智能家居設計 (CyberPi)

學習目標

連接 CyberPi 及 mBuild 模組，並在 mBlock 中以積木編程進行程式編寫。
運用感測器輸入及條件邏輯來控制燈光、風扇、伺服門鎖及警報器。
將各個獨立子系統結合成一個運作正常的智能家居系統。

課程大綱

基礎編程與組裝 (燈光控制) | 認識 CyberPi 主板及電源擴展板的各個部分，以及 mBlock 編輯器的各個區域 | 實作：i) 透過序列連接將 CyberPi 連接至 mBlock ii) 使用 4-pin 及 3-pin 連接線將 CyberPi 接駁至 LED 驅動器及 LED 燈帶 iii) 新增 LED 驅動器延伸集，建立首個積木程式並將其上傳至裝置 iv) 更改顏色及點亮 LED 的數量，並使用事件積木透過按鈕開啟和關閉燈帶

智能風扇系統 | 了解 PIR 人體移動感測，以及 IF 條件積木如何選擇執行不同動作 | 實作：i) 接駁 PIR 感測器，並在偵測到移動時於 CyberPi 螢幕上顯示訊息 ii) 接駁馬達驅動器、風扇馬達及風扇，並使用按鈕 A 及 B 啟動和停止風扇 iii) 結合兩個程式，使風扇在偵測到移動時運轉，並在不再偵測到移動時停止 iv) 擴展程式，使按鈕能夠調整風扇速度

門禁系統 (智能門把 / 智能門鎖) | 了解角度感測器的模擬輸出，以及伺服馬達的固定角度定位 | 實作：i) 新增角度感測器延伸集，並在螢幕上顯示旋轉角度 ii) 使用 if...else 及比較運算子，在選定角度顯示 "Door is unlocked!" 或 "Door is locked!" iii) 接駁伺服馬達驅動器及伺服馬達，將伺服馬達轉至 90 度以解鎖，並轉回零度位置以鎖上 iv) 使用變數來要求輸入一連串正確的角度，如同保險箱的操作

智能防盜警報系統 | 了解超聲波及飛時測距的距離測量原理，以及使用距離閾值作為警報觸發器 | 實作：i) 新增測距感測器延伸集，並在迴圈中於螢幕上顯示測量到的距離 ii) 使用 if...else，當物件進入設定的閾值 (例子中為 20 cm) 內時顯示 "Alarm!" iii) 加入揚聲器模組，並在跨越閾值時發出警報聲 iv) 加入 LED 燈帶，並使其跟隨警報節奏閃爍紅光

整合專題：構建智能家居系統 | 將照明、風扇、門禁及警報子系統結合成單一程式 | 實作：選擇並運用課程中學到的積木構建一個或多個情境：i) 結合閃爍紅光的 RGB LED 燈環及高音量揚聲器警報的入侵偵測 ii) 具備多段風速並在使用者離開時自動關閉的距離觸發散熱系統 iii) 配備伺服解鎖及漸亮夜間照明的角度感測器門把 iv) 其他情境，例如門口的迎賓照明、帶有昏暗暖光及低速風扇的睡眠模式，或根據在房間內逗留時間觸發的空氣流通提醒

先修課程

硬體需求

CyberPi x 1
CyberPi 電源擴展板 (具備 M1/M2 馬達連接埠及 S1/S2 感測器連接埠的電池模組)
4-pin mBuild 連接線 x 2
3-pin 連接線 x 1
2-pin 連接線 x 1
LED 驅動器 x 1 及 LED 燈帶 x 1
RGB LED 燈環 x 1 (整合專題)
PIR 人體移動感測器 x 1
直流馬達驅動器 x 1
風扇馬達 x 1 及風扇葉片 x 1
伺服馬達驅動器 x 1 及伺服馬達 x 1
角度感測器 x 1
測距感測器 x 1
揚聲器 x 1

軟體需求

mBlock (ide.mblock.cc)
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