內容簡介
本書通過講述樹莓派(Raspberry Pi 4 Model B)上的Python實現,使讀者在熟悉Python語言和許多傳感器使用的同時,掌握如何使用樹莓派的GPIO與外圍硬件進行數據交互、讀取硬件的工作狀態、控制硬件工作等,實現樹莓派與外界硬件設備的交互,通過軟硬件的結合,掌握人工智能項目開發的基本方法,實現集語音識別、自動投放、溢滿提醒、火情報警等功能于一體的智能垃圾分類系統。
本書可作為高等學校計算機類、信息類、電子類等專業人工智能相關課程的教材,也可供希望學習Python、OpenCV的讀者或其他從事人工智能項目開發的工程技術人員學習參考。
目錄
第1章 樹莓派安裝使用/1
1 1燒寫鏡像文件至SD卡2
1 1 1格式化SD卡2
1 1 2燒寫鏡像文件2
1 2啟動樹莓派4
1 2 1通常情況4
1 2 2開機直接進入樹莓派系統的情況5
1 3PuTTY5
1 4VNC Viewer8
1 4 1通常情況8
1 4 2無法連接VNC的情況8
1 4 3分辨率不匹配情況9
1 4 4樹莓派菜單配置10
1 5文件傳輸11
1 6Linux常用命令與文本編輯12
1 6 1常用命令12
1 6 2文件與
目錄管理12
1 6 3文本編輯14
第2章 編程基礎/16
2 1Python快速入門16
2 1 1Python程序編寫16
2 1 2方法17
2 1 3循環17
2 1 4分支18
2 2Python語法基礎19
2 2 1變量20
2 2 2值和類型21
2 2 3結構體24
2 2 4控制程序流程26
2 2 5函數29
2 2 6類30
2 2 7模塊33
2 3OpenCV基礎34
2 3 1圖像讀寫35
2 3 2圖像處理37
2 3 3視頻捕獲46
2 3 4保存視頻46
2 3 5人臉檢測47
2 3 6給人臉帶上表情48
2 3 7人臉比對49
2 3 8運動檢測52
2 3 9KNN背景分割器54
第3章 樹莓派的GPIO/56
3 1LED57
3 1 1七彩LED57
3 1 2雙色LED58
3 1 3RGB LED64
3 2繼電器66
3 3激光發射模塊69
3 4開關71
3 4 1輕觸開關71
3 4 2傾斜開關74
3 4 3振動開關76
3 4 4幹簧管79
3 4 5觸摸開關81
3 5U型光電傳感器84
3 6蜂鳴器86
3 6 1有源蜂鳴器87
3 6 2無源蜂鳴器88
3 7模擬傳感器93
3 7 1模數轉換傳感器93
3 7 2雨滴傳感器97
3 7 3PS2操作杆100
3 7 4電位器102
3 7 5霍爾傳感器104
3 7 6模擬溫度傳感器107
3 7 7聲音傳感器111
3 7 8光敏傳感器114
3 7 9火焰傳感器115
3 7 10煙霧傳感器118
3 8超聲波傳感器122
3 9旋轉編碼傳感器124
3 10陀螺儀加速度傳感器127
3 11紅外避障傳感器130
3 12循跡傳感器132
3 13數字溫濕度傳感器134
第4章 智能垃圾分類系統的設計與實現/139
4 1智能垃圾分類系統簡介139
4 2智能投放模塊140
4 2 1智能投放模塊架構140
4 2 2語音識別部分141
4 2 3機械控制部分144
4 3語音交互模塊148
4 3 1語音交互模塊架構148
4 3 2語音交互模塊實現148
4 4滿溢報警模塊149
4 4 1滿溢報警模塊架構149
4 4 2滿溢報警模塊實現149
4 5火情報警模塊152
4 5 1火情報警模塊架構152
4 5 2火情報警模塊實現152
4 6可選方案: 通過Arduino板連接伺服電動機154
4 6 1樹莓派與Arduino通信154
4 6 2Arduino與伺服電動機通信157
參考文獻/160
前言/序言
人工智能是國家新興戰略產業中信息產業發展的核心領域。作者團隊在校企合作教書育人過程中,通過與企業工程師共同探討,完成了基於人工智能應用場景的實踐教學,經過近幾年卓越工程師班的教學實踐,教學效果良好。
本書由上海電力大學”嵌入式智能技術”產教融合教學團隊編寫,是上海市2019年高校本科重點教學改革項目”基於人工智能應用場景的產教深度融合實踐教學改革與探索”的成果,也是2019年上海市高水平應用型大學建設上海電力大學重點教改項目”新工科背景下卓越工程師培養模式探索”的成果。
本書共分4章,前3章 主要講解基本知識,第4章 為具體項目實踐。具體內容安排如下。
第1章 介紹樹莓派的安裝使用。
第2章 介紹Python程序的編寫和OpenCV的基礎內容,包括人臉檢測、人臉比對、運動檢測等內容。
第3章 介紹如何使用樹莓派的GPIO與硬件的交互,包括LED、繼電器、蜂鳴器、各類開關、各類模擬傳感器和數字傳感器等內容。
第4章 介紹智能垃圾分類系統項目的設計製作,綜合前3章 的內容和語音識別技術,實現了語音識別、自動投放、溢滿提醒、火情報警等功能。
實踐項目案例會不斷更新,有興趣的讀者可以與作者進行探討。
由於作者能力有限,書中難免有所遺漏,懇請同行專家及讀者批評指正。
作者
2025年4月
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