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小手大創客:IoT、Android和Surveillance專案設計

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內容簡介

  利用物聯網的軟硬體工具,配合教育政策、分享社群等溫床,便能滋養一批又一批的創客,改變並豐富我們的世界!

  ◎物聯網運用與創客DIY的絕佳教材,有效運用軟硬體,便能發揮大創意!
  ◎提供學生、在職進修者、創客社群朋友簡易的教材、教具,從做中學達到最佳效果。
  ◎循序介紹基礎理論、網路工具到實務運用等,學習效果佳。

  作者繼《小物大聯網:Arduino、WiFi和Sensors創客設計》又一衍伸系列作品,強調創意開發的流程,包括功能主題的選取、功能目標的列舉、傳感/促動器的選用、網路傳輸的設定、3D外殼的設計等等,以符合物聯網定義之範圍進行傳感器(Sensor)、促動器(Actuator)、和網路(Network)的應用開發。

  本書是愛蕊科技有限公司為了推廣其科技教育和科技應用的第二本進修學習專書,循序介紹紅外線/超音波傳感器運用、進出監控之智慧保全、網際連線異地監控、3D外殼設計……等主題,並提供十七組教學範例,由於愛蕊科技的教育和應用理念是從做中學,因此本書搭配「愛蕊IoT創意套件組」一起透過實務驗證,可達到最佳的學習效果。

  在無論有線與無線之通訊技術皆已發展相當成熟,但是TCP/IP技術大量從PC、智慧型手機擴展到物聯網裝置,倒是這幾年更顯得蓬勃發展。過去到現在仍然活躍的網內(Intranet)虛擬IP技術,在物聯網的世界更顯重要。因為許多的物聯網裝置仍舊仰賴內部的WiFi無線基地台,才能進入網際網路(Internet),並將資料傳遞出去。因此,我們不但要熟悉網內網路,也要實作網際網路的議題,才能讓應用無遠弗屆。
 

作者介紹

作者簡介

鄭一鴻


  學歷:
  國立台灣大學電機工程學研究所計算機組博士

  專長:
  嵌入式系統設計、手機程式設計、雲端程式設計、物聯網系統設計

  重要經歷:
  成立愛蕊科技公司(2016~迄今)
  各大職訓中心/推廣教育中心/電腦補習班之Android與Java課程講師及作者(2011~迄今)
  新加坡大學短期訪問研究(2010)
  中國文化大學資訊科學系(今稱資訊工程系)專任助理教授(2006~2010)
  倚天資訊高級工程師/專案經理(2001~2005)
  台灣大學電機系助教(1996~2001)

  著作:
  小物大聯網:Arduino、WiFi和Sensors創客設計(2016)
  第一次學Android就上手:從新手入門到專題製作上架(第二版)(2013)
  第一次學Android就上手:從Java程式設計到行動裝置專題製作(附光碟)(2012)
  觸控設計觀念與創意應用(平裝附數位影音光碟)(2011)

  譯作:
  8051微控制器(第四版)(2008)
  IBM PC組合語言與程式設計(附光碟)(2003)
 

目錄

第 壹 篇    創意育成
第01單元    創意午茶    
1.1    從物聯網啟發創意    
1.1.1  動手做中學    
1.1.2  耐心錯中學    
1.1.3  程式作教育    
1.1.4  科學作展示    
1.2    物聯網vs.專題實作    
第02單元    創意工具    
2.1    Arduino IDE    
2.2    Java NetBeans IDE    
2.3    Android Studio IDE    
第03單元    創意物聯    
3.1    基礎物聯    
3.2    創意組合    
3.3    其他組合    

第 貳 篇   網路工具
第04單元    網路協定    
4.1    TCP/IP與Java Socket    
4.2    Android與Java Socket    
4.3    ESP8266與WiFi Socket    
第05單元    QR串接    
5.1    ESP8266連線安卓:以手動設定AP    
5.2    安卓程式自動設定手機AP    
5.3    ESP8266連線安卓:以QR設定AP    
第06單元    網內物聯    
6.1    安卓程式連線WiFi    
6.2    安卓程式掃描QR    
第07單元    雲端分享    
7.1    雲端開關:以CellPos程式讀寫為例    
7.2    雲端表格:以谷歌試算表分享為例    
7.2.1  建立流程    
7.2.2  分享方式    
7.2.3  App產生    
7.2.4  使用目的    
7.3    安卓程式顯示QR    
第08單元    網際物聯    
8.1    智能手機之重力加速傳感器    
8.2    傳感器之畫面更新    
8.3    傳感器之雲端儲存    
8.4    TigerPos.apk其他補充    

第 參 篇   實作應用
第09單元    監控變溫    
9.1    需求分析    
9.2    系統設計    
9.3    系統規格    
9.4    軟體設計    
9.4.1  收集溫度變化上傳雲端    
9.4.2  下載溫度變化進行監控    
第10單元    實作佈局    
10.1    客制化安信可機制雲板用途    
10.2    45x35mm小型麵包板用途    
10.3    傳感器與線材部署    
10.4    外盒對準與固定    
10.5    電池扣之使用    
10.6    創客原型部署    
第11單元    監控變距    
第12單元    實作外盒    
12.1    常見問題集    
附錄 A   愛蕊物聯網創意套件組簡介    
附錄 B   本書程式專案清單    
附錄 C   愛蕊物聯網開發板簡介    
附錄 D   系列書第一冊「小物大聯網」
 

