人工智能物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（基于樹莓派）

◆ 樹莓派搭載Python 開發(fā)，物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目分步實(shí)現(xiàn)。

◆ 八個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目循序漸進(jìn)，三類應(yīng)用場景全面覆蓋。

◆ 理論解析力求簡明易懂，實(shí)操指導(dǎo)確保步驟清晰。

隨著科技的飛速發(fā)展，人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為推動社會進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級的重要力量。在這個(gè)信息爆炸的時(shí)代，如何利用這些前沿技術(shù)解決實(shí)際問題，提升生活品質(zhì)和工作效率，成為我們共同關(guān)注的課題。樹莓派，作為一款小巧而強(qiáng)大的單板計(jì)算機(jī)，憑借其低成本、高性能和易于開發(fā)的特點(diǎn)，成為探索人工智能和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的理想平臺。

本書通過一系列精心設(shè)計(jì)的實(shí)踐項(xiàng)目和深入淺出的理論講解，引領(lǐng)讀者走進(jìn)樹莓派、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)的奇妙世界。書中不僅介紹了樹莓派的基礎(chǔ)知識和編程技巧，還通過多個(gè)實(shí)際案例，展示了樹莓派在智能家居、環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)自動化等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

在內(nèi)容編排上，本書注重循序漸進(jìn)，從編程基礎(chǔ)開始，逐步深入到復(fù)雜的項(xiàng)目實(shí)踐。我們希望通過這種方式，幫助讀者建立起扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，并逐步提升解決實(shí)際問題的能力。同時(shí)，本書還注重培養(yǎng)讀者的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，鼓勵(lì)讀者在掌握基礎(chǔ)技能后，勇于嘗試新想法和新技術(shù)，不斷探索未知領(lǐng)域。

此外，本書還特別強(qiáng)調(diào)科技發(fā)展與社會責(zé)任的關(guān)系。在探討人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的同時(shí)，我們也引導(dǎo)讀者思考這些技術(shù)對社會、環(huán)境和人類生活的影響，培養(yǎng)讀者的環(huán)保意識和可持續(xù)發(fā)展理念。我們相信，只有具備高度社會責(zé)任感的科技工作者，才能創(chuàng)造出真正有益于人類社會的科技成果。

本書適合對樹莓派、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)感興趣的讀者閱讀，無論是電子愛好者、編程初學(xué)者，還是希望將這些技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際工作的專業(yè)人士，都能從本書中獲得有價(jià)值的知識和啟發(fā)。我們期待本書能成為您探索科技世界的得力助手，陪伴您在人工智能和物聯(lián)網(wǎng)的征途中不斷前行。

本書編寫團(tuán)隊(duì)分工如下：模塊一，項(xiàng)目一～項(xiàng)目三（馮健明）、項(xiàng)目四和項(xiàng)目五（石熾安）；模塊二，項(xiàng)目一（湯水華）、項(xiàng)目二～項(xiàng)目四（孟柳樊）、項(xiàng)目五（郭曉花）、項(xiàng)目六～項(xiàng)目八（鐘少佳）；模塊三，項(xiàng)目一～項(xiàng)目三（陳少鋒）；全書版式設(shè)計(jì)由郭曉花完成。

作為聚焦樹莓派技術(shù)的實(shí)踐型教材，本書構(gòu)建了“三位一體”的內(nèi)容體系：在知識維度系統(tǒng)梳理編程基礎(chǔ)理論，在技能維度通過漸進(jìn)式實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目提升工程實(shí)踐能力，在素養(yǎng)維度創(chuàng)新融入職業(yè)倫理與社會責(zé)任培養(yǎng)。編寫團(tuán)隊(duì)充分發(fā)揮跨學(xué)科優(yōu)勢，將多年積累的教學(xué)智慧轉(zhuǎn)化為從基礎(chǔ)語法的精微闡釋，到智能硬件項(xiàng)目的分層實(shí)現(xiàn)，直至智慧漁業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、智慧城市管理等產(chǎn)業(yè)級物聯(lián)網(wǎng)方案的完整實(shí)現(xiàn)路徑。

