超圖解 Python 物聯網實作入門：使用 ESP8266 與 MicroPython


	本書是創客教學經典《超圖解 Arduino 互動設計入門》的姊妹作。是一本結合 Python 語言、電子電路、微電腦控制和物聯網相關技術的入門書。　　Python 無疑是近年最受注目的通用型程式語言。它的語法簡單易學。不僅智慧型手機、個人電腦到網路雲端應用平台都支援 Python 程式。應用領域更遍及系統工具、網路程式、數值分析到人工智慧。而開放原始碼的 MicroPython 專案。更讓 Python 程式可以在拇指大小的微電腦控制器上執行。直接控制硬體或開發物聯網專案。就連歐洲太空總署也將 MicroPython 應用在控制太空載具上。MicroPython 支援多種 32 位元控制板。本書採用的是內建 Wi-Fi 無線網路、創客一致公認價美物廉 C/P 值超高的 ESP8266 系列控制板。　　本書的目標是讓沒有電子電路基礎。對微電腦、電子 DIY 及物聯網有興趣的人士。也能輕鬆閱讀、認識 Python 語言。進而順利使用 Python 與 ESP8266 控制板完成互動應用。因此。實驗用到的電子、電路組裝和 Python 程式觀念。皆以手繪圖解的方式說明。為了方便讀者進行實驗。書本裡的電路都採用現成的模組。並搭配圖解說明。讓讀者不單只會照著接線。也能理解電子模組背後的原理。進而能靈活改造應用並實踐自己的想法。　　本書範例豐富多元。包括自動吃錢幣存錢筒、雷射槍玩具標靶、電流急急棒遊戲、拍手聲音感應開關、GPS 軌跡追蹤、遠端手機遙控家電、遠端遙控電子調光器、物聯網雲端資訊儀表板、MQTT 即時氣象資訊推送系統等等。既能學習各項技術。又可創造實用有趣的成果。本書特色　　□ 用最夯的 Python 語言學寫程式　　□ 用最超值的 ESP8266 控制板學物聯網　　□ 用最易懂的超圖解學電子電路　　□ 人人都能化身創客自造各種智慧應用


	目錄第 1 章認識 MicroPython 與 ESP8266 控制板 1-1 認識 MicroPython、pyboard 和 ESP8266 控制板 1-2 認識程式語言 1-3 在個人電腦上安裝 Python 3.x 版本 1-4 WEMOS D1 mini 和 NodeMCU 控制板簡介 1-5 下載與燒錄 MicroPython 韌體 1-6 透過終端機操控 MicroPython 控制板 1-7 MicroPython 和 Arduino 的程式開發流程比較動手做 1-1 用 Python 控制 LED 閃爍第 2 章認識電子零件、工具與基礎焊接 2-1 電壓、電流與接地 2-2 電阻 2-3 電容 2-4 二極體 2-5 發光二極體（LED） 2-6 看懂電路圖 2-7 微控制板和實驗電路的電源供應器 2-8 電子工作必備的量測工具：萬用電錶動手做 2-1 測量電阻或電容 2-9 麵包板以及其他電子工具第 3 章 MicroPython 基本操作 3-1 MicroPython 程式設計基礎 3-2 使用迴圈執行重複性質的工作動手做 3-1 使用 while 執行已知次數或無限重複的工作 3-3 MicroPython 的互動解譯器模式（REPL）操作說明 3-4 上傳程式檔到 ESP8266 控制板 3-5 負載的接法：源流與潛流動手做 3-2 自行連接 LED 3-6 用歐姆定律計算出限流電阻值第 4 章開關電路 4-1 認識開關 4-2 開關電路與上/下拉電阻動手做 4-1 用麵包板組裝開關電路 4-3 改變程式流程的 if 條件式動手做 4-2 LED 切換開關動手做 4-3 用 RC 電路消除開關彈跳訊號 