輕課程 用Arduino輕鬆入門 物聯網IoT實作應用:使用圖形化motoBlockly程式語言

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林聖修
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具体描述

  1.深入淺出的引導讀者利用簡單易學的Arduino、物聯網及各類雲服務,實作各式融入生活的範例。
 
  2.採用慧手科技獨特的Arduino擴充板及RJ11電話線來連接各式的Arduino外接模組,讓有程式背景卻無電子電機專業的學生也能輕易上手,更可讓老師減少硬體除錯的時間提升上課效率。
 
  3.以網頁式的Arduino圖控式軟體motoBlockly來進行相關程式開發,除了可支援不同的作業系統外,亦可讓有電子背景卻無軟體專業的學生輕鬆跨越編寫程式的門檻,從此輕鬆駕馭Arduino。
 
  4.透過免費好用的雲端服務,循序漸進的教您如何利用thingspeak, google form收集大數據、MQTT遠端遙控或定時開關其他電器。也可與手機APP結合,透過Line、簡訊等方式來監控Arduino所偵測到的異常狀況。
深入浅出的数字化创作与交互实践 面向创客、教育工作者及所有对电子制作与编程感兴趣的探索者 本书旨在提供一个全面、直观且极富实践性的指南,引导读者跨越传统编程的藩篱,直接进入物理世界的数字化构建与交互设计领域。不同于聚焦于特定硬件平台的教程,本书着重于培养读者的核心工程思维、系统集成能力以及对前沿技术(如数据可视化、传感器融合及基础网络通信)的理解深度。 第一部分:基础搭建与思维塑形——从概念到实体蓝图 本部分是构建未来项目的坚实地基。我们将系统性地拆解一个复杂项目从构思到落地的完整流程,强调“自下而上”的模块化设计理念。 第一章:创客精神与项目方法论的建立 创意发掘与需求分析: 如何将一个模糊的想法转化为具体、可量化的技术指标?我们探讨如何运用设计思维(Design Thinking)的初步阶段,定义项目的核心功能和预期用户体验。 技术栈选型与兼容性评估: 面对市面上琳琅满目的电子元件和开发平台,如何基于项目的性能要求、成本预算和未来扩展性进行理性选择。本章将深入分析不同类型微控制器(MCU)架构的优劣,而非局限于特定型号的编程接口。 基础电路原理的直观理解: 摆脱枯燥的公式推导,专注于电流、电压、电阻在实际电路中的行为模式。通过大量仿真与实物对照案例,阐明串联、并联电路在控制逻辑中的作用。讲解如何安全、高效地使用面包板进行快速原型验证。 第二章:跨平台图形化编程范式的深度解析 本章将不再赘述拖拽模块的表层操作,而是深入探讨图形化编程背后的逻辑结构与抽象能力培养。 流程控制的视觉映射: 详细剖析条件判断(If/Else)、循环结构(For/While)在图形界面中的视觉表现形式,以及它们如何对应到计算机底层运算栈。 函数与模块化封装的艺术: 如何设计可复用、高内聚的“功能块”。通过构建复杂的自定义图形模块实例,展示如何用最少的步骤实现高度抽象的功能调用,这是实现大型项目管理的关键。 数据流的跟踪与调试视角: 图形化编程往往隐藏了变量的实时变化。本章重点教授如何设计“调试钩子”(Debugging Hooks),实时捕获和可视化数据流的路径与状态,从而精准定位逻辑错误。 第二部分:传感器与执行器——构建物理世界的感知与行动能力 本部分聚焦于如何让“大脑”(控制器)有效地与“感官”(传感器)和“肢体”(执行器)进行高效、可靠的通信和控制。 第三章:高精度数据采集与噪声抑制 模拟信号到数字信息的转化: 深入讲解模数转换器(ADC)的工作原理,包括采样率、分辨率对测量精度的影响。通过实际案例对比低精度与高精度传感器数据的差异。 常见传感器的数据解读: 不仅介绍如何连接光敏电阻或温度计,更侧重于如何处理传感器输出的原始数据。例如,如何进行线性化、指数补偿或应用卡尔曼滤波的简化概念,以消除环境噪声和漂移。 总线协议的实战应用: 详细解析 I2C、SPI 等常用通信协议的握手过程。通过编写自定义协议的模拟器,帮助读者理解数据包的结构、寻址机制和仲裁过程,超越简单调用库文件的层面。 第四章:高级运动控制与功率管理 电机驱动原理与PWM精调: 讲解直流电机、步进电机和伺服电机驱动芯片的内部结构。重点在于脉冲宽度调制(PWM)的非线性特性,以及如何通过软件手段实现平滑的启停和精确的速度/角度控制。 反馈控制系统的入门: 引入比例(P)、积分(I)、微分(D)控制器的基本概念。通过控制一个简单的机械臂或平衡车模型,直观展示PID参数调整对系统稳定性和响应速度的决定性影响。 安全供电与功率路由: 探讨如何根据负载需求合理分配电源轨,理解降压/升压转换器的效率与热管理,确保系统在长时间高负载运行下的可靠性。 第三部分:系统集成与信息交互——迈向智能化的飞跃 本部分将理论与实践相结合,探索如何将独立的模块连接成一个具有复杂行为和外部通信能力的智能系统。 第五章:设备间的状态同步与人机交互界面设计 事件驱动架构的构建: 如何设计一个能有效响应外部突发事件(如按键按下、数据阈值突破)的系统内核,确保不丢失关键信息。 基础可视化界面构建: 探索如何将处理后的数据映射到图形界面上。这包括利用小型显示屏(如OLED、TFT)进行信息展示的设计原则,以及如何优化数据的刷新率以提供流畅的用户体验。 跨设备协作的初步探索: 讲解串行通信(如UART)在两个独立控制器之间交换结构化数据包的实践方法,为后续的网络化打下基础。 第六章:数据持久化与环境感知 本地数据存储策略: 探讨非易失性存储器(如EEPROM或SD卡)的读写机制,以及如何设计有效的文件系统结构来记录历史运行数据和配置参数。 时间戳与同步机制: 引入实时时钟(RTC)模块的应用,确保系统记录的事件具有准确的时间背景。讨论在无网络环境下,如何管理和校准系统内部时钟的漂移问题。 低功耗设计思维: 对于需要电池供电的项目,本章将详细介绍进入休眠模式(Sleep Modes)的时机选择、唤醒源的配置,以及如何通过优化传感器轮询频率来最大化续航时间,这对于便携式设备至关重要。 结语:持续迭代与社区协作 本书的最终目标是激发读者超越书本知识的自我学习能力。我们鼓励读者将所学知识应用于解决实际生活中的独特问题,并积极参与到全球创客社区中,分享经验、共同应对技术挑战。本书提供了构建复杂系统的工具箱,而真正的创新,则取决于您对这些工具的组合与重塑。