前言
模塊一 編 程 思 維

編程思維一 Python與人機(jī)協(xié)作 2
學(xué)習(xí)目標(biāo) 2
背景材料 3
材料思考 6
知識結(jié)構(gòu) 7
知識探索 7
一、人機(jī)概念和人機(jī)交互的關(guān)系 7
二、用Python實(shí)現(xiàn)人機(jī)交流的基礎(chǔ) 12
實(shí)踐探索 14
一、實(shí)踐項(xiàng)目—菜單與購物車 14
二、實(shí)踐項(xiàng)目—錐度加工計(jì)算器 15
知識檢測 17
評價(jià)與反饋 19
編程思維二 Python與機(jī)器執(zhí)行和決策 20
學(xué)習(xí)目標(biāo) 20
背景材料 21
材料思考 24
知識結(jié)構(gòu) 25
知識探索 25
一、機(jī)器替代 25
二、Python與機(jī)器替代 29
實(shí)踐探索 31
一、實(shí)踐項(xiàng)目—挑西瓜 31
二、實(shí)踐項(xiàng)目—灌裝飲料 32
知識檢測 32
評價(jià)與反饋 34
編程思維三 Python與機(jī)器流程控制和重復(fù)
勞動 35
學(xué)習(xí)目標(biāo) 35
背景材料 36
材料思考 39
知識結(jié)構(gòu) 39
知識探索 40
一、流程化設(shè)計(jì)思維 40
二、機(jī)器重復(fù)勞動替代 42
三、Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 42
實(shí)踐探索 45
一、實(shí)踐項(xiàng)目—空調(diào)溫控器 45
二、實(shí)踐項(xiàng)目—零件尺寸記錄器 46
知識檢測 47
評價(jià)與反饋 48
編程思維四 Python函數(shù)與模塊化搭建
思維 50
學(xué)習(xí)目標(biāo) 50
背景材料 51
材料思考 53
知識結(jié)構(gòu) 53
知識探索 53
一、模塊化搭建思維 53
二、Python的模塊化編程基礎(chǔ) 56
三、Python庫和模塊的類型 57
實(shí)踐探索 57
一、實(shí)踐項(xiàng)目—零件檢測程序 57
二、實(shí)踐項(xiàng)目—體重記錄程序 58
知識檢測 60
評價(jià)與反饋 61
編程思維五 Python與機(jī)器中的數(shù)學(xué)模型 63
學(xué)習(xí)目標(biāo) 63
背景材料 64
材料思考 66
知識結(jié)構(gòu) 67
知識探索 67
一、數(shù)學(xué)建模編程思維 67
二、建模編程實(shí)例（Python彈道
建模） 69
三、機(jī)器學(xué)習(xí)的模型 73
實(shí)踐探索 74
一、實(shí)踐項(xiàng)目—汽車?yán)锍瘫沓绦?74
二、實(shí)踐項(xiàng)目—計(jì)算BMI指數(shù) 75
知識檢測 76
評價(jià)與反饋 77