4-4 電容式觸控開關動手做 4-4 使用觸控開關模組製作 LED 開關第 5 章 Python 程式設計基礎 5-1 變數與資料類型 5-2 建立自訂函式 5-3 自訂程式庫與常數定義 5-4 處理文字訊息：認識字元與字串資料類型 5-5 列表（List）類型 5-6 元組（Tuple）與其他循序型資料操作指令 5-7 字典（Dictionary）類型 5-8 認識數字系統第 6 章 Wi-Fi 無線網路 6-1 認識無線區域網路與 Wi-Fi 6-2 從網頁瀏覽器操作 MicroPython 控制板 6-3 設定 ESP8266 以 STA（基站）模式連接無線網路 6-4 修改 boot.py 檔、開機自動連線 6-5 其他網路相關指令 6-6 bytes（位元組）類型與字元編碼第 7 章序列埠通信 7-1 並列與序列通訊簡介 7-2 DHT11 數位溫濕度感測器動手做 7-1 製作數位溫濕度計 7-3 認識 UART 序列埠 7-4 建立 UART 序列通訊程式物件動手做 7-2 連接 GPS 模組 7-5 認識 NMEA 標準格式與獲取 GPS 的經緯度值第 8 章數位調節電壓強弱與全彩 LED 控制 8-1 使用 Timer（計時器）定時執行程式動手做 8-1 使用定時器閃爍 LED 8-2 使用 try...except 捕捉例外狀況 8-3 用匿名函式（lambda）改寫閃爍 LED 程式 8-4 數位調節電壓變化動手做 8-2 呼吸燈效果 8-5 控制全彩 LED 動手做 8-3 控制 RGB 全彩 LED 8-6 旋轉編碼器動手做 8-4 連接旋轉編碼器與 ESP8266 控制板動手做 8-5 使用旋轉編碼器調整 LED 色彩 8-7 WS2812 彩色 LED 模組與燈條動手做 8-6 調控 WS2812 的色彩動手做 8-7 跑馬燈效果第 9 章電晶體與蜂鳴器和直流馬達控制 9-1 認識電晶體元件 9-2 發音體和聲音動手做 9-1 發出警報聲響動手做 9-2 電流急急棒 9-3 彈奏音樂動手做 9-3 演奏一段瑪莉歐旋律 9-4 認識直流馬達動手做 9-4 電晶體馬達控制與調速器第 10 章控制伺服馬達 10-1 認識伺服馬達動手做 10-1 伺服馬達的控制程式 10-2 自訂類別：遠離義大利麵條動手做 10-2 編寫控制伺服馬達的自訂類別動手做 10-3 吃錢幣存錢筒 10-3 繼承：建立子類別動手做 10-4 隨機轉動標靶第 11 章類比信號處理 11-1 讀取類比值動手做 11-1 讀取類比值並調控 LED 亮度 11-2 認識光敏電阻與分壓電路動手做 11-2 使用光敏電阻製作小夜燈 11-3 壓力感測器與彎曲感測器 11-4 熱敏電阻動手做 11-3 使用熱敏電阻測量溫度動手做 11-4 雷射槍玩具標靶 11-5 電容式麥克風元件與聲音放大模組動手做 11-5 拍手控制開關動手做 11-6 拍手控制開關改良版第 12 章 I2C 介面：連接週邊與擴充 ESP8266 的類比輸入埠 12-1 認識 I2C 介面 12-2 類比轉數位（ADC）的專用 IC 介紹動手做 12-1 連接 PCF8591 類比轉數位模組和 I2C 介面動手做 12-2 自製二軸雲台（機械手臂） 12-3 使用 OLED 顯示器顯示文字訊息動手做 12-3 使用 ssd1306 程式庫操控 OLED 模組 12-4 自訂顯示圖像動手做 12-4 在 OLED 上顯示自訂符號 12-5 使用 LCD Assistant 軟體轉換圖像動手做 12-5 在 OLED 顯示動態溫濕度值第 13 章超音波距離感測器與 I2C 直流馬達驅動控制板實驗 13-1 