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本书是创客教学经典《超图解 Arduino 互动设计入门》的姊妹作。是一本结合 Python 语言、电子电路、微电脑控制和物联网相关技术的入门书。

　　Python 无疑是近年最受注目的通用型程式语言。它的语法简单易学。不仅智慧型手机、个人电脑到网路云端应用平台都支援 Python 程式。应用领域更遍及系统工具、网路程式、数值分析到人工智慧。而开放原始码的 MicroPython 专案。更让 Python 程式可以在拇指大小的微电脑控制器上执行。直接控制硬体或开发物联网专案。就连欧洲太空总署也将 MicroPython 应用在控制太空载具上。MicroPython 支援多种 32 位元控制板。本书採用的是内建 Wi-Fi 无线网路、创客一致公认价美物廉 C/P 值超高的 ESP8266 系列控制板。

　　本书的目标是让没有电子电路基础。对微电脑、电子 DIY 及物联网有兴趣的人士。也能轻松阅读、认识 Python 语言。进而顺利使用 Python 与 ESP8266 控制板完成互动应用。因此。实验用到的电子、电路组装和 Python 程式观念。皆以手绘图解的方式说明。为了方便读者进行实验。书本里的电路都採用现成的模组。并搭配图解说明。让读者不单只会照着接线。也能理解电子模组背后的原理。进而能灵活改造应用并实践自己的想法。

　　本书范例丰富多元。包括自动吃钱币存钱筒、雷射枪玩具标靶、电流急急棒游戏、拍手声音感应开关、GPS 轨迹追踪、远端手机遥控家电、远端遥控电子调光器、物联网云端资讯仪表板、MQTT 即时气象资讯推送系统等等。既能学习各项技术。又可创造实用有趣的成果。

本书特色

　　□ 用最夯的 Python 语言学写程式
　　□ 用最超值的 ESP8266 控制板学物联网
　　□ 用最易懂的超图解学电子电路
　　□ 人人都能化身创客自造各种智慧应用
 

第 1 章 认识 MicroPython 与 ESP8266 控制板
1-1 认识 MicroPython、pyboard 和 ESP8266 控制板
1-2 认识程式语言
1-3 在个人电脑上安装 Python 3.x 版本
1-4 WEMOS D1 mini 和 NodeMCU 控制板简介
1-5 下载与烧录 MicroPython 韧体
1-6 透过终端机操控 MicroPython 控制板
1-7 MicroPython 和 Arduino 的程式开发流程比较
动手做 1-1 用 Python 控制 LED 闪烁

第 2 章 认识电子零件、工具与基础焊接
2-1 电压、电流与接地
2-2 电阻
2-3 电容
2-4 二极体
2-5 发光二极体（LED）
2-6 看懂电路图
2-7 微控制板和实验电路的电源供应器
2-8 电子工作必备的量测工具：万用电表
动手做 2-1 测量电阻或电容
2-9 面包板以及其他电子工具

第 3 章 MicroPython 基本操作
3-1 MicroPython 程式设计基础
3-2 使用回圈执行重复性质的工作
动手做 3-1 使用 while 执行已知次数或无限重复的工作
3-3 MicroPython 的互动解译器模式（REPL）操作说明
3-4 上传程式档到 ESP8266 控制板
3-5 负载的接法：源流与潜流
动手做 3-2 自行连接 LED
3-6 用欧姆定律计算出限流电阻值

第 4 章 开关电路
4-1 认识开关
4-2 开关电路与上/下拉电阻
动手做 4-1 用面包板组装开关电路
4-3 改变程式流程的 if 条件式
动手做 4-2 LED 切换开关
动手做 4-3 用 RC 电路消除开关弹跳讯号
4-4 电容式触控开关
动手做 4-4 使用触控开关模组制作 LED 开关

第 5 章 Python 程式设计基础
5-1 变数与资料类型
5-2 建立自订函式
5-3 自订程式库与常数定义
5-4 处理文字讯息：认识字元与字串资料类型
5-5 列表（List）类型
5-6 元组（Tuple）与其他循序型资料操作指令
5-7 字典（Dictionary）类型
5-8 认识数字系统

第 6 章 Wi-Fi 无线网路
6-1 认识无线区域网路与 Wi-Fi
6-2 从网页浏览器操作 MicroPython 控制板
6-3 设定 ESP8266 以 STA（基站）模式连接无线网路
6-4 修改 boot.py 档、开机自动连线
6-5 其他网路相关指令
6-6 bytes（位元组）类型与字元编码

第 7 章 序列埠通信
7-1 并列与序列通讯简介
7-2 DHT11 数位温湿度感测器
动手做 7-1 制作数位温湿度计
7-3 认识 UART 序列埠
7-4 建立 UART 序列通讯程式物件
动手做 7-2 连接 GPS 模组
7-5 认识 NMEA 标准格式与获取 GPS 的经纬度值

第 8 章 数位调节电压强弱与全彩 LED 控制
8-1 使用 Timer（计时器）定时执行程式
动手做 8-1 使用定时器闪烁 LED
8-2 使用 try...except 捕捉例外状况
8-3 用匿名函式（lambda）改写闪烁 LED 程式
8-4 数位调节电压变化
动手做 8-2 唿吸灯效果
8-5 控制全彩 LED
动手做 8-3 控制 RGB 全彩 LED
8-6 旋转编码器
动手做 8-4 连接旋转编码器与 ESP8266 控制板
动手做 8-5 使用旋转编码器调整 LED 色彩
8-7 WS2812 彩色 LED 模组与灯条
动手做 8-6 调控 WS2812 的色彩
动手做 8-7 跑马灯效果

