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Python x IoTPython x IoTPython x IoT

Python x IoT

IT 標準 14 20 hrs IoT 編程 Python

本課程介紹了使用多功能 Unihiker 或 Raspberry Pi 單板電腦的 STEM 和物聯網應用的激動人心的世界。 它專為初學者和愛好者設計，涵蓋了設置和程式設計基於Linux的計算機、通過Python與硬體元件連接以及通過 HTTP 和 MQTT 協定掌握設備通信的基本知識。 通過實踐方法，學生將學習創建創新的 STEM/IoT 解決方案，同時在快速發展的領域獲得實踐經驗。

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學習目標

  • 掌握 Unihiker/Raspberry Pi、Linux 和 Python 的基礎知識，以構建自定義應用程式。
  • 瞭解如何連接和控制硬體元件以作互動
  • 瞭解並應用物聯網協議來創建智慧家居系統。

課程大綱

Python 及編程基礎 (IoT) | 設定 Visual Studio Code 及 Python，複習整個 Python 語法集（變數、數據類型、運算符、條件句、列表、for 迴圈、函數、類別/物件、函式庫），練習良好的編碼風格，完成一個數字 Mastermind 練習，並處理列表、字典及 JSON 數據。
Raspberry Pi 基礎 | 什麼是 Raspberry Pi，從 Visual Studio Code 透過 SSH 連接它，Linux 指令及路徑，虛擬環境及 pip，組裝麵包板硬件，然後使用 gpiozero 編寫首個程式來驅動 Grove 雙按鈕及 LED 模組，最後完成一個電燈開關練習。
GPIO 及硬件控制 | 輸入與輸出裝置以及 I2C 總線；讀取 TSL2561 光線感測器，透過 PWM 驅動揚聲器/蜂鳴器，定位 SG90 伺服馬達，並透過 OpenCV 從網絡攝錄機擷取相片，透過自動照明系統、播放音符及按下拍攝練習進行。
Python 及 IoT 基礎 | 什麼是 IoT，封包、IP 地址及路由器；使用 Python requests 模組及 JSON 進行 HTTP 請求/回應，使用 data.gov.hk 進行天氣報告及下一班列車挑戰；建立簡單的 Flask 網絡應用程式，透過 HTTP 從一部 Pi 觸發另一部 Pi，將 Pi 用作數據中心，並將數據推送到 ThingSpeak 雲端。
GPIO 及硬件控制 - 2 | 加入 AHT20 溫濕度感測器、四位字母數字顯示器及手勢感測器；將感測器數據記錄到 ThingSpeak，並建立結合這三個裝置的定時「智能報告」。
AIoT - 分類（電腦視覺簡介） | 什麼是 AIoT 及電腦視覺；在 Pi 上執行 MediaPipe，使用 Google Teachable Machine 收集數據，並使用遷移學習在 Google Colab 中重新訓練圖像分類模型，包含一個「專注或不專注」練習。
AIoT - 物件偵測 | 在 VGG Image Annotator 中標註自己的圖像，匯出 COCO 標註，在 Google Colab 中訓練並測試自訂的 MediaPipe 物件偵測模型，包含一個面部計數挑戰。

先修課程

  • Python 基礎課程或同等經驗

軟體需求

  • Visual Studio Code
  • Python 3.10 或更高版本

其他要求

    硬體需求

    • 已更新瀏覽器的筆記型/桌上型電腦
    • 硬體套裝：
      • Raspberry Pi 5
      • 麵包板、杜邦線
      • 感測器：
        • LED
        • AHT20
        • 按鈕
        • 光感測器
        • 伺服馬達
        • 紅外感測器
        • 超聲波感測器
        • 馬達
        • 燈帶
        • 網路攝像頭
        • …
    • 路由器（全班只需要一個）