模塊二 實(shí) 訓(xùn) 項(xiàng) 目

項(xiàng)目一 點(diǎn)亮LED燈 80
學(xué)習(xí)目標(biāo) 80
背景材料 81
材料思考 82
知識結(jié)構(gòu) 83
知識探索 83
一、探秘樹莓派 83
二、探秘LED驅(qū)動電路 85
三、探秘樹莓派的Python 87
實(shí)踐探索 88
一、實(shí)踐項(xiàng)目—控制LED燈閃爍 88
二、實(shí)踐項(xiàng)目—制作簡單版LED
流水燈 89
三、實(shí)踐項(xiàng)目—制作十字路口
交通燈 90
知識檢測 91
評價(jià)與反饋 93
項(xiàng)目二 用手機(jī)控制LED燈 95
學(xué)習(xí)目標(biāo) 95
背景材料 96
材料思考 98
知識結(jié)構(gòu) 99
知識探索 99
一、探秘App Inventor 99
二、探秘樹莓派的Python 101
三、探秘Bottle框架 102
實(shí)踐探索 104
一、實(shí)踐項(xiàng)目—用手機(jī)控制LED燈 104
二、實(shí)踐項(xiàng)目—搭建簡易網(wǎng)站 106
知識檢測 107
評價(jià)與反饋 109
項(xiàng)目三 搭建手機(jī)聊天服務(wù)器 110
學(xué)習(xí)目標(biāo) 110
背景材料 111
材料思考 113
知識結(jié)構(gòu) 113
知識探索 113
一、信息與網(wǎng)絡(luò) 113
二、樹莓派與Bottle服務(wù)器 115
三、App Inventor的手機(jī)通信 117
實(shí)踐探索 120
實(shí)踐項(xiàng)目——手機(jī)聊天服務(wù)器 120
知識檢測 121
評價(jià)與反饋 123
項(xiàng)目四 手機(jī)獲取超聲波傳感器信息 124
學(xué)習(xí)目標(biāo) 124
背景材料 125
材料思考 126
知識結(jié)構(gòu) 127
知識探索 127
一、超聲波原理 127
二、超聲波傳感器應(yīng)用 128
三、手機(jī)App的編寫 130
實(shí)踐探索 132
一、實(shí)踐項(xiàng)目—超聲波坐姿
矯正器 132
二、實(shí)踐項(xiàng)目—超聲波遠(yuǎn)程監(jiān)測
報(bào)警器 134
知識檢測 135
評價(jià)與反饋 136
項(xiàng)目五 手機(jī)遠(yuǎn)程PWM調(diào)光 138
學(xué)習(xí)目標(biāo) 138
背景材料 139
材料思考 140
知識結(jié)構(gòu) 141
知識探索 141
一、PWM調(diào)光原理 141
二、硬件電路搭建 144
三、Bottle網(wǎng)絡(luò)搭建 145
四、App的程序編寫 146
實(shí)踐探索 148
一、實(shí)踐項(xiàng)目—超聲波遠(yuǎn)程監(jiān)測
報(bào)警器 148
二、實(shí)踐項(xiàng)目—呼吸燈效果 150
知識檢測 151
評價(jià)與反饋 153
項(xiàng)目六 手機(jī)控制舵機(jī)與機(jī)械臂 154
學(xué)習(xí)目標(biāo) 154
背景材料 155
材料思考 158
知識結(jié)構(gòu) 159
知識探索 159
一、舵機(jī)基礎(chǔ)知識 159
二、舵機(jī)的編程控制 162
三、舵機(jī)的應(yīng)用 164
實(shí)踐探索 165
一、實(shí)踐項(xiàng)目—控制舵機(jī)開關(guān)門 165
二、實(shí)踐項(xiàng)目—控制舵機(jī)機(jī)械臂 166
知識檢測 168
評價(jià)與反饋 169
項(xiàng)目七 人臉檢測舵機(jī)開門 171
學(xué)習(xí)目標(biāo) 171
背景材料 172
材料思考 175
知識結(jié)構(gòu) 175
知識探索 176
一、人工智能基礎(chǔ) 176
二、計(jì)算機(jī)矩陣的數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 179
三、OpenCV與人臉檢測 180
四、舵機(jī)開門 181
實(shí)踐探索 182
一、實(shí)踐項(xiàng)目—人臉檢測舵機(jī)
開關(guān)門 182
二、實(shí)踐項(xiàng)目—人臉識別消防
監(jiān)控桿 184
知識檢測 185
評價(jià)與反饋 186
項(xiàng)目八 DHT11溫濕度傳感器 188
學(xué)習(xí)目標(biāo) 188
背景材料 189
材料思考 191
知識結(jié)構(gòu) 191
知識探索 191
一、環(huán)境監(jiān)測的意義 191
二、DHT11的工作原理 193
三、DHT11的控制 194
四、環(huán)境監(jiān)測App 197
實(shí)踐探索 198
一、實(shí)踐項(xiàng)目—溫濕度監(jiān)測
系統(tǒng) 198
二、實(shí)踐項(xiàng)目—溫控風(fēng)扇 200
知識檢測 201
評價(jià)與反饋 202