認識超音波動手做 13-1 使用超音波感測器製作數位量尺 13-2 建立超音波自訂類別與發出自訂例外錯誤動手做 13-2 超音波距離控制燈光亮度 13-3 控制馬達正反轉的 H 橋式馬達控制電路 13-4 WEMOS 馬達擴展板動手做 13-3 自動迴避障礙物的自走車 13-5 用 MicroPython 改寫 WEMOS 原廠的 Arduino 馬達驅動程式庫 13-6 位移和邏輯運算子第 14 章製作 GPS 軌跡記錄器 14-1 讀取與設定本機時間動手做 14-1 在 OLED 螢幕顯示 GPS 定位的台北時間 14-2 使用 os 程式庫操作檔案 14-3 建立與寫入檔案 14-4 輪詢 VS 中斷動手做 14-2 使用中斷要求開、關 LED 動手做 14-3 建立儲存 GPS 紀錄的 CSV 格式檔案 14-5 在谷歌地圖呈現 GPS 移動軌跡第 15 章 SPI 介面控制：LED 矩陣和 MicroSD 記憶卡 15-1 LED 矩陣元件 15-2 認識 SPI 介面與 MAX7219 IC 動手做 15-1 組裝 LED 矩陣電路 15-3 顯示單一矩陣圖像動手做 15-2 在 LED 矩陣上顯示音符圖像動手做 15-3 在終端機顯示矩形排列的星號動手做 15-4 LED 矩陣動畫與多維序列資料程式設計動手做 15-5 連接 MicroSD/SD 記憶卡第 16 章網路程式基礎入門 16-1 認識網路與 IP 位址 16-2 網域名稱、URL 網址和傳輸協定 16-3 網路的連線標準與封包 16-4 使用 Socket 建立網路通訊程式動手做 16-1 使用 Socket 建立一對一通訊程式 16-5 認識網頁與 HTML 16-6 認識 HTTP 通訊協定動手做 16-2 連結網站的用戶端程式 16-7 認識 HTTPS 加密連線第 17 章物聯網應用初步 17-1 建立網站動手做 17-1 建立網站伺服器動手做 17-2 動態顯示溫濕度資料動手做 17-3 讀取並顯示 HTML 網頁和圖像 17-2 認識 ThingSpeak 物聯網雲端平台 17-3 透過查詢字串傳遞資料動手做 17-4 用 urequest 程式庫上傳資料到 ThingSpeak 平台 17-4 使用 POST 方法傳遞資料 17-5 解析查詢字串動手做 17-5 搭配互動網頁介面的燈光調控器 17-6 控制家電開關動手做 17-6 使用繼電器控制家電開關第 18 章物聯網應用 18-1 網路應用程式訊息交換格式：XML 與 JSON 動手做 18-1 讀取 JSON 格式的世界各地天氣資料動手做 18-2 在 OLED 螢幕顯示氣象資訊 18-2 認識 MQTT 動手做 18-3 使用 ESP8266 發布資料到 ThingSpeak MQTT 伺服器動手做 18-4 訂閱 ThingSpeak MQTT 訊息 18-3 ESP8266 微控器的即時鐘（RTC）動手做 18-5 透過網際網路更新時間 18-4 超低功耗的深度睡眠模式動手做 18-6 進入深度睡眠與喚醒微控器動手做 18-7 自動睡眠、喚醒並上傳資料到 ThingSpeak 平台附錄 A uPyCraft 與 Tera Term 使用說明 A-1 uPyCraft 整合開發工具使用說明 A-2 使用 Tera Term 終端機軟體附錄 B 編譯客製化的 MicroPython 韌體 B-1 在 Windows 10 系統中安裝與執行 Linux 工具軟體 B-2 交叉編譯 MicroPython 韌體 B-3 從 Linux 環境複製檔案到 Windows 環境 B-4 建立客製化的 MicroPython 韌體