著者信息

图书目录

CH0 Arduino軟硬體的基礎介紹與設定
0-1  相關硬體簡介
0-2  安裝Arduino IDE與驅動程式
0-3  motoBlockly的前置設定及程式上傳
0-4  motoBlockly操作介面說明
 
CH1 ThingSpeak-農場大數據 & 雲端叫號系統
1-1ThingSpeak簡介
1-2ThingSpeak與Arduino
1-3ThingSpeak的帳號註冊(Sign Up)
1-4ThingSpeak實作應用I – 農場大數據收集系統
1-5ThingSpeak實作應用II – 雲端叫號系統
1-6ThingSpeak實作應用III –雲端叫號讀取系統
1-7ThingSpeak免費帳號的限制
實作題
 
CH2 IFTTT-防盜&求援系統
2-1 IFTTT簡介
2-2 IFTTT與Arduino
2-3 IFTTT的帳號註冊(Sign Up)
2-4 IFTTT實作應用I - 超音波防盜系統
2-5 IFTTT實作應用II – 緊急求援系統
實作題
 
CH3 MQTT-遠端遙控 & 傳訊系統
3-1  MQTT簡介
3-2  MQTT與Arduino
3-3 MQTT伺服器(MQTT Broker)
3-4 MQTT實作應用I – 遠端呼叫鈴系統
3-5 MQTT實作應用II – 遠端呼叫鈴及LED開關系統
3-6 MQTT實作應用III – Arduino遠端傳訊系統
3-7 免費MQTT伺服器的限制
實作題
 
CH4 Google Form-雲端點餐 & 打卡系統
4-1  Google Form簡介
4-2  Google Form與Arduino
4-3  Google的帳號註冊
4-4  Google Form實作應用I – 雲端點餐系統
4-5  Google Form實作應用II – 雲端打卡系統
實作題
 
CH5 NTP與LINE Notify-定時開關 & 用藥提醒系統
5-1  NTP與LINE Notify簡介
5-2  NTP與Arduino
5-3  LINE Notify與Arduino
5-4  NTP實作應用 – NTP定時開關系統
5-5  LINE Notify實作應用 – 定時用藥提醒系統
實作題
 
附錄-實作題解答

图书序言

  • ISBN:9789865231583
  • 規格:平裝 / 240頁 / 21 x 28.1 x 1.08 cm / 普通級 / 全彩印刷 / 初版
  • 出版地:台灣