作者序

  本書是愛蕊科技有限公司為了推廣其科技教育和科技應用的第二本進修學習專書,且由於愛蕊科技的教育和應用理念是從做中學,因此本書設計成需要搭配愛蕊科技所推出的「愛蕊IoT創意套件組」一起透過實務驗證,達到最佳的學習效果。

  承上,愛蕊科技期待在教育(Education)和應用(Application)兩個面向盡一點心力,所以就採用E(Edu.)和A(App.)兩個字母代表相關的系列產品名稱。E系列已經上市,而這次第二本專書「小手大創客」屬於兼具教育和應用的AE系列,所搭配的「創客套件組」,包含產品外盒、麵包板、電池扣,以及兩組用來展示遠端監控用的傳感器,拿來偵測空間內人員的動靜變化。

  本書目的是希望讓有心一窺創客DIY領域的學校學生、在職進修者、創客社群朋友,能夠有一項簡易的教材教具在手邊:對於初學者而言,應該是個蠻適合入門的教材,對於學校教師而言,也會是一個不錯的教材教具組合。

  愛蕊科技(Aerael Tech.,網址:aerael.com)的中、英文名稱都來自英文Aerial的諧音,而Aerial的意義則有「空中的」、「天線的」、「俯瞰的」等意思在裡面。這層意義除了希望創意者能經常換個角度看世界以外,也隱含著傳感器上天下地無所不在的趨勢。愛蕊的精神是:不怕青澀的過程,以信心和愛心不斷育成,終至結果。

  在公元第一世紀年間,中東有位智者曾說:「因為房屋都必有人建造,但建造萬物的就是神。」這句話和一位200多年前的學者、威廉‧佩利(William Paley,1743 – 1805),所講的比喻「手錶和它們的製造者」,在歷史上前後呼應,在邏輯上則有異曲同工之妙:總認為一個經過設計、走過創意的作品,不會平白無故產生,其背後必然有一位製造者。

  當然,每個人的觀點或許不同,然而可以確定的事情是,一宗精妙的設計,一項實用的製造,除了讓人讚嘆作品之美好,還能分享創作者的喜悅,甚至藉此改善某些生活品質,或提升某些心靈的境界!

  親愛的讀者,何不一起開始善用並發揮我們的創意,永遠不晚! 

  最後附上本書各單元彼此關係的UML活動圖,供讀者自學或教學時的參考。

  再三叮嚀

  1. 本書讀者最好看過系列第一冊「小物大聯網」,銜接上比較順利。

  2. 本書讀者請不定期瀏覽官方網站 aerael.com 有最新補充與勘誤資訊。

  3. 本書雲端專案免費提供讀者作非商業之用途或改寫,若需要進行商業應用,請另來信洽談,無論硬體和雲端服務,皆有雙贏方案。
 

詳細資料

  • ISBN:9789869336611
  • 規格:平裝 / 104頁 / 17 x 23 cm / 普通級 / 全彩印刷 / 初版
  • 出版地:台灣
 

內容連載

第3單元:創意物聯
 
創意物聯是指運用物聯網元件(Component)或概念,意圖達成創新創意之創作。而提到創意物聯,就不能不提到一個承襲下來的重要概念——嵌入式系統設計(Embedded System Design)。因為這個「先期前輩」的嵌入式概念,正是隱含著創意精神!
 
嵌入式(Embedded)這個中文翻譯得非常好,因為鑲嵌的概念就是一種特殊化、客製化的設計思維,配合精巧的手藝,意圖達成某個(些)特殊的功能需求。之所以需要「特殊」處理,乃是因為一般正常的工具或手段已經無法應付、且或因為成本等現實考量,而不值得拿來應對此特殊需求。因此,嵌入式的過程,無論在設計與實作上,必然造就出不可或缺的創意精神。
 
然而所謂的特殊功能需求,隨著時代的演進通常會有不同的解釋。舉例來說,早期在無線網路(Wireless)的技術和應用不普及的時候,如果能夠以內建(Built-in)或外掛(Mount-on)的方式嵌入無線網路的功能,不論是現今常見的藍芽、WiFi、或ZigBee等模組(Module)技術,都可能成為當代一項特殊的嵌入式系統設計功能!可是對於現代資訊技術(IT)而言,這種鑲嵌功能豈不應該視為「理所當然」?
 
3.1  基礎物聯
 
基礎物聯網傳感器主要分成數位與類比兩大類,而數位模組往往可以簡化為3支針腳,即俗稱的火線、地線、以及訊號線。至於類比模組則通常再增加1支針腳,並搭配控制器上的ADC腳位作類比對數位(Analog-to-Digital)的轉換,而所轉換的數值常見範圍可以從0到1023,也就是210之解析度。本單元採用壁障和光敏傳感器,意圖循序從基礎用法,帶出創意組合應用。
 
促動器模組的部分,則選取蜂鳴器和LED燈作為聲光輸出的元件,如表格3-1所示。由於本單元採用四種傳感/促動器模組作為創意物聯的解說材料,因此先整理表格3-1對元件加以簡介,如果讀者需要取得元件動手實驗,再參考本單元末的參考資料,前往採購。
 
表格3-1中的四塊模組正面照片如圖3-1所示,而基礎的物聯網元件實驗則已經錄製好並上傳Youtube,截圖見圖3-2。有興趣的讀者可以參考文末的網址前往進一步了解[2]。

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