BMduino進階程式開發: 常用模組篇 | 誠品線上

BMduino進階程式開發: 常用模組篇

內容簡介

內容簡介 本書是「BMduino系列程式設計」的第二本書，主要教導新手與初階使用者之讀者熟悉搭配BMduino開發板網路模組如何透過物聯網架構與雲端平臺與MQTT Broker伺服器之網路通訊技術之範例教學。 接下來從輸入型感測模組開始介紹，接下來介紹氣體感測模組，接下來介紹智慧家庭常用之感測模組，到最後介紹應用情境感測模組，一步一步介紹這些模組之技術概念，如何建立基本電路範例與感測模組專用函式庫之使用與典範範例之介紹，讓讀者閱讀之後可以輕鬆使用本書介紹之所有模組。 BMduino開發板最強大的不只是它的簡單易學的開發工具，最強大的是它網路功能與簡單易學的模組函式庫，幾乎Maker想到應用於物聯網開發的東西，只要透過眾多的周邊模組，都可以輕易的將想要完成的東西用堆積木的方式快速建立，而且BMduino開發板市售價格比原廠Arduino Yun或Arduino + Wifi Shield更具優勢，最強大的是BMduino開發板低廉的價格與Wifi與藍芽模組都可以透過外加方式擴充，更符合物聯網的基本需求，這是今年以來BMduino開發板為何這樣火熱的原因，希望透過這個系列書籍的分享，讓Maker不需要具有深厚的電子、電機與電路能力，就可以輕易駕御BMduino開發板與周邊模組。 筆者很早就開始使用BMduino開發板，也算是先驅使用者，感謝社團法人中華倍創STEAM教育發展協會與倍創科技的支持，本書才得以付梓出版，若沒有這些先進協助，本書無法付梓，所以筆者不勝感激，在本書創作過程，筆者也將所有的感測模組與技術核心教學，都透過YouTube直播與教學簡報書，讀者可以到網址：http: ncnu.arduino.org.tw brucetsao myteachingppt.php，使用這些筆者建立的知識分享的免費資源，更希望讀者可以得到更多的技術學習的機會，讓整個BMduino開發版系列的使用者與社群可以更加茁壯，最後希望筆者可以推出更多的入門書籍給更多想要進入「BMduino開發板」、「物聯網」、「健康醫療」、「AI科技」這個未來大趨勢，所有才有這個系列的產生。

作者介紹

作者介紹 曹永忠 (Yung-Chung Tsao) 國立中央大學資訊管理學系博士， 目前在國立暨南國際大學電機工程學系擔任兼任助理教授與 國立高雄大學電機工程學系擔任兼任助理教授 與社團法人中華倍創STEAM教育發展協會擔任技術顧問， 專注於軟體工程、軟體開發與設計、物件導向程式設計、 物聯網系統開發、Arduino開發、嵌入式系統開發。 長期投入資訊系統設計與開發、企業應用系統開發、 軟體工程、物聯網系統開發、軟硬體技術整合等領域， 並持續發表作品及相關專業著作。 Email：mailto:[email protected] Line ID：dr.brucetsao WeChat：dr_brucetsao 作者網站：http: ncnu.arduino.org.tw brucetsao myprofile.php 影片中程式碼下載區： https: github.com BestModules-Libraries BMduino_Books 臉書社群(Best Modules 倍創科技)： https: www.facebook.com BestModulesCorp Github網站：https: github.com BestModules-Libraries YouTube：https: www.youtube.com @BestModules 蔡英德 (Yin-Te Tsai) 國立清華大學資訊科學系博士，目前是靜宜大學資訊傳播工程學系教授、靜宜大學國際學院院長，主要研究為演算法設計與分析、生物資訊、軟體開發、視障輔具設計與開發。 Email:mailto:[email protected] 作者網頁：http: www.csce.pu.edu.tw people bio.php?PID=6#personal_writing 許智誠 (Chih-Cheng Hsu) 美國加州大學洛杉磯分校(UCLA) 資訊工程系博士，曾任職於美國IBM等軟體公司多年，現任教於中央大學資訊管理學系專任副教授，主要研究為軟體工程、設計流程與自動化、數位教學、雲端裝置、多層式網頁系統、系統整合、金融資料探勘、Python建置(金融)資料探勘系統。 Email: mailto:[email protected] 作者網頁：http: www.mgt.ncu.edu.tw ~khsu

