S004 KTM-777 智慧物聯網實習

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書名：智慧物聯網實習

作者：張義和 ‧ 張凱杰

ISBN：978-986-983-105-5

規格：平裝 / 528頁

本書採用KTM-777A 開發平台，其中以Raspberry Pi 4 單板電腦(SBC)為核心，並搭配Arduino Mega 2560 開發板、Node MCU 開發板(或WeMos 開發板)等，以及眾多並列式周邊裝置、串列式周邊裝置、感測器、無線裝置(藍牙、Wi-Fi)與觸控螢幕等，讓微電腦與微處理機攜手合作，全面學習與創新。

在長距離傳輸與控制方面，藉由LoRa 模組，搭配Arduino Uno 開發板(或Arduino Nano 開發板)、TTGO LoRa32 OLED 開發板(ESP32 為核心)等，讓我們輕鬆實現物聯網(IoT)的專題製作。

第一章到第三章為基礎教材，分別介紹KTM-777A 開發平台、作業系統與開發軟體(Python)等。認識環境與工具後，就可應用這些工具(硬體與軟體)，在後續的章節中，盡情發揮微電腦與微處理機的潛能。

當然，在此所使用的作業系統、應用軟體等，都屬於開源(open source)軟體，我們都可以免費下載與安裝。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。本書所有範例程式、相關教學資源等，請向漢源科技股份有限公司索取。

本書規劃九個單元，除了前述之基礎教材(第一章到第三章外)外，還有I/O 裝置之應用、感測器之應用、觸控螢幕之應用、無線介面之應用與長距離傳輸控制等，如下：
1. I/O 裝置之應用
在第四章到第五章裡，從介紹樹莓派的GPIO 開始，再以實例演練並列式輸出入介面控制與串列式輸出入介面控制，簡介如下：並列式介面控制：在此將介紹按鍵控制繼電器與蜂鳴器應用、步進馬達控制、八位數七段顯示器之控制與應用、8*16 LED 陣
列之控制與應用等，並分別以實例應用。
串列式介面控制：在此從介紹I2C 介面的結構工作原理與應用開始，然後以實例演練I2C LCD 控制、I2C LED 控制、PCF8574 I2C 擴充介面之應用等。
SPI 介面控制：在此從介紹SPI 介面的結構工作原理與應用開始，然後應用MCP320x 系列等IC，實現ADC(類比轉數位)功能，以補足樹莓派在ADC 方面的不足。
2 感測器之應用
在第六章裡，分別介紹光線感測器(BH1750) 、DHT 系列溫濕度感測器、火焰感測器、瓦斯感測器、霍爾感測器等，並以實例演練每個感測器的
應用。

3 觸控螢幕之應用
在第七章裡，首先介紹Ktinter 模組，包括視窗建構、視窗規劃、視窗組件(Widgets)等。隨即應用觸控螢幕之視窗程式，包括LED 控制、繼電器控
制、步進馬達控制等。

4 無線介面之應用
在第八章到第九章裡，以無線裝置為主，包括Raspberry Pi 4 內建的藍牙與Wi-Fi，還有外部的藍牙模組、Wi-Fi 功能(Node MCU 開發板)、ZigBee模組、長距離傳輸的LoRa 模組等，如下：

UART 之認識與應用：

在此從認識樹莓派的UART 開始，包括Serial 模組，並以實例演練透過UART 作為樹莓派與Arduino Mega2560 開發板之跨平台連接、透過USB 作為樹莓派與Arduino Mega2560 開發板之跨平台連接。
藍牙無線介面控制：在此從認識樹莓派的藍牙開始，包括藍牙配對、在樹莓派上安裝藍牙裝置與模組等。再以實例演練樹莓派透過藍牙連接Arduino Mega 2560 開發板、Arduino Mega 2560 開發板透過藍牙連接行動裝置(手機、平板電腦等)。其中還介紹如何在樹莓派裡安裝Arduino IDE 與開發Arduino 軟體。另外，特別介紹MIT App Inventor，並實例演練設計藍牙介面的控制APP。
ZigBee 無線介面控制：在此從認識ZigBee 模組開始，包括如何設定等。再以實例演練ZigBee 跨平台連接與控制。
Wi-Fi 無線介面控制：在此從認識網路與Wi-Fi 開始，再以實例演練如何設計控制網頁伺服器，並透過各種平台上的網頁瀏覽器，達到控制的目地。
LoRa 無線介面控制：在此從認識LoRa 與LoRaWAN 開始介紹，再以實例演練，包括點對點通訊實習、點對點監控實習，最後應用ESP32 開發板整合LoRa 模組、BME280 感測器模組等，進行長距離監控之專題製作。

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-777A 實驗平台

1-1 KTM-777A 實驗平台簡介
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 作業系統之安裝
2-2 初始設定精靈
2-3 PIXEL 桌面簡介
2-4 偏好設定
2-5 config.txt 與觸控螢幕之設定
2-6 鍵盤與滑鼠
2-7 網路與連線
2-8 中文輸入法
2-9 即時練習

第三章、軟體開發平台與Python

3-1 Thonny Python IDE 簡介
3-2 Python 簡介
3-3 Python 之變數宣告
3-4 Python 之資料型態
3-5 資料型態轉換函數
3-6 Python 之流程控制
3-7 函數與模組
3-8 實例演練
3-9 即時練習

第四章、並列式介面之鷹用

4-1 樹莓派之GPIO 簡介
4-2 按鍵控制繼電器
4-3 按鍵控制步進馬達
4-4 七段顯示器之應用
4-5 8*16 LED 陣列之應用
4-6 即時練習

第五章、串列式介面之應用

5-1 I2C 介面簡介
5-2 I2C LCD 之應用
5-3 I2C 擴充介面之應用
5-4 SPI 介面簡介
5-5 SPI 介面ADC 之應用
5-6 即時練習

第六章、感測器之應用

6-1 光線感測器之應用
6-2 溫濕度感測器之應用
6-3 火焰感測器之應用
6-4 瓦斯感測器之應用
6-5 霍爾感測器之應用
6-6 即時練習

第七章、觸控螢幕之應用

7-1 tkinter 模組與視窗配置
7-2 視窗組件簡介
7-3 觸控螢幕之應用
7-4 即時練習

第八章、無線傳輸與控制之一

8-1 樹莓派上的UART
8-2 KTM-777A 上的Arduino Mega 2560
8-3 應用KTM-777A 上的藍牙
8-4 即時練習

第九章、觸控螢幕之應用

9-1應用KTM-777A 上的ZigBee 模組
9-2 應用KTM-777A 上的Wi-Fi
9-3 LoRa 模組之應用
9-4 即時練習

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