輕課程 micro:bit與iMoto BitRacer智慧車完美結閤線迷宮競賽-使用MakeCode程式設計-最新版-附MOSME行動學習一點通：診斷．評量．影音．擴增．加值 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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蘇景暉

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《數位時代下的創意實踐：從零開始的物聯網與編程基礎》 第一章：現代科技的基石——物聯網（IoT）概論與核心概念 本章旨在為讀者建立對當前科技浪潮中最核心概念之一——物聯網（IoT）的全麵理解。我們將深入探討IoT的定義、歷史演變，以及它如何滲透並重塑我們生活的方方麵麵，從智慧傢庭到工業自動化。 1.1 物聯網的定義與範疇界定 首先，明確界定物聯網（Internet of Things）的內涵。它不僅僅是設備連網，更涉及數據的採集、傳輸、分析與決策的閉環係統。我們將分析構成一個完整IoT生態係統的四大關鍵要素：感知層（感測器與緻動器）、網絡層（連接協議與數據傳輸）、平颱層（數據管理與雲端服務）以及應用層（麵嚮用戶的服務與介麵）。 1.2 驅動IoT的關鍵技術堆疊 深入探討支撐現代IoT架構的幾項核心技術。這包括低功耗廣域網路（LPWAN）技術（如LoRaWAN、NB-IoT）的特性與適用場景；邊緣計算（Edge Computing）的必要性及其在低延遲環境中的優勢；以及數據安全與隱私保護在物聯網環境中的挑戰與對策。 1.3 嵌入式係統與微控製器入門 理解IoT設備的「大腦」至關重要。本章將介紹嵌入式係統的基本架構，重點區分微控製器（MCU）與微處理器（MPU）的差異。讀者將初步認識不同類型MCU的性能指標、記憶體配置（RAM/Flash）以及I/O介麵（如GPIO、UART、SPI、I2C）在實際硬體設計中的作用。 第二章：軟體定義世界——現代編程語言與開發環境 本章聚焦於現代數位創作的工具箱，特別是那些在嵌入式和快速原型開發中扮演重要角色的編程工具。 2.1 現代化積木式編程思維（Block-Based Programming Paradigm） 介紹視覺化、積木式編程的核心優勢，它如何降低初學者的入門門檻，並專注於培養邏輯思維而非語法細節。探討這類編程環境如何有效地將複雜的硬體操作抽象化，使開發者能專注於應用邏輯的實現。內容將涵蓋流程控製（循環、條件判斷）、變數管理以及函數調用的基礎原理。 2.2 C/C++ 語言在低階控製中的基礎應用 儘管積木式編程便於快速上手，但要達到更高階的性能優化和複雜演算法的實現，C/C++語言的掌握不可或缺。本章將提供C語言在微控製器環境中的基礎語法迴顧，包括指標（Pointers）的理解、記憶體分配的基礎概念，以及如何編寫高效能的底層驅動程式碼。重點在於理解編譯器如何將高階指令轉換為機器碼。 2.3 開源硬體平颱生態係統概述 廣泛概述當前流行的幾種開源硬體平颱（如基於AVR、ARM Cortex-M架構的開發闆）。分析不同平颱在處理能力、功耗、外設支持以及社群資源上的優劣勢，幫助讀者根據項目需求進行平颱選型。 第三章：電子學與電路基礎實務 要有效控製硬體，必須具備紮實的電子學基礎知識。本章將從實用角度齣發，講解必要的電學原理和實作技巧。 3.1 直流電路分析與元件識別 復習歐姆定律、剋希荷夫定律（KCL/KVL）在簡單電路中的應用。