產品目錄

產品目錄 推薦序 自序 自序 自序 目錄 圖目錄 表目錄 BMduino系列 輸入型感測模組 按鈕型輸入感測模組: LED按鍵模組 LED按鍵模組產品說明 LED按鍵模組級聯功能說明 LED按鍵模組官方網站 LED按鍵模組腳位說明 基本模組電路圖 LED按鍵模組函式安裝 測試LED按鍵模組範例 程式流程圖 範例系統測試 測試硬體 16鍵電容式觸控感測擴充板模組 16鍵電容式觸控感測擴充板產品說明 16鍵電容式觸控感測擴充板產品特色 16鍵電容式觸控感測擴充板電路腳位說明 16鍵電容式觸控感測擴充板官方網站 基本模組電路圖 16鍵電容式觸控感測擴充板模組函式安裝 測試16鍵電容式觸控感測擴充板模組範例 程式流程圖 範例系統測試 測試硬體 4鍵與滑條型電容式觸控感測擴充板模組 4鍵與滑條型電容式觸控感測擴充板產品說明 4鍵與滑條型電容式觸控感測擴充板產品特色 4鍵與滑條型電容式觸控感測擴充板電路腳位說明 4鍵與滑條型電容式觸控感測擴充板官方網站 基本模組電路圖 4鍵與滑條型電容式觸控感測擴充板函式安裝 點選工具菜單 測試4鍵與滑條型電容式觸控感測擴充板模組範例 程式流程圖 範例系統測試 測試硬體 4鍵與滾輪型電容式觸控感測擴充板模組 4鍵與滾輪型電容式觸控感測擴充板產品說明 4鍵與滾輪型電容式觸控感測擴充板產品特色 4鍵與滾輪型電容式觸控感測擴充板腳位說明 4鍵與滾輪型電容式觸控感測擴充板官方網站 基本模組電路圖 4鍵與滾輪型電容式觸控感測擴充板函式安裝 測試4鍵與滾輪型電容式觸控感測擴充板模組範例 程式流程圖 範例系統測試 測試硬體 章節小結 氣體感測模組介紹 VOC氣體數位模組 什麼是 VOC？ VOC氣體數位模組產品說明 VOC氣體數位模組產品特色 VOC氣體數位模組腳位說明 VOC氣體數位模組官方網站 基本模組電路圖 VOC氣體數位模組函式安裝 測試VOC氣體數位模組範例 程式流程圖 範例系統測試 測試硬體 酒精檢測模組 什麼是酒精檢測？ 什麼是酒精檢測？ 酒精檢測的原理 酒精檢測可以用來做什麼 酒精檢測模組產品說明 酒精檢測模組產品特色 酒精檢測模組腳位說明 酒精檢測模組官方網站 基本模組電路圖 酒精檢測模組函式安裝 測試酒精檢測模組範例 程式流程圖 範例系統測試 測試硬體 催化燃燒式燃氣偵測模組 催化燃燒式感測原理是甚麼 催化燃燒式燃氣偵測模組產品說明 催化燃燒式燃氣偵測模組產品特色 催化燃燒式燃氣偵測模組腳位說明 催化燃燒式燃氣偵測模組官方網站 基本模組電路圖 催化燃燒式燃氣偵測模組函式安裝 測試催化燃燒式燃氣偵測模組範例 程式流程圖 範例系統測試 測試硬體 二氧化碳偵測模組 什麼是二氧化碳偵測 NDIR 技術優點 ME58M332二氧化碳偵測模組應用情境範例 ME58M332二氧化碳偵測模組與其他氣體模組比較 二氧化碳偵測模組產品說明 二氧化碳偵測模組校準說明 二氧化碳偵測模組產品特色 二氧化碳偵測模組腳位說明 二氧化碳偵測模組官方網站 基本模組電路圖 二氧化碳偵測模組函式安裝 測試二氧化碳偵測模組範例 程式流程圖 範例系統測試 測試硬體 章節小結 智慧家庭感測模組 PIR偵測模組 PIR偵測模組產品說明 菲涅爾透鏡（Fresnel Lens）介紹 PIR偵測模組官方網站 PIR偵測模組腳位說明 基本模組電路圖 PIR偵測模組函式安裝 測試PIR偵測模組範例 程式流程圖 範例系統測試 測試硬體 環境光感測模組 VEML7700環境光感測模組產品說明 VEML7700環境光感測模組技術介紹 VEML7700環境光感測模組官方網站 VEML7700環境光感測模組腳位說明 基本模組電路圖 PIR偵測模組函式安裝 測試VEML7700環境光感測模組範例 程式流程圖 範例系統測試 測試硬體 鐳射測距模組 VL53L1X ToF鐳射測距模組產品核心技術規格與參數 VL53L1X ToF鐳射測距模組產品說明 PIR偵測模組官方網站 PIR偵測模組腳位說明 基本模組電路圖 VL53L1X ToF鐳射測距模組函式安裝 測試VL53L1X ToF鐳射測距模組範例 程式流程圖 範例系統測試 測試硬體 聲音偵測模組 聲音偵測模組產品說明 聲音偵測模組官方網站 聲音偵測模組腳位說明 聲音偵測模組電路圖 聲音偵測模組函式安裝 測試聲音偵測模組範例 程式流程圖 範例系統測試 測試硬體 震動感測模組 MPU-6050震動感測模組產品說明 MPU-6050震動感測模組介紹 MPU-6050震動感測模組官方網站 MPU-6050震動感測模組腳位說明 MPU-6050震動感測模組電路圖 MPU-6050震動感測模組函式安裝 測試MPU-6050震動感測模組範例 程式流程圖 範例系統測試 測試硬體 陀螺儀與加速計模組 陀螺儀與加速計模組產品說明 陀螺儀與加速計模組技術說明 MPU-6050陀螺儀與加速計模組工作原理 陀螺儀與加速計模組官方網站 陀螺儀與加速計模組腳位說明 基本模組電路圖 陀螺儀與加速計模組函式安裝 測試陀螺儀與加速計模組範例 程式流程圖 範例系統測試 測試硬體 土壤濕度感測模組 土壤濕度感測模組產品說明 電容式土壤濕度感測器如何感應水分 土壤濕度感測模組官方網站 土壤濕度感測模組腳位說明 基本模組電路圖 土壤濕度感測模組函式安裝 測試土壤濕度感測模組範例 程式流程圖 範例系統測試 測試硬體 紅外測溫模組 紅外測溫模組產品說明 紅外測溫模組技術原理 紅外測溫模組官方網站 紅外測溫模組腳位說明 基本模組電路圖 紅外測溫模組函式安裝 測試PIR偵測模組範例 程式流程圖 範例系統測試 測試硬體 章節小結 本書總結 作者介紹 附錄 BMduino-UNO腳位圖 BMduino-NANO腳位圖 參考文獻