图书试读

用户评价

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說真的,現在市面上講 Arduino 的書多到數不清,但很多都像是教科書一樣,專注在底層的語法細節,讀起來很硬。這本標榜「輕課程」和「輕鬆入門」,聽起來就讓人感覺比較無壓力。我猜測它在內容編排上,一定很注重「專案導向」。也就是說,它不會花太多篇幅去解釋 Arduino IDE 的每一個按鈕是幹嘛的,而是直接丟給你一個有趣的目標,例如「我要用手機控制家裡的電燈」或「我要監測房間的溫濕度並即時上傳到雲端」。這種實作優先的邏輯,才能真正激發學習的熱情。圖形化程式設計的優勢在於,它可以快速建立起「輸入導致輸出」的邏輯觀念,這對於理解物聯網中數據流動的觀念至關重要。我希望這本書不只是教你怎麼寫程式,更能深入淺出地解釋「為什麼」要這樣做,例如,當我們把資料傳送到雲端時,背後涉及到網路協定(可能是 MQTT 或是 HTTP)的基本概念,如果這部分能用類比的方式講清楚,那這本書的價值就非常高了。

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整體來說,這本《輕課程 用Arduino輕鬆入門 物聯網IoT實作應用:使用圖形化motoBlockly程式語言》給我的感覺是「務實且貼近現代學習趨勢」。它精準地抓住了當前電子創客圈對於「快速上手」和「低門檻進入」的需求。它不是在教你成為一名頂尖的軟韌體工程師,而是在給你一把工具,讓你能夠親手做出屬於自己的智慧小玩意。我特別好奇它在「motoBlockly」這個特定平台上的整合程度如何,是否能順暢地處理像是感測器資料讀取、網路連線管理等較為複雜的任務,而無需切換到傳統的程式編輯器。如果這本書真的能如其名,讓讀者在輕鬆愉快的過程中,紮實地掌握 Arduino 介面控制與物聯網數據傳輸這兩大核心技能,那麼它絕對是近期內非常值得購入的入門書籍,能有效避免許多人對電子DIY望之卻步的心理障礙。

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對於我們這些身處數位化浪潮中,卻又害怕被技術潮流拋下的中年人來說,科技產品的「易用性」是選購書籍的關鍵。「輕課程」這個詞彙非常抓人,它暗示著學習曲線會非常平緩,不太需要深厚的數學或物理基礎。我非常看好它在「物聯網 IoT 實作應用」這一塊的著墨。因為現在的物聯網不只是玩具,它已經深入到生活場景,從智慧家電到環境監測,都是實打實的需求。如果這本書能帶領讀者完成一個真正的、可以長期運行的 IoT 專案,那就太棒了。例如,可能涉及如何連接 Wi-Fi 模組,並設定一個簡單的雲端平台(也許是 ThingSpeak 或是 Arduino 自家的 IoT 服務)。這類型的書最怕的就是「為了展示而展示」,做出來的東西華而不實。我期待它能提供一些真正能改善生活的小應用,讓讀者感受到自己手中那個小小的板子,真的擁有了與世界溝通的能力。

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從「圖形化 motoBlockly」這個關鍵字來看,這本書顯然是走在很前端的教學方法。過去我們學單片機都是從純文字程式碼開始,那種對初學者挫折感極大。Blockly 這種視覺化介面,本質上就是把程式邏輯結構用拼圖的方式呈現出來,讓學習過程更直觀、更不容易出錯。這讓我想起小時候玩樂高積木,那種「照著圖紙拼湊出複雜結構」的成就感,我想這本書試圖在軟體編程上複製這種體驗。對於國中、高中生來說,這簡直是最好的啟蒙教材,它能有效地降低他們對資訊科學的恐懼感。如果這本書的配套資源很完整,例如提供所有範例程式碼的拖拉拽檔案,讀者就能直接匯入 motoBlockly 環境進行修改和學習,而不是從零開始打字,那絕對是加分到爆表的設計。

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這本看起來很有趣的書,雖然我手邊沒有實體書可以翻閱,光是從書名和主題猜測,這絕對是為我們這些想踏入 Arduino 和物聯網世界,但又有點「怕怕的」的入門者設計的。特別是強調「圖形化 motoBlockly 程式語言」,這點對我這種程式背景比較薄弱的人來說,簡直是一道光啊!以前看那些複雜的 C++ 程式碼,光是看到分號、括號就頭痛欲裂,更別提那些複雜的函式庫呼叫了。我猜想,這本書應該會用拖拉拽的方式,把複雜的電子學概念和網路通訊的原理,轉化成視覺化的小積木。這樣一來,我們就能專注在「想做什麼」的應用上,而不是被「怎麼寫程式」困住。它可能從最基礎的 LED 閃爍教起,然後一步步帶領讀者連接感測器,最終目標應該是讓我們的自製小裝置能連上網路,接收指令或回報數據。這種由淺入深的教學方式,加上圖形化介面的輔助,我想對於想在週末做點硬體創意的上班族或是對電子科系有興趣的高中生來說,都是一個非常友善的起點。我非常期待它能提供足夠詳盡的電路圖和元件清單,讓讀者不用到處張望尋找資源,真正做到「輕鬆入門」。

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