模塊三 綜 合 實(shí) 踐

綜合實(shí)踐一 物聯(lián)網(wǎng)魚塘 204
學(xué)習(xí)目標(biāo) 204
背景材料 205
材料思考 207
物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 207
實(shí)現(xiàn)方式 208
手機(jī)端App程序 209
樹莓派端Python控制程序 209
評價(jià)與反饋 212
綜合實(shí)踐二 物聯(lián)網(wǎng)溫室種植 213
學(xué)習(xí)目標(biāo) 213
背景材料 214
材料思考 216
物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 216
實(shí)現(xiàn)方式 217
手機(jī)端App程序 219
樹莓派端Python控制程序 220
評價(jià)與反饋 221
綜合實(shí)踐三 物聯(lián)網(wǎng)電梯 223
學(xué)習(xí)目標(biāo) 223
背景材料 224
材料思考 225
物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 226
實(shí)現(xiàn)方式 227
手機(jī)端App程序 229
樹莓派端Python控制程序 229
評價(jià)與反饋 234
參考文獻(xiàn) 235

1. 電工與電子技術(shù)（第三版） [主編 王梅 唐翠微 楊曉珍]
2. 虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）模型制作技術(shù)及應(yīng)用 [主編　高文銘　祝海英]
3. 大學(xué)生就業(yè)指導(dǎo)與創(chuàng)新教育 [主編 田克明 楊超 郭明鋼]
4. 新時(shí)代人工智能素養(yǎng) [主編　徐永冰　張帥]
5. 電子商務(wù)文案策劃與寫作 [主編 盧海濤 夏穎 黃璐云]
6. 信息技術(shù)與人工智能 [主編 王錦]
7. 信息技術(shù)基礎(chǔ)（活頁式） [主編 趙金考 禹晨 張尼奇 王宏斌]
8. 計(jì)算機(jī)程序員教程 [主編 李學(xué)國 任小平]
9. 水利水電工程施工組織設(shè)計(jì) [主編 胡建春 錢波 何茜]
10. 信息技術(shù) [主編 任洪亮 邢海燕]
11. 高職美育 [王敦]
12. 系統(tǒng)分析師考前沖刺100題（適配第2版考綱） [施游 鄒月平 朱小平 編著]
13. 用英語介紹中國名城古鎮(zhèn) [王寶川　張?jiān)�婧　編著]
14. Spark大數(shù)據(jù)技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用（Scala+Python版） [林徐　潘立瓊　楊建柏]
15. 世界文化遺產(chǎn)精選：看人文經(jīng)典學(xué)英文 [何媛　編譯]
16. 網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)集成 [魯先志　何倩]
17. Python統(tǒng)計(jì)分析項(xiàng)目化教程 [章小華 孫偉男 于虹博 李文龍]
18. 交換路由技術(shù)（微課版） [喻林 卞孝麗]
19. 新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用 [路立勛 周寶]
20. Python程序設(shè)計(jì) [李宇]
21. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)作業(yè)集 [田亞平 李愛姣]
22. 用英語講中國金句（微課版） [白陽明　編著]
23. 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)上機(jī)實(shí)踐教程（第八版） [主編 羅奕 錢前]
24. 線性代數(shù)（第三版） [主編 江志超]
25. 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) （第八版） [主編 羅 奕 胡綠慧]
26. 大學(xué)計(jì)算機(jī)與人工智能基礎(chǔ) [主編 崔巖]
27. 長江經(jīng)濟(jì)帶上游白酒文化旅游數(shù)字化融合創(chuàng)新研究 [李杰 著]
28. 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)案例教程（第五版） [主編 張小雨 吳瀚霖]
29. 體育與健康 [主編 劉傳棟 ]
30. 大學(xué)生勞動教育 [蹇興超　陳秀泉]