本書通過講述樹莓派（Raspberry Pi 4 Model B）上的Python實現(xiàn)，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(shù)據(jù)交互、讀取硬件的工作狀態(tài)、控制硬件工作等，實現(xiàn)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(fā)的基本方法，實現(xiàn)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(tǒng)。
本書可作為高等學校計算機類、信息類、電子類等專業(yè)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(fā)的工程技術人員學習參考。
本書適用于擁有樹莓派并希望學習Python、OpenCV的讀者，可作為高等院校計算機類、信息類、電子類等專業(yè)人工智能相關課程的教材，也可供從事人工智能項目開發(fā)的讀者參考。
人工智能是國家新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)中信息產(chǎn)業(yè)發(fā)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(yè)工程師共同探討，完成了基于人工智能應用場景的實踐教學，經(jīng)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(chǎn)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于人工智能應用場景的產(chǎn)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(yǎng)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(nèi)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(nèi)容，包括人臉檢測、人臉比對、運動檢測等內(nèi)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(shù)字傳感器等內(nèi)容。
第4章介紹智能垃圾分類系統(tǒng)項目的設計制作，綜合前3章的內(nèi)容和語音識別技術,實現(xiàn)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。
由于作者能力有限，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
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(tǒng)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(huán)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(shù)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(fā)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干簧管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(shù)轉換傳感器93
3.7.2雨滴傳感器97
3.7.3PS2操作桿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?zhèn)鞲衅?15
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(shù)字溫濕度傳感器134
第4章智能垃圾分類系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)/139
4.1智能垃圾分類系統(tǒng)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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
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