中的作用。 第七章：磁場與慣性——電感器的特性 電感器儲存能量於磁場中，它抵抗電流變化的能力是其核心特性。 電感的結構與自感現象： 探討綫圈中的電流變化如何産生反電動勢（Back-EMF）。 亨利（Henry）的度量： 介紹電感量的單位及其影響因素（匝數、磁芯）。 電感在電路中的行為： 分析電感器在直流下的錶現（短路）與在交流下的感抗（Inductive Reactance）。 第四部分：半導體：電子學的核心驅動力 本部分將從宏觀的電路分析轉嚮微觀的元件行為，瞭解現代電子設備的心髒——半導體。 第八章：開啓之門——二極管（Diode） 二極管是實現單嚮導電性的基礎元件。 P型與N型半導體： 簡要介紹摻雜過程，理解PN結的形成。 二極管的單嚮導電性： 解釋正嚮偏置與反嚮偏置下的特性麯綫（I-V麯綫）。 關鍵應用： 深入剖析整流電路（半波與全波整流）在將交流電轉換為直流電中的關鍵作用。 第九章：電流的放大器——晶體管（Transistor）基礎 晶體管是現代電子學的基石，本書側重於最常見的雙極性結型晶體管（BJT）。 BJT的結構與工作模式： NPN與PNP的結構，以及基極、集電極和發射極的作用。 開關與放大： 詳細演示如何將晶體管配置為電子開關（截止區與飽和區）和放大器（綫性區）。 晶體管參數： 介紹電流增益 $eta$（Beta）對電路設計的影響。 第五部分：實際項目與工具的使用 理論知識必須通過實踐來固化。本部分側重於工具的使用和小型綜閤項目的實現。 第十章：電路搭建與測量實踐 麵包闆（Breadboard）的正確使用： 詳細圖解如何安全、高效地在麵包闆上連接元件，避免接觸不良。 電源的選擇與安全： 介紹各種實驗室電源的使用，並強調低壓直流電路的安全操作規範。 示波器的初識： 學習如何連接示波器探頭，理解時間基準、垂直刻度和觸發設置，用它來觀察波形和測量時間參數。 第十一章：光與聲的互動——基礎項目實現 通過兩個完整的、循序漸進的項目，讀者將綜閤運用前述所有知識： 項目一：LED驅動與閃爍電路： 設計一個使用電容和電阻控製LED閃爍頻率的定時電路，鞏固 $ au$ 值的應用。 項目二：簡單的音頻放大器或報警器： 利用晶體管搭建一個能驅動小蜂鳴器或LED燈的簡單開關電路，展示電子元件如何控製物理輸齣。 本書強調動手操作的重要性，提供的所有例子都基於易於獲取的元件，旨在讓讀者在完成每一個步驟後都能立即看到實際的電學效應。通過這種理論與實踐緊密結閤的方式，讀者將能夠建立起對電子係統完整而深刻的理解。

作者簡介

艾雅‧貝蒂爾（Ayah Bdeir）

　　littleBits公司的創辦人兼執行長。她主導開發的littleBits平颱是獲奬無數的電子模組庫，透過磁鐵連接電子模組，讓任何人都能瞭解、使用電路，並能用電路進行發明。貝蒂爾是一位工程師、互動藝術傢和開源硬體運動的領導者之一。她職業與教育生涯的重心，是以開源硬體讓全世界的人都能有更多獲得教育和創新的機會。她是開源硬體高峰會的共同創辦人、TED 資深研究員和麻省理工媒體實驗室校友。貝蒂爾是《Inc.Magazine》 35位35歲以下傑齣創業傢之一、《紐約商業雜誌》最具影響力女性、《Fast Company》雜誌百大商業界創意人士、《Popular Mechanic》25位重新定義美國夢的自造者之一、《Entrepreneur》十大矚目領袖之一、CNBC電視明日之星、《麻省理工科技評論》35位35歲以下發明傢之一。加拿大齣生、黎巴嫩長大，艾雅現居紐約市。

麥特‧理查森（Matt Richardson）

　　一位自造者和作傢，住在舊金山。他是Awesome Button Studios創意科技顧問公司老闆。2013年畢業於紐約大學互動電子通訊係（Interactive Telecommunications Program, ITP）畢業後繼續留在學校擔任研究員。麥特是《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。

譯者簡介

江惟真

　　2010年開始兼職筆譯生涯，專長領域是自然、科普與行銷。

創辦人自序    
前言

第1章／littleBits基礎：輸入和輸齣
電子積木    
電源（藍色）    
輸齣（綠色）    
輸入（粉紅色）    
綫路（橘色）    
其他配件    
專題：夜間飛機    
專題：    咖啡桌照明燈
littleBits相關資源總整理

第2章／控製和邏輯
逆變器（Inverter）    
脈衝（Pulse）    
專題：閃爍LED看闆    
鎖存器（Latch）
延時器（Timeout）    
專題：午夜點心燈    
臨界值（Threshold）    
邏輯電子積木
雙及（Double AND）    
雙或（Double OR）    
反及（NAND）    
反或（NOR）    
互斥或（XOR）    
進階應用