深入介紹幾種關鍵被動元件（電阻、電容、電感）的特性，以及如何使用萬用錶進行準確測量和故障排除。特別強調電阻分壓器的設計與應用。 3.2 數位與類比訊號的交互作用 區分數位訊號（高/低電平）與類比訊號（連續電壓變化）。講解如何使用數位I/O進行基本控製（如LED開關），並介紹類比數位轉換器（ADC）和數位類比轉換器（DAC）在傳感器數據採集和輸齣控製中的核心作用。 3.3 基礎驅動電路與介麵保護 討論如何安全地驅動高電流負載（如馬達、繼電器）。介紹電晶體（BJT/MOSFET）作為開關的原理，並探討二極體在反嚮電動勢保護中的必要性。這部分內容著重於避免因電流過大而損壞微控製器。 第四章：數據採集與感測器整閤技術 本章專注於如何將現實世界的物理現象轉化為可供計算機處理的數位數據。 4.1 溫度、光線與距離感測原理 詳細分析幾種常見感測器的物理原理： 溫度感測： 探討熱敏電阻（Thermistor）與數位溫度感測器（如DS18B20）的讀取差異與精度考量。 光線感測： 光敏電阻（LDR）與光電晶體管的特性麯線分析。 距離感測： 超音波測距模組（Time of Flight, ToF）的工作機製及抗乾擾技巧。 4.2 通訊協議在多模組係統中的應用 深入講解串列通訊（UART/USART）用於點對點通信的架構；I2C協議如何實現多設備地址尋址；以及SPI協議在需要高速數據傳輸場景中的優勢。學習如何正確初始化和調用這些介麵的驅動庫。 4.3 數據清洗與校準技術 原始感測器數據往往充滿雜訊。本章將介紹基本的數據處理方法，包括移動平均濾波法（Moving Average Filter）和簡單的線性轉換，以提高數據的可靠性，為後續的決策製定打下基礎。 第五章：控製理論的初步實踐：PID控製器簡介 對於需要精確穩定的控製係統，例如保持平衡或穩定速度，僅靠開關控製是不夠的。本章引入控製工程的核心概念。 5.1 開環與閉環控製係統的區別 解釋反饋（Feedback）在自動控製中的決定性作用，並定義係統的誤差（Error）。 5.2 比例-積分-微分（PID）控製器的基本邏輯 詳細解析PID控製器的三個參數（Kp, Ki, Kd）各自對係統響應的影響：比例項處理當前誤差，積分項消除穩態誤差，微分項預測未來誤差趨勢。提供如何通過試錯法或Ziegler-Nichols方法進行初步參數整定的實用指南。 5.3 數位化PID的實現 探討如何在微控製器環境下，使用定點數或浮點數高效地計算離散時間的PID算法，並將控製輸齣（Duty Cycle或PWM值）應用於緻動器。 第六章：專案實作導嚮：構建自主移動平颱（無關特定競賽車輛） 本章將引導讀者利用前述知識，設計和實現一個具備基本移動和環境感知能力的自主機器人底盤。 6.1 伺服與直流馬達驅動機製 分析不同類型馬達的特性（扭矩、轉速）。重點講解如何使用H橋驅動晶片（如L298N或更先進的馬達驅動器）來控製直流馬達的速度（通過PWM）和方嚮。 6.2 基礎運動學與裏程計（Odometry） 探討如何利用編碼器（Encoder）精確測量馬達轉速，進而計算車輛的行駛距離和轉嚮角度。建立一個簡單的兩輪差速驅動模型的運動學描述。 6.3 係統整閤與除錯流程 指導讀者如何將感測器數據、控製算法與馬達驅動模組整閤到一個統一的控製迴路中。強調係統級的故障排除流程，包括硬體連接驗證、通訊診斷、以及軟件邏輯調試的標準化步驟。 結語：邁嚮進階自動化與未來視野 總結所學，強調從基礎電子學、編程邏輯到控製理論的完整學習路徑。鼓勵讀者將所學知識應用於更廣泛的嵌入式係統和物聯網應用開發中，例如智慧傢居監測、環境數據記錄或簡單的自動化機器人設計。

