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內容簡介: |
本書是創客教學經典《超圖解Arduino互動設計入門》的姊妹作。是一本結合Python語言、電子電路、微電腦控制和物聯網相關技術的入門書。
Python無疑是近年最受注目的通用型程式語言。它的語法簡單易學。不僅智慧型手機、個人電腦到網路雲端應用平台都支援Python程式。應用領域更遍及系統工具、網路程式、數值分析到人工智慧。而開放原始碼的MicroPython專案。更讓Python程式可以在拇指大小的微電腦控制器上執行。直接控制硬體或開發物聯網專案。就連歐洲太空總署也將MicroPython應用在控制太空載具上。MicroPython支援多種32位元控制板。本書採用的是內建Wi-Fi無線網路、創客一致公認價美物廉CP值超高的ESP8266系列控制板。
本書的目標是讓沒有電子電路基礎。對微電腦、電子DIY及物聯網有興趣的人士。也能輕鬆閱讀、認識Python語言。進而順利使用Python與ESP8266控制板完成互動應用。因此。實驗用到的電子、電路組裝和Python程式觀念。皆以手繪圖解的方式說明。為了方便讀者進行實驗。書本裡的電路都採用現成的模組。並搭配圖解說明。讓讀者不單只會照著接線。也能理解電子模組背後的原理。進而能靈活改造應用並實踐自己的想法。
本書範例豐富多元。包括自動吃錢幣存錢筒、雷射槍玩具標靶、電流急急棒遊戲、拍手聲音感應開關、GPS軌跡追蹤、遠端手機遙控家電、遠端遙控電子調光器、物聯網雲端資訊儀表板、MQTT即時氣象資訊推送系統等等。既能學習各項技術。又可創造實用有趣的成果。
本書特色:
□用最夯的Python語言學寫程式
□用最超值的ESP8266控制板學物聯網
□用最易懂的超圖解學電子電路
□人人都能化身創客自造各種智慧應用
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目錄:
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第1章認識MicroPython與ESP8266控制板
1-1認識MicroPython、pyboard和ESP8266控制板
1-2認識程式語言
1-3在個人電腦上安裝Python3.x版本
1-4WEMOSD1mini和NodeMCU控制板簡介
1-5下載與燒錄MicroPython韌體
1-6透過終端機操控MicroPython控制板
1-7MicroPython和Arduino的程式開發流程比較
動手做1-1用Python控制LED閃爍
第2章認識電子零件、工具與基礎焊接
2-1電壓、電流與接地
2-2電阻
2-3電容
2-4二極體
2-5發光二極體(LED)
2-6看懂電路圖
2-7微控制板和實驗電路的電源供應器
2-8電子工作必備的量測工具:萬用電錶
動手做2-1測量電阻或電容
2-9麵包板以及其他電子工具
第3章MicroPython基本操作
3-1MicroPython程式設計基礎
3-2使用迴圈執行重複性質的工作
動手做3-1使用while執行已知次數或無限重複的工作
3-3MicroPython的互動解譯器模式(REPL)操作說明
3-4上傳程式檔到ESP8266控制板
3-5負載的接法:源流與潛流
動手做3-2自行連接LED
3-6用歐姆定律計算出限流電阻值
第4章開關電路
4-1認識開關
4-2開關電路與上下拉電阻
動手做4-1用麵包板組裝開關電路
4-3改變程式流程的if條件式
動手做4-2LED切換開關
動手做4-3用RC電路消除開關彈跳訊號
4-4電容式觸控開關
動手做4-4使用觸控開關模組製作LED開關
第5章Python程式設計基礎
5-1變數與資料類型
5-2建立自訂函式
5-3自訂程式庫與常數定義
5-4處理文字訊息:認識字元與字串資料類型
5-5列表(List)類型
5-6元組(Tuple)與其他循序型資料操作指令
5-7字典(Dictionary)類型
5-8認識數字系統
第6章Wi-Fi無線網路
6-1認識無線區域網路與Wi-Fi
6-2從網頁瀏覽器操作MicroPython控制板
6-3設定ESP8266以STA(基站)模式連接無線網路
6-4修改boot.py檔、開機自動連線
6-5其他網路相關指令
6-6bytes(位元組)類型與字元編碼
第7章序列埠通信
7-1並列與序列通訊簡介
7-2DHT11數位溫濕度感測器
動手做7-1製作數位溫濕度計
7-3認識UART序列埠
7-4建立UART序列通訊程式物件
動手做7-2連接GPS模組
7-5認識NMEA標準格式與獲取GPS的經緯度值
第8章數位調節電壓強弱與全彩LED控制
8-1使用Timer(計時器)定時執行程式
動手做8-1使用定時器閃爍LED
8-2使用try...except捕捉例外狀況
8-3用匿名函式(lambda)改寫閃爍LED程式
8-4數位調節電壓變化
動手做8-2呼吸燈效果
8-5控制全彩LED
動手做8-3控制RGB全彩LED
8-6旋轉編碼器
動手做8-4連接旋轉編碼器與ESP8266控制板