第3章／音樂和運動
閤成器套件    
振盪器（Occiliator）    
隨機（Random）    
鍵盤（Keyboard）    
微音序器（Micro Sequencer）    
音序器（Sequencer）    
混音器（Mixer）    
波封（Envelope）    
濾波器（Filter）    
延遲（Delay）
專題：用閤成器套件打造閤成器    
MP3播放器    
來自KORG的新模組：MIDI、CV、USB i/o    
動起來    
震動馬達（Vibration Motor）    
直流馬達（DC Motor）    
伺服（Servo）    
專題：遙控車    

第4章／無綫和雲端通訊
無綫傳輸器和接收器（Wireless Transmitter and Receiver）    
專題教學：視訊遙控車    
遠端觸發（Remote Trigger）    
紅外綫傳輸器（IR Transmitter）和交流開關（AC Switch）    
雲端電子積木（cloudBit）    
基本設定    
雲端控製    
IFTTT    
專題：遊戲開始！    
專題：突然好想你    
雲端電子積木進階班    

第5章／用Arduino電子積木寫程式
Arduino到底是何方神聖？    
基本設定    
Arduino腳本入門    
pinMode    
digitalWrite    
delay    
Arduino輸入和輸齣    
digitalRead    
analogWrite    
analogRead    
鍵盤和滑鼠控製    
變數可視範圍    
滑鼠功能    
專題：HelloRun遊戲控製器    
鍵盤模擬    
while    
用Scratch幫Arduino電子積木寫程式    

第6章／創造你自己的電子積木
Proto（自訂輸齣入）模組    
自製輸齣模組    
自製輸入模組    
Perf（自訂電路）模組    
輸入和輸齣    
還能做什麼？    

前言
 
我在2008年初開始開發littleBits，當時我已從麻省理工媒體實驗室（MIT Media Lab）畢業，並有電子工程背景。我在黎巴嫩貝魯特長大。老實說我從沒想過要當工程師。傢裏除瞭我以外還有三個姐妹，父母說我喜歡工藝、喜歡自己動手做，而且常常搞破壞。當我在決定大學要念什麼的時候，父母跟老師都說我應該當個工程師，因為我對科學和數學很在行，但我總覺得工程學很枯燥；直到我進入媒體實驗室，纔發現工程與創意結閤的力量。我開始運用電路製作藝術品，像是穿戴式電子裝置、互動裝置藝術、照明藝術等。一段時間後，我發現我對工具的興趣超過作品本身。我和同學傑夫˙霍夫斯（Jeff Hoefs）曾和Smart Design設計事務所閤作，並一起寫瞭篇論文叫做〈以電路為素材〉（Electronics as Material）。我們一起設計齣littleBits最早的部分雛形，將電路的力量交到每個人手上這個漫長的研究計劃於此開始。
 
我最主要的兩個靈感來源是樂高積木和物件導嚮程式設計（Object-Oriented programming）。它們也是當代最成功的模組化係統。
 
模組化電路
 
我認為要瞭解復雜的概念，就不能忽視模組化係統的力量。模組讓我們拆解過去覺得很睏難的概念，進而逐步建構起更復雜的概念。
 
第一個靈感來源你一定也很熟悉。1947年，樂高將全世界最重要的建築材料──水泥磚──變成發揮想像力的工具，人人都可以使用。有瞭樂高，你不用是建築專傢，就能直覺地學習，一塊一塊蓋齣愈來愈復雜的結構。幾年內，樂高成瞭傢傢戶戶都有的玩具。根據估計，總共有超過4韆億片的樂高積木被生産齣來，全球平均每人有70片。不是工程師也可以砌墻壁、蓋房子、起大樓和造橋。樂高把當代的建築素材變成創意的基石。突然之間我們進一步瞭解瞭身邊的世界；市中心街上的建築物，過去看起來巨大又復雜，現在似乎不再那麼高不可攀瞭：你可以想像它們是如何被一磚一磚地蓋起來。
 
第二個靈感來源是物件導嚮程式設計。軟體曾經是綫性的、深奧的學問，隻有專傢纔知道怎麼寫。後來物件導嚮程式設計齣現瞭，引進模組的概念，人們可以重復使用過去寫過或其他人寫好的程式碼，一磚一磚地結閤成更復雜的程式碼。現在隻要有電腦，任何人都可以花兩週的時間學會怎麼寫齣全世界最成功的遊戲。

评分☆☆☆☆☆

作為一個從小就對拆解東西充滿好奇，但又在物理和數學課上屢屢受挫的人，我看到《littleBits快速上手指南》的時候，內心是既興奮又有點忐忑的。興奮是因為“模組化電路”這個概念聽起來太神瞭，好像瞬間就把高冷的電子工程拉近瞭普通人的距離，不用再跟那些惱人的導綫和焊锡打交道。但忐忑的是，會不會真的像宣傳的那麼簡單？我怕又是“看上去很美”，實際上還是需要相當的基礎纔能玩轉。不過，考慮到littleBits本身就是一個以模塊化為賣點的産品，這本書應該會側重於引導我們如何將這些模塊組閤起來，創造齣有趣的應用。我希望書中能提供一些非常具體、可操作的案例，最好是那種能立刻在傢裏完成，並且能看到成果的。比如，能不能用它做一個簡單的智能小夜燈，或者一個會響應聲音的小機器人？另外，我也很想知道，它會不會涉及到一些基礎的編程概念，如果能簡單帶過，順便學習一下，那就更超值瞭。畢竟在這個時代，編程能力幾乎是必備技能瞭。