商品規格

試閱文字

自序 : 推薦序

　　在科技日新月異的時代，微控制器不再只是工程師手中的專業工具，而是每一位創客、學生及開發者理解科技運作的起點。BMduino 開發板正是以此理念為基礎而誕生——秉持開放、易學、可實作的精神，讓更多人能以最直覺的方式，進入電子與程式設計的世界。

　　本書以「從原理到實作」為核心，引導讀者一步步理解 BMduino 的硬體架構、基本電路與驅動邏輯，並透過實際範例，逐步掌握感測、控制、通訊等應用。不同於單純的範例彙集，本教材更重視背後的機制與原理，讓學習不止於模仿，而能融會貫通、靈活創作。

　　本書內容涵蓋從基礎微控制器架構，數位與類比訊號處理，至輸入輸出介面設計，包括GPIO、PWM、ADC 及通訊協定（如I2C、SPI、UART）等核心技術。除此之外，書中還包含實務專案設計流程，協助讀者將理論運用於真實世界的應用，培養問題分析及系統整合能力。

　　學習微控制器實作不僅需要理解程式碼的撰寫，更要掌握硬體特性及其運作原理，這是許多初學者易忽略卻關鍵的環節。BMduino 專為教育及創新應用設計，其開放架構與豐富的周邊擴充性，為學習者提供了理想的平台，兼具實用與擴展潛力。

　　在當今物聯網與智慧自動化迅速發展的浪潮中，擁有扎實的微控制器知識與實作能力，將是每位科技從業者不可或缺的專業技能。期望透過本書，能幫助讀者培養紮實的基礎，激發持續學習的熱情，並啟發無限創意，成為未來科技革新的推動者。

　　本教材特別針對創客及高中職等中等學校學生設計，教學目標著重於培養學生獨立思考與動手實作能力。透過循序漸進的內容安排與豐富專案實例，激發學生對電子與程式設計的興趣，鼓勵他們將創意轉化為具體作品。教材同時兼顧理論基礎與實務操作，使學生能在理解微控制器原理的基礎上，勇於挑戰自我，完成從簡單應用到複雜系統整合的多樣專案，為未來升學和職涯發展奠定堅實基礎。

　　我們相信，透過不斷實作與探索，讀者將能在 BMduino 平台上發揮自身潛力，創造屬於自己的智慧應用。願本書成為你踏上創新之路的良師益友，陪你一起迎接未來科技挑戰，照亮探索電子與程式世界的每一步。

