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2017年12月4日 星期一

Arduino簡介

Arduino簡介
version 1:May 9, 2016
version 2:Sep. 16, 2016

  1. 什麼是Arduino

  Arduino是一種開放原始碼的單晶片控制器,使用的程式語言與C語言非常相似,但又不像C語言那麼複雜,即使沒有程式語言的基礎也能很快上手。Arduino的開發板有許多版本,例如mega、yun、nano……等等,最適合初學者使用的應該是uno,也是我們在這學期的課程中採用的開發板。

Arduino_Mega.jpg
Arduino mega 開發板




ArduinoYun.jpg
Arduino yun 開發板



  1. Arduino uno開發板的價格

  由於Arduino是開放原始碼的計畫,因此我們在購買開發板時有很多的選擇:
  • 原廠板:大約800元
  • 副廠板:大約400元
  • 臺灣廠商普特企業自製的playduino:約340元
  • 大陸廠商德飛萊自製的uno rev.3 相容板:約30元人民幣

Arduino_UNO_unpacked.jpg
Arduino Uno 開發板(原廠)


Arduino uno-20160506.jpg
Arduino Uno 開發板(副廠)


飆機器人Arduino入門套件-20160412-06.jpg
Arduino Uno 開發板(臺灣廠商普特企業自製的playduino)


Arduino uno dofly 副廠板-20160506.jpg
Arduino Uno 開發板(大陸廠商德飛萊自製的uno rev.3 相容板)


  1. 為何選擇Arduino

  首先,會選擇Arduino當然是因為開發板價格便宜。除此之外,Arduino有許多感測器模組可以搭配,精準度不會太差,如果是買大陸製的模組,單價大約在100元左右。雖然市面上也有專業的數位化實驗裝置,例如 VernierPASCO,但這類裝置主機售價就要15000左右,每個感測器模組也要價約10000元,實在不是正常的公立學校所能負擔的。以下是我目前認為比較適合用在物理實驗上的模組:
  1. 超音波測距模組 HC-SR04
  2. 三軸加速度計模組 MPU6050
  3. 光感應器模組
  4. 溫度感應器 LM35
  5. 溫、溼度應器
  6. 線性霍爾磁力模組
  7. 麥克風模組
  8. 紅外線接收器
  9. 紅光雷射模組
  10. SD卡模組

超音波傳感器HC-SR04正面.jpg
超音波測距模組 HC-SR04


加速度傳感器MPU6050正面.jpg
三軸加速度計模組 MPU6050


光感應模組-20160509.jpg
光感應器模組


溫度傳感器LM35-20160509.jpg
溫度感應器 LM35


溫溼度傳感器-20160509.jpg
溫、溼度感測器


線性霍爾磁力模組-20160509.jpg
線性霍爾磁力模組


麥克風模組-20160509.jpg
麥克風模組


紅外線接收器-20160509.jpg
紅外線接收器


紅光雷射模組-20160509.jpg
紅光雷射模組


SD卡模組正面.jpg
SD卡模組



  1. 如何將Arduino應用在物理實驗上

  目前的高中物理課程實驗中,測量數據的工具通常需要手動操作,無法由儀器自動讀取並記錄數據,處理數據時相當費時,不過這些都是前人找到的好方法,仍然有值得學習的地方。但如果能利用Arduino的感測器測量數據,再將數據自動回傳到電腦中並存成純文字檔,處理數據時會更方便。甚至可以先將程式寫到Arduino板中,再配合SD卡模組及外接電源,將測到的數據自動存到SD卡中,就可以作為自動監控的裝置。以下是目前想要做的實驗:
  1. 利用超音波測距模組進行滑車實驗
  2. 利用三軸加速度計測量簡諧運動的加速度


  1. 課程安排



  1. 參考書籍

  以下是我自己有讀過的Arduino教科書,當然市面上的選擇還有很多,同學們可以到書店挑一本自己喜歡而且能看懂的書。

  1. 葉難(2014)。Arduino輕鬆入門:範例分析與實作設計。新北市:博碩。
  2. 莊啟晃、黃藤毅、莊雯琇、林可凡(譯)(2014)。Arduino自造者世界:探索電子、編程、人機互動的技術和樂趣。臺北市:碁峰。(Blum, J., 2013)
  3. 陳明熒(2015)。Arduino實作入門與應用。臺北市:松崗。
  4. 謝瑩霖、蔡睿烝(譯)(2014)。給邪惡天才的30個Arduino專題。臺北市:馥林文化。(Monk, S., 2010)


  1. 如何購買開發板及零件

  我通常會在以下三個網站上訂購,後面兩家有實體店面,開在光華商場附近的電子賣場裡。

  1. 飆機器人 http://www.playrobot.com/
    我通常是在這個網站上訂購開發板或感測器。
  2. 源達科技 http://www.yd-tech.com.tw/index.php
    專門販售電子材料及工具的店家,零件選擇最多,但免運費門檻很高,實體店面位於臺北市新生南路一段6號B1台北國際電子廣場內。
  3. 良興購物網 https://www.eclife.com.tw/
    主要是3C賣場,Arduino套件只是其中一小部分,但免運費門檻較低,實體店面位於臺北市新生南路一段6號B1台北國際電子廣場內。

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