動手做8-5使用旋轉編碼器調整LED色彩
8-7WS2812彩色LED模組與燈條
動手做8-6調控WS2812的色彩
動手做8-7跑馬燈效果
第9章電晶體與蜂鳴器和直流馬達控制
9-1認識電晶體元件
9-2發音體和聲音
動手做9-1發出警報聲響
動手做9-2電流急急棒
9-3彈奏音樂
動手做9-3演奏一段瑪莉歐旋律
9-4認識直流馬達
動手做9-4電晶體馬達控制與調速器
第10章控制伺服馬達
10-1認識伺服馬達
動手做10-1伺服馬達的控制程式
10-2自訂類別:遠離義大利麵條
動手做10-2編寫控制伺服馬達的自訂類別
動手做10-3吃錢幣存錢筒
10-3繼承:建立子類別
動手做10-4隨機轉動標靶
第11章類比信號處理
11-1讀取類比值
動手做11-1讀取類比值並調控LED亮度
11-2認識光敏電阻與分壓電路
動手做11-2使用光敏電阻製作小夜燈
11-3壓力感測器與彎曲感測器
11-4熱敏電阻
動手做11-3使用熱敏電阻測量溫度
動手做11-4雷射槍玩具標靶
11-5電容式麥克風元件與聲音放大模組
動手做11-5拍手控制開關
動手做11-6拍手控制開關改良版
第12章I2C介面:連接週邊與擴充ESP8266的類比輸入埠
12-1認識I2C介面
12-2類比轉數位(ADC)的專用IC介紹
動手做12-1連接PCF8591類比轉數位模組和I2C介面
動手做12-2自製二軸雲台(機械手臂)
12-3使用OLED顯示器顯示文字訊息
動手做12-3使用ssd1306程式庫操控OLED模組
12-4自訂顯示圖像
動手做12-4在OLED上顯示自訂符號
12-5使用LCDAssistant軟體轉換圖像
動手做12-5在OLED顯示動態溫濕度值
第13章超音波距離感測器與I2C直流馬達驅動控制板實驗
13-1認識超音波
動手做13-1使用超音波感測器製作數位量尺
13-2建立超音波自訂類別與發出自訂例外錯誤
動手做13-2超音波距離控制燈光亮度
13-3控制馬達正反轉的H橋式馬達控制電路
13-4WEMOS馬達擴展板
動手做13-3自動迴避障礙物的自走車
13-5用MicroPython改寫WEMOS原廠的Arduino馬達驅動程式庫
13-6位移和邏輯運算子
第14章製作GPS軌跡記錄器
14-1讀取與設定本機時間
動手做14-1在OLED螢幕顯示GPS定位的台北時間
14-2使用os程式庫操作檔案
14-3建立與寫入檔案
14-4輪詢VS中斷
動手做14-2使用中斷要求開、關LED
動手做14-3建立儲存GPS紀錄的CSV格式檔案
14-5在谷歌地圖呈現GPS移動軌跡
第15章SPI介面控制:LED矩陣和MicroSD記憶卡
15-1LED矩陣元件
15-2認識SPI介面與MAX7219IC
動手做15-1組裝LED矩陣電路
15-3顯示單一矩陣圖像
動手做15-2在LED矩陣上顯示音符圖像
動手做15-3在終端機顯示矩形排列的星號
動手做15-4LED矩陣動畫與多維序列資料程式設計
動手做15-5連接MicroSDSD記憶卡
第16章網路程式基礎入門
16-1認識網路與IP位址
16-2網域名稱、URL網址和傳輸協定
16-3網路的連線標準與封包
16-4使用Socket建立網路通訊程式
動手做16-1使用Socket建立一對一通訊程式
16-5認識網頁與HTML
16-6認識HTTP通訊協定
動手做16-2連結網站的用戶端程式
16-7認識HTTPS加密連線
第17章物聯網應用初步
17-1建立網站
動手做17-1建立網站伺服器
動手做17-2動態顯示溫濕度資料
動手做17-3讀取並顯示HTML網頁和圖像
17-2認識ThingSpeak物聯網雲端平台
17-3透過查詢字串傳遞資料
動手做17-4用urequest程式庫上傳資料到ThingSpeak平台
17-4使用POST方法傳遞資料
17-5解析查詢字串
動手做17-5搭配互動網頁介面的燈光調控器
17-6控制家電開關
動手做17-6使用繼電器控制家電開關
第18章物聯網應用
18-1網路應用程式訊息交換格式:XML與JSON
動手做18-1讀取JSON格式的世界各地天氣資料
動手做18-2在OLED螢幕顯示氣象資訊
18-2認識MQTT
動手做18-3使用ESP8266發布資料到ThingSpeakMQTT伺服器
動手做18-4訂閱ThingSpeakMQTT訊息
18-3ESP8266微控器的即時鐘(RTC)
動手做18-5透過網際網路更新時間
18-4超低功耗的深度睡眠模式
動手做18-6進入深度睡眠與喚醒微控器
動手做18-7自動睡眠、喚醒並上傳資料到ThingSpeak平台
附錄AuPyCraft與TeraTerm使用說明
A-1uPyCraft整合開發工具使用說明
A-2使用TeraTerm終端機軟體
附錄B編譯客製化的MicroPython韌體
B-1在Windows10系統中安裝與執行Linux工具軟體
B-2交叉編譯MicroPython韌體
B-3從Linux環境複製檔案到Windows環境
B-4建立客製化的MicroPython韌體
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