倍創科技股份有限公司總經理 徐人凱

試閱文字

內文 : 輸入型感測模組

本章節筆者主要介紹讀者一些常見的輸入型的感測模組，基本來說，人類是靠手腳、眼鼻與耳……等器官輸入人類感知外界的人、事、物等物件，對於以人為本的單晶片開發板，也是以人為主體輸入為標的的設計基礎，所以大部分輸入到BMduino-UNO/BMduino-Nano單晶片開發板也是以人為主要輸入介質所開發的輸入型感測模組，所以本章節所介紹的也都是人類常見的輸入型感測模組。


按鈕型輸入感測模組：LED按鍵模組

LED按鍵模組BMK22M131是採用Holtek8-bit單晶片HT66F2040開發而成的LED按鍵模組，板上具有一顆紅色LED燈，可同時級聯最多16個模組一起使用，並透過I2C介面來設定、讀取各個按鍵狀態。


LED按鍵模組產品說明

LED按鍵模組BMK22M131具有兩種工作模式：按鍵控制模式、指令控制模式。

⚫按鍵控制模式：按壓按鍵時LED燈亮，鬆開按鍵後LED熄滅。
⚫指令控制模式：LED可以調整亮度（範圍0～255），您也可以讓LED以呼吸燈的效果呈現。

此外，LED按鍵模組BMK22M131產品可以透過設定長按的時長來識別長按與短按，並為長按與短按定義不同的功能。

例如：在設計一個霧化器產品時，太多按鈕不但增加成本，還需要更多的說明書與教育訓練，所以使用更少的按鈕可以降低前面所提及的問題，所以該產品如果設定長按按鈕時可以讓霧化器產品進入休眠狀態，而短按按鈕時可以降低霧化器產品的功率，此外如果將長按按鈕時長設定成2000ms（約1秒鐘）。當使用者按壓按鍵的時間為1500ms（約1.5秒鐘）時，系統可以即時判斷為短按按鈕，此時提高霧化器產品的功率，所以單一按鍵就可以調整霧化器模組的功率與進入休眠狀態（目前一般產品進入休眠狀態則視為關機，而真正的關機（ShutDown）仍然為按壓式或切刀式的端開式開關則更加保險與實用，但是目前大部分電器的關機，如電視、洗衣機…等等之關機大多是進入休眠狀態，因為電子產品進入休眠狀態可以達到幾乎不耗電，而開機時卻異常快速就可以達到開機的目的，因為可以省略電子產品許多初始化參數等設定程序，會讓開機程序更加高效率。

LED按鍵模組BMK22M131上仍然設計一個BMCOM，方便您直接與BMduino-UNO開發板連接使用（例如：BM53A367A）。如果您沒有BMduino-UNO開發板，也可以搭配其他開發板使用（例如：ArduinoUNO等系列產品）。


LED按鍵模組級聯功能說明

LED按鍵模組BMK22M131板上同時也具有SCOM_I與SCOM_O介面，用於級聯多個模組。使用上非常簡單，假設您希望連接兩個BMK22M131一起使用，您只要將第一個模組的SCOM_O介面與第二個的SCOM_I介面連接即可。連接完成後，您可為級聯的模組統一或分別地設定按鍵工作模式與亮度。

LED按鍵模組BMK22M131板上同時也具有SCOM_I與SCOM_O介面，用於級聯多個模組。使用上非常簡單，假設您希望連接兩個BMK22M131一起使用，您只要將第一個模組的SCOM_O介面與第二個的SCOM_I介面連接即可。

連接完成後，就如上圖所示，您可為級聯的模組統一或分別地設定按鍵工作模式與亮度，目前LED按鍵模組BMK22M131產品最多可級聯達16個（對應ID為1～16）。

電路使用時，直接連接BMduino-UNO開發板的模組將作為級聯ID值為1。級聯時請使用2.54mm、雙排、2P、公對公的杜邦線或排針進行串連。要將前一個模組的SCOM_O介面與後一個模組的SCOM_I介面相接，一個一個串聯下去，使用時重點是：必須所有開發板與感測模組都需要在斷電下進行安裝與級聯模組，且必須重新斷電後在上電，級聯的LED按鍵模組BMK22M131產品才會重新電路與內部韌體相互通訊後，才會認識彼此級聯模組與級聯模組總數與級聯模組每一個LED按鍵模組BMK22M131的ID編號。

最佳賣點

最佳賣點 : 本書以BMduino為核心，整合多種感測模組應用，涵蓋按鍵輸入、電容觸控、氣體偵測與智慧家庭感測。內容結合理論說明、電路圖與程式範例，帶領讀者掌握模組安裝、資料讀取與系統測試流程，並延伸至實際應用開發。透過模組化與實作導向，協助快速建立物聯網與嵌入式開發基礎。

活動

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