第 9 章 电晶体与蜂鸣器和直流马达控制
9-1 认识电晶体元件
9-2 发音体和声音
动手做 9-1 发出警报声响
动手做 9-2 电流急急棒
9-3 弹奏音乐
动手做 9-3 演奏一段玛莉欧旋律
9-4 认识直流马达
动手做 9-4 电晶体马达控制与调速器

第 10 章 控制伺服马达
10-1 认识伺服马达
动手做 10-1 伺服马达的控制程式
10-2 自订类别：远离义大利面条
动手做 10-2 编写控制伺服马达的自订类别
动手做 10-3 吃钱币存钱筒
10-3 继承：建立子类别
动手做 10-4 随机转动标靶

第 11 章 类比信号处理
11-1 读取类比值
动手做 11-1 读取类比值并调控 LED 亮度
11-2 认识光敏电阻与分压电路
动手做 11-2 使用光敏电阻制作小夜灯
11-3 压力感测器与弯曲感测器
11-4 热敏电阻
动手做 11-3 使用热敏电阻测量温度
动手做 11-4 雷射枪玩具标靶
11-5 电容式麦克风元件与声音放大模组
动手做 11-5 拍手控制开关
动手做 11-6 拍手控制开关改良版

第 12 章 I2C 介面：连接週边与扩充 ESP8266 的类比输入埠
12-1 认识 I2C 介面
12-2 类比转数位（ADC）的专用 IC 介绍
动手做 12-1 连接 PCF8591 类比转数位模组和 I2C 介面
动手做 12-2 自制二轴云台（机械手臂）
12-3 使用 OLED 显示器显示文字讯息
动手做 12-3 使用 ssd1306 程式库操控 OLED 模组
12-4 自订显示图像
动手做 12-4 在 OLED 上显示自订符号
12-5 使用 LCD Assistant 软体转换图像
动手做 12-5 在 OLED 显示动态温湿度值

第 13 章 超音波距离感测器与 I2C 直流马达驱动控制板实验
13-1 认识超音波
动手做 13-1 使用超音波感测器制作数位量尺
13-2 建立超音波自订类别与发出自订例外错误
动手做 13-2 超音波距离控制灯光亮度
13-3 控制马达正反转的 H 桥式马达控制电路
13-4 WEMOS 马达扩展板
动手做 13-3 自动回避障碍物的自走车
13-5 用 MicroPython 改写 WEMOS 原厂的 Arduino 马达驱动程式库
13-6 位移和逻辑运算子

第 14 章 制作 GPS 轨迹记录器
14-1 读取与设定本机时间
动手做 14-1 在 OLED 萤幕显示 GPS 定位的台北时间
14-2 使用 os 程式库操作档案
14-3 建立与写入档案
14-4 轮询 VS 中断
动手做 14-2 使用中断要求开、关 LED
动手做 14-3 建立储存 GPS 纪录的 CSV 格式档案
14-5 在谷歌地图呈现 GPS 移动轨迹

第 15 章 SPI 介面控制：LED 矩阵和 MicroSD 记忆卡
15-1 LED 矩阵元件
15-2 认识 SPI 介面与 MAX7219 IC
动手做 15-1 组装 LED 矩阵电路
15-3 显示单一矩阵图像
动手做 15-2 在 LED 矩阵上显示音符图像
动手做 15-3 在终端机显示矩形排列的星号
动手做 15-4 LED 矩阵动画与多维序列资料程式设计
动手做 15-5 连接 MicroSD/SD 记忆卡

第 16 章 网路程式基础入门
16-1 认识网路与 IP 位址
16-2 网域名称、URL 网址和传输协定
16-3 网路的连线标准与封包
16-4 使用 Socket 建立网路通讯程式
动手做 16-1 使用 Socket 建立一对一通讯程式
16-5 认识网页与 HTML
16-6 认识 HTTP 通讯协定
动手做 16-2 连结网站的用户端程式
16-7 认识 HTTPS 加密连线

第 17 章 物联网应用初步
17-1 建立网站
动手做 17-1 建立网站伺服器
动手做 17-2 动态显示温湿度资料
动手做 17-3 读取并显示 HTML 网页和图像
17-2 认识 ThingSpeak 物联网云端平台
17-3 透过查询字串传递资料
动手做 17-4 用 urequest 程式库上传资料到 ThingSpeak 平台
17-4 使用 POST 方法传递资料
17-5 解析查询字串
动手做 17-5 搭配互动网页介面的灯光调控器
17-6 控制家电开关
动手做 17-6 使用继电器控制家电开关

第 18 章 物联网应用
18-1 网路应用程式讯息交换格式：XML 与 JSON
动手做 18-1 读取 JSON 格式的世界各地天气资料
动手做 18-2 在 OLED 萤幕显示气象资讯
18-2 认识 MQTT
动手做 18-3 使用 ESP8266 发布资料到 ThingSpeak MQTT 伺服器
动手做 18-4 订阅 ThingSpeak MQTT 讯息
18-3 ESP8266 微控器的即时钟（RTC）
动手做 18-5 透过网际网路更新时间
18-4 超低功耗的深度睡眠模式
动手做 18-6 进入深度睡眠与唤醒微控器
动手做 18-7 自动睡眠、唤醒并上传资料到 ThingSpeak 平台

附录 A uPyCraft 与 Tera Term 使用说明
A-1 uPyCraft 整合开发工具使用说明
A-2 使用 Tera Term 终端机软体

附录 B 编译客制化的 MicroPython 韧体
B-1 在 Windows 10 系统中安装与执行 Linux 工具软体
B-2 交叉编译 MicroPython 韧体
B-3 从 Linux 环境复制档案到 Windows 环境
B-4 建立客制化的 MicroPython 韧体
 

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