專題智作－任我智製【附範例光碟】

第一章　超可愛的奶油獅
1-1　瞧！智製任務
1-2　電路板設計
　1-2-1　設計前置作業
　1-2-2　電路圖設計
　1-2-3　電路板設計
　1-2-4　設計輸出
1-3　電路板智製
　1-3-1　智製流程與前置作業
　1-3-2　平面檢測
　1-3-3　線路雕刻
　1-3-4　鑽孔
　1-3-5　成型
　1-3-6　後續處理
1-4　韌體設計
　1-4-1　專案管理
　1-4-2　播歌程式原理
　1-4-3　播歌程式解析
　1-4-4　標頭檔解析
　1-4-5　編譯並產生可執行檔
1-5　組裝與測試
　1-5-1　針腳式LED
　1-5-2　SMD之銲接技術
　1-5-3　針腳式零件之銲接技術
　1-5-4　韌體燒錄技術
　1-5-5　功能測試

第二章　彩虹戰車
2-1　瞧！智製任務
2-2　電路板設計
　2-2-1　設計前置作業
　2-2-2　電路圖設計
　2-2-3　電路板設計
　2-2-4　設計輸出
2-3　電路板智製
　2-3-1　智製前置作業
　2-3-2　槽孔加工設定
　2-3-3　鑽定位孔與鑽孔
　2-3-4　快速貫孔
　2-3-5　定位
　2-3-6　平面檢測
　2-3-7　線路雕刻
　2-3-8　槽孔加工與成型
　2-3-9　後續處理
2-4　韌體設計
　2-4-1　程式解析
　2-4-2　開發程式
2-5　組裝與測試
　2-5-1　認識LTC-106
　2-5-2　銲接與組裝
　2-5-3　韌體下載
　2-5-4　功能測試

第三章　非常跡車
3-1　瞧！智製任務
3-2　電路板設計
　3-2-1　設計前置作業
　3-2-2　電路圖設計
　3-2-3　板形設計
　3-2-4　電路板設計前置作業
　3-2-5　電路板佈線
　3-2-6　設計輸出
　3-2-7　馬達固定片設計
　3-2-8　馬達固定片之設計輸出
3-3　電路板智製
　3-3-1　智製前置作業
　3-3-2　槽孔加工設定
　3-3-3　鑽定位孔與鑽孔
　3-3-4　快速貫孔
　3-3-5　定位
　3-3-6　平面檢測
　3-3-7　線路雕刻
　3-3-8　槽孔加工與成型
　3-3-9　後續處理
　3-3-10　馬達固定片之製作
3-4　韌體設計
　3-4-1　程式解析
　3-4-2　開發程式
3-5　組裝與測試
　3-5-1　認識零組件與組裝
　3-5-2　下載韌體
　3-5-3　關於Koala APP
　3-5-4　功能測試

　　「智製」是以人為主體的製作，是繼第三次工業革命之後，在觀念上的突破，更是邁入第四次工業革命(又稱為工業4.0)的指標。當然，在教育上，馬上要步入教育4.0，所以要擺脫一成不變的框架，讓學生們能應用多種不同的工具、不同的技術，以實現心中的創意思維。
　　
　　在本書裡，將應用第一名的電路設計軟體、超優質的電路板智製工具機、最流行的韌體發展平台，以及第一線支援的組裝技術，讓學生能從自學提升為智學，並能擁有發揮創意的工具與本事。

　　【第一名】

　　Altium Designer當然是第一名的電路設計軟體！老師傅口中的Protel，就是Altium Designer的先前版本。Protel的實用、精巧，早是電路設計界的奇葩，而Altium Designer更加貼心。Altium Designer的功能堪稱第一，除保留Protel原本功能外，使用方法也相同，就算把Altium Designer當成Protel用，還是第一名！況且Altium Designer貼心的功能，更是無人能敵。難怪在不景氣的年代裡，Altium Designer全世界的佔有率仍節節攀升。對於初學者，Altium Designer不但是易學易用的隨身工具，更是就業的必備能力。

　　【超優質】
 　　
　　禾宇精密科技所設計生產的各式自動化精密機具享譽國際，而其電路板雕刻機具有超優質、高CP值的特色。筆者使用電路板雕刻機的經驗超過20年，曾經使用過陸製、日製及德製等電路板雕刻機，不管是操控性、教育訓練、售後服務等，都遠遠不如國產的禾宇雕刻機。國人應對台灣的產業有信心，我們有很多產業都是名揚國際的，特別是電子產業、精密工具機等，往往都超越歐美產品。即便如此，但在學校決定採購機器的人，若沒有實務經驗者，不免會有媚外(自卑)的心態，而造成日後教學老師的困擾。
　　
　　近年來，禾宇精密科技致力於電路板雕刻機的技術研發，並聆聽使用者的聲音與需求，2015年推出EP-42V快刀系列，換刀只要扳一下就好，再也不需要其他工具，且雕刻的效能與速度大增。2016年推出新款自動換刀的EP-auto智刀系列，從此要跟換刀的操作說再見！而在不久的將來，還會推出超夢幻的雲端電路板智製機。當然，禾宇機密科技無法阻止別的國家或廠牌的雕刻機來仿效，但誰也不能阻止禾宇機密科技的創新研發與客戶至上的服務理念。
　　
　　在此無關愛國情節與民族意識，單就使用者與管理者的角度來看，禾宇機密科技確實高人一等。甚至，筆者想要籌辦個電路板智製比賽，以公平、公開的方式由不同廠商提供機具比賽，看看哪台機具最實用。