评分☆☆☆☆☆

從實用性的角度來看，這本書的價值鏈設計得非常完整。它不僅止步於教會你如何編寫程式碼，而是將整個學習過程導嚮一個具體的、具有競爭性的目標——迷宮競賽。這種「以賽促學」的模式，極大地激發瞭我的好勝心和實踐慾望。當你設定瞭一個明確的挑戰（例如：如何在最短時間內跑完這個迷宮），所有的學習內容都會被賦予一個實實在在的意義。書中對於如何優化演算法以提升速度、如何處理光感應器的邊緣判讀誤差等細節的討論，都直接服務於這個最終目標。這種高度的目標導嚮性，讓我不會在學習的過程中迷失方嚮，每一章節的學習都像是為最終決戰進行的戰術演練。我認為，對於想將所學知識真正落地應用的人來說，這種貼近實際競技需求的教材，遠比純理論的書籍來得有吸引力。

评分☆☆☆☆☆

坦白說，我一開始對這類結閤硬體與軟體的教學書是抱持著懷疑態度的，總覺得很多市麵上的成品都隻停留在「會動就好」的錶麵工夫，真正深入底層原理的探討就顯得力不從心。然而，這本書在講解核心概念時，展現齣來的深度確實讓我驚艷。它並沒有滿足於隻教你「複製貼上」程式碼，而是花瞭大篇幅去解析為什麼某些邏輯結構會比另一種更有效率，或者在特定情境下，感測器數據如何被最佳化處理。這種對於「為什麼」的追根究柢，對於想要培養獨立思考能力的學習者來說，是極其寶貴的養分。我可以感覺到，編者絕對是業界資深玩傢，他們傳授的不僅是技術層麵的知識，更包含瞭在實際競賽或專案中會遇到的各種「眉角」和陷阱規避之道。這使得這本書的內容更像是一份濃縮的實戰經驗分享，而非空泛的教科書理論，這份厚實感，讓我覺得物超所值，絕對值得反覆翻閱，每次都會有新的體悟。

评分☆☆☆☆☆

另外，不得不提的是這本書在後續擴展和評量機製上的設計，展現瞭超越一般教材的思維。它並沒有把學習終點設定在「完成專案」就畫下句點，而是加入瞭如「行動學習一點通」這樣的模組，這似乎是為瞭確保學習成果能夠被有效地檢視和驗證。這種評量機製並非隻是單純的考試，更像是一種階段性的能力檢核，讓你清楚知道自己在哪個環節還需要加強。更棒的是，書中似乎有引導讀者思考如何將現有的基礎，應用到更廣泛的物聯網（IoT）或其他進階的機器人應用上。這種「學完此書，你能走得更遠」的規劃，讓這本書的投資報酬率大大提高。它不是一本學完就束之高閣的工具書，而是一個不斷引導你探索新領域的起點，這種長遠的視野，是許多快餐式教學內容所無法比擬的。

评分☆☆☆☆☆

這本電子書的排版和設計，說真的，看得齣來是用心經營過的。光是從目錄的編排，就能感受到作者群在結構化知識這塊下瞭不少工夫。他們沒有把所有東西一股腦塞給你，而是採取瞭一種漸進式的教學方法，這一點對於從來沒接觸過這類主題的新手來說，簡直是救命稻草。我個人是比較偏好那種能夠提供完整脈絡的教材，而不是零散的知識點堆疊。這本書在這一點上做得相當到位，它把理論基礎、硬體操作、軟體邏輯，到最後的實作競賽，每一個環節都處理得井然有序。特別是針對初學者，書中對於許多專有名詞的解釋，都不會過於學術化，而是用比較貼近生活、甚至有點「接地氣」的方式來闡述，這讓人在閱讀的過程中不太容易感到壓力。而且，書籍中穿插的那些圖解說明，清晰度高到讓人忍不住想立刻動手試試看。那種手把手的帶領感，讓原本對電子、程式設計有點畏懼的讀者，都能鼓起勇氣去嘗試，這纔是真正好的教材價值所在，它打破瞭技術的門檻，讓更多人願意跨進來探索這個有趣的領域。

评分☆☆☆☆☆

這套書在多媒體輔助資源的整閤方麵，做得可圈可點，這點對於現今習慣視覺化學習的颱灣讀者來說，簡直是必須品。光是靜態文字和圖片，有時候確實難以完全掌握複雜的電路連接或程式碼的執行流程。但這本書巧妙地將那些需要動態展示的環節，連結到外部的影音資源，讓學習的體驗從單嚮的閱讀，轉變成多維度的互動。我尤其欣賞它在故障排除（Troubleshooting）部分的處理方式，當學生遇到程式碼怎麼跑都齣錯的窘境時，書中引導的診斷流程，搭配上影片示範，往往能讓人茅塞頓開。這種「即時解惑」的設計，大大降低瞭學習過程中容易產生的挫摺感。它讓學習不再是孤軍奮戰，彷彿隨時有一位經驗豐富的老師在旁邊指導你如何一步步釐清問題所在，這對於自學者的信心建立，有著不可替代的正麵效益。