S002 KTM-888 微電腦應用實習

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書名：微電腦應用實習

作者：張義和 ‧ 程兆龍

ISBN：978-986-430-381-6

規格：平裝 / 19 x 26 cm / 512頁

瞧！微電腦應用
講到「微電腦」，很多人都會想到單晶片微處機與個人電腦，如8051、Arduino等常見的單晶片微處理機，具有體積小、價格便宜、輸出入埠多等特色，普遍用於固定用途的控制，如小家電的控制、固定功能的控制等。而個人電腦可說是萬用的工具，不管是數據通信、資料分析、影像處理等，都是其拿手絕活。不過，個人電腦體積有點大、價格有點貴、輸出入埠少而不好用等缺點，還有要錢的作業系統與軟體、昂貴的CPU，看起來就有點臃腫。
在系統單晶片(System on chip, SoC)興起的年代裡，系統單晶片造就了單板電腦(Single Board Computer, SBC)成為創新產品，單板電腦具有個人電腦的特色，又能像單晶片微處理機的省電與多輸出入埠。當然，體積小與價格便宜為其基本標準，讓人能夠輕易玩得起。於是「小PC」如雨後春筍，英國的樹莓派(Raspberry Pi)、鴻海的香蕉派(Banana Pi)、訊龍的橘子派(Orange Pi)、華碩的Tinker Board S、NVIDIA 的Jetson Nano 等。
若要應用微電腦，單板電腦是最佳選擇，而單板電腦裡，以樹莓派最具代表性。本書將以樹莓派Raspberry Pi 3 Model B+單板電腦為核心，從安裝作業系統開始，然後應用KTM-888 實驗平台上的眾多周邊裝置，讓大家學會快速有效的應用微電腦，以控制周邊裝置與遠端監控。
在單板電腦的領域裡，不管是作業系統，還是應用軟體，都屬於開源(opensource)，我們都可以免費下載與安裝。而在撰寫程式時，也可應用免費下載的函數庫或模組，快速實現所要的功能。

學習 例多
本書針對最新版之微電腦應用實習課程綱要而設計，就是例多！
依據微電腦應用的範圍，規劃十一個單元，其中包括實驗與設計環境介紹、I/O 控制、感測器應用、串列式RGB LED 之應用、觸控螢幕之應用、影音之控制與應用、雲端之控制與應用等，如下：
1.實驗與設計環境介紹
在第一章到第三章裡介紹實驗與設計環境，其中包括三部分，如下：
硬體環境：在此將介紹本書所採用的KTM-888 學習開發平台，其中包括樹莓派、周邊裝置、鍵盤滑鼠組，以及觸控螢幕等。
作業系統：在此將介紹如何下載最新的作業系統(2019 年9 月版)，及其安裝與設定。另外，也簡介整個作業系統的內容。作業系統不一定是新的好，而是要穩定的好！在KTM-888 裡，已安裝2019 年4 月版的作業系統，本書的開發環境，也是在此作業系統下進行。軟體開發環境：在此將介紹本書所採用的Python 3.5.3 語言，還有Thonny Python IDE 整合開發環境。
2.I/O 控制
在第四章到第六章分別以實例演練基本(並列式)輸出入控制與串列式輸出入控制，並介紹裝置的工作原理，簡介如下：
基本輸出入控制：在此將介紹觸控按鍵、按鍵陣列、繼電器、蜂鳴器、步進馬達等之動作，並分別以實例應用。
I2C 介面控制：在此從I2C 介面的結構工作原理與應用開始介紹，還包括幾個常用的I2C 介面IC。再以實例應用，如I2C LED控制、I2C LCD 控制、I2C 光度量測等。
SPI 介面控制：在此從SPI 介面的結構工作原理與應用開始介紹，還包括MAX7219、MCP320x 系列等IC，以及各IC 所須之函數庫等。在硬體方面，也介紹搖桿與伺服機等。再以實例應用，如八位數七段顯示器控制、8*32 LED 陣列控制、I2C 光度量測、RFID之應用、搖桿控制機械臂等。
3.感測器之應用
在第七章裡，分別介紹瓦斯感測器、火焰感測器、超音波感測器、霍爾感測器、人體動作感測器、DHT 系列溫濕度感測器、DS18B20 溫度感測器、傾斜感測器與聲音感測器等，並提供實例應用。
4.串列式RGB LED 之應用
在第八章裡，分別介紹串列式RGB LED 與VS1838B 紅外線接收器等。在樹莓派裡應用串列式RGB LED 比較麻煩，在此特別介紹如何安裝與程式設計。而VS1838B 紅外線接收器在樹莓派裡，也會受Raspbian 作業系統版本的影響，在此僅介紹錄製遙控器編碼的方法。
5.觸控螢幕之應用
觸控螢幕的應用很廣，而其程式設計就是視窗程式設計。在第九章裡，首先介紹Ktinter 模組，包括視窗建構、視窗規劃、視窗組件(Widgets)等。隨即提供繼電器控制、LED 控制、步進馬達控制等視窗程式範例。
6.影音之控制與應用
在第十章裡，分別介紹與應用影音裝置，包括WebCAM、觸控螢幕內建的喇叭等。在設定方面，也介紹樹莓派裡的音量控制方式、顯示卡所提供的麥克風，以及如何設定HDMI 介面傳輸音訊等。而本單元的範例也很精采，包括以視窗程式設計的數位相機、影音播放器等。
7.雲端之控制與應用
雲端裡有很多資源，在第十一章裡，分別介紹與應用雲端的Cayenne與ThingSpeak，從申請免費帳戶開始，然後結合KTM-888 上的感測器與各式裝置，實現雲端控制與記錄。