　　【最流行】
　　
　　在「超可愛的奶油獅」專題裡，以AT89S51為核心，畢竟這顆單晶片縱橫了數十寒暑，至今仍是最典型的單晶片。在此將以8051最流行的Keil Vision開發平台來發展其韌體，而以筆者自行設計的KT89S51線上燒錄實驗板與S51_pgm燒錄程式，來燒錄韌體。
　　
　　在「彩虹戰車」與「非常跡車」專題裡，都以Atmega 328P為核心，這顆單晶片就是目前最流行的Arduino核心。在此將以Arduino IDE開發平台來發展其韌體，再以便宜又好用的Arduino Uno板來燒錄韌體。
 
　　零組件與組裝技術必須跟上時代，在此獲得堃喬公司大力支持(可洽0961011119李俊宏)，並提供實用的零組件、組裝技術與服務，讓學生能接觸到第一線的零組件與組裝技術。此外，還提供這三個專題的完整理零件包，包括零組件、韌體等，這三個零件包如下：

　　1. 超可愛的奶油獅的零件包編號為KT-HAPPY Lion。
　　2. 彩虹戰車的零件包編號為KT-Rainbow Tank。
　　3. 非常跡車的零件包編號為KT-iCar。

　　基本上，在書中將三個專題分置於三章，如下：

　　【第一章】
　　
　　本單元之目的是設計並製作一個造型超可愛，會叫、又會跳(燈)的電子寵物，其中包括下列部分：
　　1. 在電路板設計方面，強調基本電路設計能力與非典型的造型設計，內容詳盡、按部就班，足以讓學生自行學習。
　　2. 在電路板智製方面，一步步介紹單面板的製作，不需老師講解，學生也能自行學習。若沒有禾宇電路板雕刻機，則可購買含有電路板的零件包。另外，也能以自行設計的電路板，單一設計只要有50片以上，可請堃喬公司代工生產測試板。
　　3. 在韌體設計方面，老師可循書中程式，進一步講解，並要求學生修改或擴增功能。
　　4. 在測試與組裝方面，本章以大量圖說介紹零組件，並演練其組裝技巧，特別是在銲接方面，讓學生能夠快速學習操作技巧與測試。

　　【第二章】
　　
　　本單元之目的是設計並製作一個戰車造型，超炫麗的電子玩具，其中包括下列部分：
　　1. 在電路板設計方面，將以兩張電路圖建構電路板，特別強調電路板的造型設計，與特殊佈線技巧。同樣的，整個設計步驟都詳加敘述，只要按步驟操作，就可設計一塊超乎想像的電路板！當然，依據本書的說明，學生絕對可自行學習。
　　2. 在電路板智製方面，在此將採雙面板的製作，包括貫孔技術等。同樣的，若沒有禾宇電路板雕刻機，則可購買含有電路板的零件包。若要少量(50片以上)生產自行設計的電路板，也可委託堃喬公司處理。
　　3. 在韌體設計方面，書中提供基本款功能，而本專題的主角－串列式RGB LED可玩的可多了！老師可引導學生發揮創意，學生也會興致高昂。
　　4. 在測試與組裝方面，在此特別介紹LTC-106，這個零件屬於堃喬公司的專屬零件，非常有意思。堃喬公司也特別提供這個零件的相關資料，以及組裝技巧。畢竟本專題裡，採用了20個LTC-106，每個LTC-106有4支腳，還蠻密的，在銲接方面，有點挑戰。

　　【第三章】
　　
　　本單元之目的是設計並製作一個無尾熊造型，超好玩、可循跡、可手機控制的智走車，其中包括下列部分：
　　1. 在電路板設計方面，應用四張電路圖建構一塊雙面板，另外也設計一塊無電氣作用的機構板。本專題的電路板設計稍微複雜，但頗有成就感，學生會很喜愛，且會主動學習。
　　2. 在電路板智製方面，在此要智製一塊雙面板，並應用排版技巧製作四片機構板。而每個步驟都很詳實，不需老師多講解，學生也能自行學習。若沒有禾宇電路板雕刻機，則可購買含有電路板的零件包。若要少量(50片以上)生產自行設計的電路板，也可委託堃喬公司處理。
　　3. 在韌體設計方面，本專題可發揮的空間很大，除可使用書中的程式外，還有很多裝置可用，還可配合手機APP，延伸非常跡車的功能！可牢牢吸住學生的注意力，並自行發揮創意。
　　4. 在測試與組裝方面，本章從概念規劃開始，逐步設計並考量到組裝問題。特別是機構的零組件，其組裝技巧與注意事項，可讓電機/電子科系的學生建立概念，並快速學習操作技巧與測試。

　　在計畫撰寫本書之初，找了很多老師與朋友幫忙，提供不少意見與資源，大家共同的心願，就是做出一個能夠吸引學生的教學內容。讓老師不用煩惱學生沉溺於滑手機、打電玩，也不必煩惱找不到資源或不知如何教學。為此，我們連結所需資源，並以能夠讓學生主動學習，從自學到智學。2016年初，我們做到了，當然要感謝所有參與的人士，以及採用本書的老師們。雖然本書的內容豐富且詳實，但難免顧此失彼，期待先進前輩們不吝指正，讓本書更臻完美。