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    5. Arduino 電子秤設計與製作(The Design and Development of an Electronic S...
    知識速成系列

    Arduino 電子秤設計與製作(The Design and Development of an Electronic Scale by Arduino)

    Author 曹永忠、許智誠、蔡英德
    Publisher 建國老師的小書鋪(渥瑪數位) /渥瑪數位有限公司
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    Released
    2024/11/13
    Language
    Traditional Chinese
    File format
    PDF (10MB), fit in large screen and Pubook
    Pages
    233
    ID
    43508
    ISBN
    9789868936027
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    科技發達今日,資訊科技日新月異,許多資訊科技相關的科技人,在十倍速的時代中,每天被壓力擠壓著生活品質,為了追逐最新的科技與技術,不惜焚膏繼晷日夜追趕,只怕追趕不上,就被科技洪流所淘汰,造成許多年輕的科技菁英不到老年,個個都是一高、二高、甚至三高皆有,嚴重的甚至過勞死,對於社會造成人才的損失。
    隨著綠色革命,是否在這知識經濟時代,也該有個知識的綠色革命。本系『知識速成系列』由此概念而生,面對越來越多的知識學子,為了追趕最新的技術潮流,往往沒有往下紮根,去了解許多技術背後所必須醞釀的基礎知識,追求到許多最新的技術邊緣,往往忘記了如果沒有配套的科技知識基礎,所學到的科技知識,在失去這些科技基礎的資源支持之下,往往無法產生實際生產效力。
    例如:許多學習程式設計的學子,為了最新的科技潮流,使用著最新的科技工具與軟體元件,當他們面對許多原有的軟體元件沒有支持的需求或該軟體架構下沒有直接支持的開發工具,此時就會產生莫大的開發瓶頸,這些都是為了追求最新的科技技術而忘卻了學習原有科技基礎訓練所致。
    筆著鑒於這樣的困境,思考著『如何轉化眾人技術為我的知識』的概念,如果我們可以透過拆解原有的完整產品,進而了解原有產品的機構運作原理與方法,並嘗試著將原有產品進行拆解、改造、升級、置換原有控制核心…等方式,學習到並運用其他技術或新技術來開發原有的產品,或許可以讓這些辛苦追求新技術的學子,在學習技術當時,可以了解所面對的技術中,如何研發與製造對應技術的相關產品,相信這樣的學習方式,會比起在已建構好的『開發模組』或『學習套件』中學習某個新技術或原理,來的更踏實的多。
    目前許多學子在學習程式設計之時,恐怕最不能了解的問題是,我為何要寫九九乘法表、為何要寫遞迴程式,為何要寫成函式型式…等等疑問,只因為在學校的學子,學習程式是為了可以了解『撰寫程式』的邏輯,並訓練且建立如何運用程式邏輯的能力,解譯現實中面對的問題。然而現實中的問題往往太過於複雜,在校授課的老師無法有多餘的時間與資源去解釋現實中複雜問題,期望能將現實中複雜問題淬鍊成邏輯上的思路,加以訓練學生其解題思路,但是眾多學子宥於現實問題的困惑,無法單純用純粹的解題思路來進行學習與訓練,反而以現實中的複雜來反駁老師教學太過學理,沒有實務上的應用為由,拒絕深入學習,這樣的情形,反而自己造成了學習上的障礙。
    本系列的書籍,針對目前學習上的盲點,希望透過現有產品的產品解析,透過簡單產品的拆解,以逆向工程的手法,將目前已有產品拆解之後,將核心控制系統之軟硬體,透過簡單易學的Arduino開發板與C語言,重新設計出原有產品之核心控制系統,進而改進、加強、升級其控制方法。如此一來,因為學子們已經對原有產品有深入了解,在進行『重製核心控制系統』過程之中,可以很有把握的了解自己正在進行什麼,而非針對許多邏輯化的需求進行開發。
    即使在進行中,許多需求也多轉化成邏輯化的需求,學子們仍然可以了解這些邏輯化的需求背後的實務需求,對於學習過程之中,因為實務需求導引著開發過程,可以讓學子們讓邏輯化思考與實務產出產生關連,如此可以一掃過去陰霾,更踏實的進行學習。
    這本書以學子常見的電子磅秤為主要開發標的,一般人在柴米油鹽醬醋茶上,往往不離買賣,而買賣不離斤兩,斤兩的工具就是『秤』。電子秤是傳統秤的資訊化產物,其功能、需求、使用者、產品都已家喻戶曉,用這樣的產品來進行開發,相信學子們應該不陌生,由於透過這樣產品進行學習,相信可以更加了解其產品內涵與本質,在整個研發過程會更加心領神會。
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    自序 2
    自序 4
    目 錄 6
    圖目錄 9
    表目錄 11
    知識速成系列 13
    Arduino的開始 15
    Arduino的開始 16
    Arduino 起源 16
    Arduino特色 19
    Arduino硬體種類簡介 20
    程式設計 24
    註解 28
    變數 28
    型態轉換 32
    邏輯控制 34
    算術運算 41
    輸入輸出腳位設定 45
    時間函式 49
    數學函式 51
    亂數函式 56
    通訊函式 58
    章節小結 63
    電子磅秤 64
    電子磅秤 65
    電子磅秤測量原理 65
    章節小結 68
    秤重感測器 69
    秤重感測器 70
    應變計(Strain gauge)的工作原理 72
    應變計(Strain gauge) 74
    電橋量測原理 75
    章節小結 78
    ADC放大器 79
    Analog to Digital Coverters (ADC) 放大器 80
    Analog to Digital Converters模組介紹 80
    電子秤專用類比/數位(A/D)轉換器晶片 86
    章節小結 99
    程式開發 100
    程式開發 101
    未校正秤重資料取樣 101
    修正系数秤重資料取樣 108
    修正系数與偏移係數秤重資料取樣 114
    章節小結 117
    進階設計 118
    進階設計 119
    進階設計 119
    數據重覆取樣資料移位問題 119
    系統重置時自動設定初始值 121
    LCD螢幕 123
    LCD KeyPad Shield 131
    整合LCD螢幕的電子磅秤 136
    章節小結 141
    產品開發 142
    產品開發 143
    產品開發的方向 143
    工業界的需求 144
    串列通訊 145
    電子磅秤設計串列通訊埠 149
    控制型串列通訊功能 154
    Arduino時鐘功能 159
    具時間戳記之控制型串列通訊功能 162
    章節小結 168
    作者介紹 170
    附錄 171
    HX711 Arduino函式庫 171
    LCD 1602 函式庫 175
    LCD&Keypad Shield 函式庫 189
    DS1307函式庫 195
    HX711 原廠資料 203
    LCDKeypad Shield線路圖資料 212
    LCM 1602 原廠資料 213
    參考文獻 229

    More
    曹永忠(Yung-Chung Tsao),中央大學資訊管理學系博士,專研於軟體工程、軟體開發與設計、物件導向程式設計。現為自由作家,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、新產品開發管理、商品及人像攝影等領域,並持續發表作品及相關專業著作。
    Email:prgbruce@gmail.com
    個人網站:http://ncnu.arduino.org.tw/brucetsao/myprofile.php

    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,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。
    Email: khsu@mgt.ncu.edu.tw

    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兼靜宜大學主任秘書,主要研究為演算法設計與分析、生物資訊、軟體開發。
    Email:yttsai@pu.edu.tw

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    曹永忠

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