教學資源簡介
本書提供各式教學資源，可在公司網站中下載，其中內容簡要說明如下：
投影片資料夾內含全書之PowerPoint 教學投影片檔，即可在其中指定所要使用的章節，透過教學廣播系統或投影機進行教學，以輔助教學。
程式資料夾內含各單元之範例，請複製到硬碟再使用。
其他資料夾即時練習之參考解答。

第一章、瞧！KTM-888
1-1 KTM-888 微電腦應用實習平台
1-2 樹莓派簡介
1-3 13.3 吋觸控螢幕簡介
1-4 即時練習

第二章、作業系統之安裝與設定
2-1 Raspbian 作業系統之下載與安裝
2-2 config.txt 與觸控螢幕之驅動
2-3 初始設定
2-4 Raspbian 作業系統簡介
2-5 鍵盤與滑鼠
2-6 偏好設定
2-7 網路與遠端桌面連線
2-8 中文輸入法之安裝
2-9 即時練習

第三章、Python與IDE
3-1 Python 簡介
3-2 變數與運算子
3-3 流程控制指令
3-4 字串與清單
3-5 函數與模組
3-6 Geany 編輯環境簡介
3-7 Thonny 編輯環境簡介
3-8 即時練習

第四章、基本IO控制
4-1 樹莓派之GPIO 簡介
4-2 觸控按鍵之應用實習
4-2-1 相關電路
4-2-2 單處控制繼電器
4-2-3 三處控制繼電器
4-3 按鍵陣列之應用實習
4-3-1 相關電路
4-3-2 主動式按鍵陣列之ON-OFF 控制
4-3-3 被動式按鍵之切換式控制
4-3-4 被動式按鍵之Y-▽控制
4-4 按鍵嗶聲之應用實習
4-4-1 相關電路
4-4-2 切換式控制繼電器
4-5 步進馬達之控制實習
4-5-1 相關電路
4-5-2 步進馬達正反轉控制
4-6 即時練習

第五章、I2C 介面控制
5-1 認識I2C 介面
5-2 I/O 埠之擴充
5-3 I2C LED 之控制實習
5-3-1 I2C LED 展示
5-3-2 交錯霹靂燈展示
5-3-3 24 燈霹靂燈展示
5-4 I2C LCD 之應用實習
5-5 I2C 光度控制實習
5-6 即時練習

第六章、SPI 介面控制
6-1 認識SPI 介面
6-2 八位數七段顯示器之應用實習
6-2-1 七段顯示器應用實習一
6-2-2 七段顯示器應用實習二
6-2-3 七段顯示器應用實習三
6-2-4 七段顯示器應用實習四
6-3 8*32 LED 陣列之控制實習
6-3-1 LED 陣列控制實習一
6-3-2 LED 陣列控制實習二
6-3-3 LED 陣列控制實習三
6-4 RFID 之應用實習
6-4-1 認識RFID
6-4-2 RFID 應用實習
6-5 搖桿與機械臂之控制實習
6-5-1 認識伺服機與機械臂
6-5-1 搖桿操作機械臂實習
6-6 即時練習

第七章、感測器之應用
7-1 瓦斯感測器之應用實習
7-2 火焰感測器之應用實習
7-3 超音波感測器之應用實習
7-4 霍爾感測器之應用實習
7-5 人體動作感測器之應用實習
7-6 溫濕度感測器之應用實習
7-6-1 DHT11 之應用實習
7-6-2 DS18B20 之應用實習一
7-6-3 DS18B20 之應用實習二
7-7 傾斜感測器之應用實習
7-8 聲音感測器之應用實習
7-9 即時練習

第八章、串列式RGB LED 之應用
8-1 串列式RGB LED 之控制實習
8-1-1 認識WS2812B
8-1-2 安裝函數庫
8-1-3 文字編輯器
8-1-4 strandtest.py 簡介與實現
8-1-5 站在巨人的肩膀上
8-2 紅外線遙控器編碼之錄製實習
8-3 即時練習

第九章、觸控螢幕之應用
9-1 視窗程式設計
9-1-1 認識Tkinter 模組與視窗配置
9-1-2 認識Widgets
9-2 觸控螢幕之應用實習
9-2-1 觸控螢幕控制繼電器實習
9-2-2 觸控螢幕LED 實習
9-2-3 觸控螢幕步進馬達實習
9-3 即時練習

第十章、影音控制與應用
10-1 認識Web CAM 與FSwebcam 之安裝
10-2 基本Web CAM 之應用實習
10-3 數位相機之設計實習
10-3-1 簡易數位相機設計實習
10-3-2 可預覽數位相機設計實習
10-4 音訊控制實習
10-4-1 觸控螢幕上的喇叭
10-4-2 影音播放器
10-4-3 麥克風與音效卡調整
10-4-4 觸控媒體播放器
10-4-5 可調音量音樂播放器
10-5 即時練習

第十一章、雲端控制與應用
11-1 雲端監控網頁應用實習
11-2 雲端記錄網頁應用實習
11-2-1 申請免費記錄網頁空間
11-2-2 進入個人帳戶
11-2-3 建構記錄網頁
11-2-4 微電腦量測與資料上傳
11-2-5 瀏覽記錄網頁
11-3 即時練習

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