20、软件工程师的电子入门与电路控制

软件工程师的电子入门与电路控制

1. 电子基础原理

在电子学习中，基础原理是一切的基石。首先，当你在搭建电路遇到困难，或者需要参考面包板布局时，可以查找对应的面包板布局文件。在使用逻辑电平转换器集成电路、扩展模块或分压器作为电平转换器时，务必使用万用表测试输入/输出电压，再将其连接到外部电路或树莓派，以确保转换器接线正确且电压转换符合预期。

比较分压器和逻辑电平转换器，两者各有优劣。分压器成本较低，但只能单向工作，若要实现双向输入输出，需要两个分压器电路，且其电气阻抗较高，在高低状态快速切换的电路中实用性较差。而专用的逻辑电平转换器则能克服这些限制，具有多通道、双向、快速且高效的特点。

电子学中的一些基本定律也非常重要。欧姆定律（Ohm’s Law）描述了电压、电流和电阻之间的关系，基尔霍夫定律（Kirchhoff’s Laws）则用于分析电路中的电流和电压分布。在LED电路中，我们使用200欧姆电阻是基于这些定律进行计算和选择的。数字电路有其独特的电子特性，如逻辑电压电平、浮空引脚以及上拉和下拉电阻等概念。模拟电路方面，分压器电路是一个常见的例子。

为了帮助大家检验对这些知识的掌握程度，以下是一些问题：
1. 若电路需要200Ω电阻，但只有330Ω电阻，使用该电阻是否安全？
2. 在电路中替换为更高阻值的电阻后电路无法工作，根据欧姆定律，可能是什么问题？
3. 使用欧姆定律计算出适合电路的电阻值，但通电后电阻变色冒烟，原因是什么？
4. 假设GPIO 21通过Python配置为输入引脚，并通过导线直接连接到+3.3伏引脚，pi.read(21)会返回什么值？
5. 按下按钮时，它将GPIO 21连接到GND引