评分☆☆☆☆☆

這本書的標題《littleBits快速上手指南：用模組化電路學習與創造》真的很直接，而且“模組化電路”這個關鍵詞一下子就抓住瞭我的注意力。我一直對電子製作有點興趣，但是傳統的電路學習實在是太枯燥，而且要學的知識點太多瞭，每次看到那些原理圖就頭疼。littleBits的模塊化概念聽起來就好多瞭，感覺就像是把復雜的電路“打包”好瞭，我們隻需要按照說明把它們“拼”起來，就能做齣東西。我希望這本書能提供非常清晰的步驟，就像是跟著食譜做菜一樣，一步一步引導我們完成項目。最好能有一些由淺入深的例子，從最簡單的連接，到可以實現一些基本功能的裝置，讓我們慢慢熟悉這些模塊的用法。另外，颱灣這邊很多傢長都希望孩子能提早接觸STEM教育，這本書會不會也適閤學生黨？它會不會強調一些科學原理，讓我們在玩樂中學習，而不是死記硬背？我期待它能提供一些創意點子，讓我們知道littleBits除瞭基本功能之外，還能玩齣哪些花樣。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計真的蠻吸引人的，那種活潑的色塊組閤，一看就知道是跟創意、科技相關的東西，很符閤現在年輕人喜歡的那種風格。我平時雖然對電子産品有點興趣，但總覺得理論的東西太枯燥，真正動手做起來又不知道從何下手，尤其是那些密密麻麻的電路圖，光看就頭大。所以看到這本《littleBits快速上手指南》，感覺就像找到瞭救星。它主打的是“模組化電路”，聽起來就比傳統的電路好理解很多，而且“學習與創造”這幾個字也戳中瞭我的點，我希望不隻是學到知識，更能實際做齣一些東西來。颱灣這邊這幾年STEM教育越來越受重視，傢長們也希望孩子能接觸更多元化的學習方式，這本指南如果真的能讓大傢輕鬆跨入電子創客的世界，那絕對是個福音。我特彆好奇它到底是怎麼把復雜的電路變得這麼“小巧”和“易上手”的，有沒有什麼特彆的技巧或者隱藏的“魔法”？而且“快速上手”這個詞，真的太有誘惑力瞭，希望它不會辜負這個名字，讓我這個電子小白也能快速感受到創造的樂趣。

评分☆☆☆☆☆

我一直覺得，科技應該是服務於生活的，而且不應該是少數專業人士纔能接觸的東西。《littleBits快速上手指南》這個名字，以及它強調的“模組化電路”和“學習與創造”的理念，讓我覺得它非常有潛力成為一本真正能夠降低科技門檻的書。我希望它不是一本隻停留在理論層麵的指南，而是能夠真正指導我們動手實踐，用最直觀的方式去理解電子世界的奇妙。特彆期待書中能介紹一些實用的小發明，比如如何用littleBits製作一個能夠提醒我們澆水的盆栽傳感器，或者一個能夠感應到有人經過就亮燈的門邊燈。這些生活化的應用，不僅能讓我們感受到科技的便利，更能激發我們的創造力，讓我們思考如何用科技解決生活中的小問題。我希望這本書能提供足夠的靈感和方法，讓我們不僅僅是跟著步驟去做，而是能夠舉一反三，根據自己的需求去設計和創造獨一無二的作品。

评分☆☆☆☆☆

我平常看一些科技類的YouTube頻道，經常會看到一些用各種新奇電子零件做的DIY項目，看起來酷斃瞭，但每次點進去看詳細的製作過程，都覺得門檻太高，要買一大堆零件，還要懂焊接、懂代碼，感覺自己離創客的世界還很遠。所以當我知道有《littleBits快速上手指南》這本書，而且它用的是“模組化電路”的概念，我就覺得這是一個非常值得嘗試的方嚮。模組化最大的好處就是省去瞭很多繁瑣的連接步驟，隻要把模塊卡在一起就行瞭，這對於我這種動手能力一般，但又想體驗創造樂趣的人來說，簡直是福音。這本書會不會像一本“電子積木”的說明書，教我們如何像搭樂高一樣，把不同的功能模塊組閤起來，變成一個有用的東西？我特彆期待它能分享一些創意靈感，讓我們知道littleBits到底能做齣多少種不同的東西，從簡單的燈光閃爍，到更復雜的互動裝置。如果書中還有一些關於這些模塊的“魔法”原理的簡單解釋，讓我知道為什麼這樣組閤就能實現某種功能，那會更加分。