小手大創客

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]。
首先是利用3-pin數位壁障傳感器模組進行實驗，當模組元件和開發板完成連接時，就可以上傳Arduino程式到開發板進行測試。3-pin分別是Vcc、Gnd、Out（火線、地線、資料線）。此時可用手邊的物品，例如直尺，當作障礙物靠近壁障傳感器。一旦障礙物出現在感測範圍之內，傳感器模組上的燈號就會亮起，離開則會熄滅。
其次是以4-pin 類比光敏傳感器模組進行實驗。此時可用手邊的物品或直接用手，當作遮蔽物遮蔽光敏傳感器。一旦遮蔽物產生遮蔽，傳感器模組上的燈號就會熄滅，遮蔽物離開則會亮起。至於如何上傳Arduino程式到開發板之步驟詳情，請讀者參考第一冊書籍，在此不再重複贅述。
最後是聲光促動器雙模組實驗。它是利用3-pin無源蜂鳴器和4-pin七彩LED燈雙模組加以進行的。3-pin一樣是Vcc、Gnd、I/O（火線、地線、資料線），4-pin則是Gnd、R、G、B（地線、紅、綠、藍）。
由於聲光促動實驗需要提出一個事件模擬觸發聲光的動作，正好愛蕊開發板上預留一顆按鈕且預設接在第4號腳位上，因此我們可以安排當手指按住開發板上的這顆按鈕時，就會促動警示音和白光，離手則聲光皆停止。

3.2 創意組合
有了3.1小節的基礎演示，就能進一步作1+1的創意組合。其實這一小節的兩個範例也曾經出現在第一冊的最後一個單元，分別是倒車警示和自動照明兩個主題應用。
特別一提的是，雖然在此的倒車警示受限於壁障傳感器的感測範圍過小，充其量只能作為玩具車的倒車警示應用，然而，一旦讀者完成第10單元針對超音波測距傳感器的學習，就能立馬升級成為真實車輛的倒車雷達應用。
另外，筆者也特別針對這兩組應用，也就是3.1節所介紹的的壁障傳感器與光敏傳感器，分別加以促動聲光的兩個主題情境，繪製了圖3-3和3-4相應的線路圖作為參考（圖3-3借用IR圖示代替壁障器），有助於一目了然。
其中所採用的Fritzing是個開源的，免費的軟體，因此除了免費方案以外，也開放捐款贊助的部分。Fritzing是一個致力於創造性地運用所有人都可以使用之電子產品的非營利組織，有興趣的讀者可以試試這個軟體。


　

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。...

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：http://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。

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...

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」

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...