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專題智作-任我智製【附範例光碟】

專題智作-任我智製【附範例光碟】

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內容簡介

  這是一本集電路設計、電路板智作、韌體設計、創意組裝等多合一的有趣教材,老師可隨學生的特性,採重點式的選擇教學,例如只要電路設計部分,或電路設計與電路板智作,或韌體設計與創意組裝等組合,不管怎樣,都可深深吸引學生的注意力;本書並連結所需資源,期許學生能主動學習,從自學到智學。

  作者在本書裡應用了第一名的電路設計軟體(Altium Designer)、超優質的電路板智製工具機(禾宇雕刻機)、最流行的韌體發展平台(Keil Vision、Arduino IDE),以及第一線支援的組裝技術(堃喬零件包),引導讀者從自學提升為智學,並能擁有發揮創意的工具與本事。

  全書包含三大專題:
  
  第一章「超可愛的奶油獅」,引導讀者設計並製作一個造型超可愛,會叫、又會跳(燈)的電子寵物。  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;在電路板智製方面,一步步介紹單面板的製作;在韌體設計方面,書中有完整程式可循,老師亦可要求學生修改或擴增功能;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,讓讀者能夠快速學習操作技巧與測試。
  
  第二章「彩虹戰車」帶領讀者設計並製作一個戰車造型,超炫麗的電子玩具。在電路板設計方面,引導讀者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;在電路板智製方面,採雙面板的製作,包括貫孔技術等;在韌體設計方面,書中提供基本款功能,教師也可以用本專題的主角-串列式RGB LED引導學生發揮創意;在測試與組裝方面,介紹LTC-106這個堃喬公司的專屬零件及組裝技巧。
  
  第三章「非常跡車」教讀者設計並製作一個無尾熊造型,超好玩、可循跡、可用手機控制的智走車。. 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,稍微複雜,但讀者會很有成就感;在電路板智製方面,以詳細步驟引導讀者智製一塊雙面板,並應用排版技巧製作四片機構板;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延伸功能,自行發揮創意;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。
  
  本書的內容豐富且詳實,連結了所需資源,是一本能夠讓學生主動學習、從自學到智學的教材。隨書附贈範例光碟,內容包含精彩的教學PPT和三大專題之電路板設計、零件庫、韌體,以及所需的韌體開發工具。作者還在書中說明與相關廠商(禾宇精密科技公司、堃喬公司)聯繫的管道,採用本書做為教科書,老師們將不用再煩惱學生們上課時沉溺於滑手機、打電玩,也不必煩惱找不到輔助資源。
 

目錄

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。

程兆龍•張義和 謹誌2016/02/29
 

詳細資料

  • ISBN:9789864301393
  • 規格:平裝 / 250頁 / 16k / 19 x 26 cm / 普通級 / 雙色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣

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