第02週- IoT 第一個 LED 電路、程式

tags: Arduino IDE 電路 IoT 程式 ESP32

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簡介課本、零件教材內容

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依個人 NB 安裝 Arduino IDE 版本、設定 ESP32

下載 Arduino IDE 2.0.4 版本：

前往 https://www.arduino.cc/en/software

1. 點選所需版本
   

2. 選擇 just download
   

安裝 Arduino IDE 2.0.4 版本：

1. Windows 版本
   

   
   
   
   
   
   

2. Mac 版本
   

   
   
   
   
   
   

Arduino IDE 2.0.4 版本的環境：

Arduino 2.0.4 版本的ESP32環境設定 ：

1. 先動 Perferences:
   
2. 再點選 Additional boards manager URLs:
   
3. 選擇 "Click for a list of unofficial support URLs"
   
4. 到 github 挑選 "Espressif ESP32:"
   
5. 點選 "OK"
   

Arduino IDE 2.0.4 選擇開發板：

1. 選 "boards manager"
   
2. key-in "esp32"
   
3. 選 "esp32 by Espressif systems" 和 "install"
   
4. 選 "Select other board and port…"
   
5. 選 "SEP32 Wrover Module"
   

Arduino IDE 所需之 USB 驅動程式
前往網頁下載對應的 windows 或 Mac driver:

1. 參考網頁: https://www.wch.cn/download/CH341SER_EXE.html
2. 安裝完成後，選擇正確的 port：
   

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第一個麵包板電路、程式

認識麵包板

安裝 ESP32 並貼上腳位標籤

依 ＋、- 腳位，正確放置 LED

再放置 220 歐姆 電阻

決定電阻值：
1）LED 耐電壓約 2V
2）LED 所需電流約 20 mA = 0.02 A
R = V / I = (3.3 – 2) / 0.02 = 65 ohm (至少)
–> 因此 220 ohm 是OK的。

接地線、3.3V電源
是否 LED 亮起？

去除 3.3V電源，連 GPIO2

點亮第一顆 LED

執行第一支程式

1. 選 Blink
   

2. 接上 USB 線，押選 "Upload"
   

3. Upload 發生錯誤
   

4. 修改程式內容
   

5. 上傳成功！是否閃耀第一顆LED電路？
   

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Arduino 程式基礎

1. 語法
一種「類C語言」，很多觀念跟 “C語言” 相同 (編譯式，非直譯式)

2. 架構、函式
內定一定要包含有二個函式，不然程式編譯時，會產生錯誤：

setup()：第一個執行的函式，而且只會執行一次
loop() ：第二個執行的函式，而且會一直重覆執行

3. 資料型態
int：用來宣告變數為整數
void : 用於宣告函式，不回傳任何數值

4. 指令
pinMode(gpio #, mode)
digitalWrite(gpio #, state)

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SP32 GPIO 腳位

1. 全部腳位圖
   
2. SPI 記憶體專用，不可當輸出入
   
3. 無內電阻，僅可輸入，不可當輸出
   
4. I2C 專用
   
5. 兩組 ADC，第二組會和BLE或wifi相衝突
   
   

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電路設計基礎

你需具備的電路基礎觀念 (What you need to know before starting your first Electrical circuit):

1. 直流電源 (DC Power source)
   

   

2. 封閉環 (Close loop)
   

   

3. 接地 (Grounding)
   

   

4. 數位訊號輸入接地(digital read grounding)
   

   

5. 感測器接地線 (Sensor grounding):

Normal LOW, Resistive Sensors

Normal HIGH, Voltage-controlling Sensors

挑戰題：延伸整合題

設計街口交通燈號

紅、黃、綠 依序啟閉
紅 LED 亮兩秒半後關閉，同時亮綠 LED
綠 LED 亮兩秒後關閉，同時亮黃 LED
黃 LED 亮半秒後關閉，同時亮紅 LED

提示 (hint):
選擇正確的 ADC(2) 腳位，分別接不同 LED
delay(1000) 代表延遲一千亳秒 = 一秒

int redled = 15; 
int yellowled = 2; 
int greenled = 4; 

void setup() { 
pinMode(redled, OUTPUT); 
pinMode(yellowled, OUTPUT); 
pinMode(greenled, OUTPUT); 
} 

void loop() { 
digitalWrite(redled, HIGH); 
delay(2500); 
digitalWrite(redled, LOW); 
digitalWrite(greenled, HIGH); 
delay(2000); 
digitalWrite(greenled, LOW); 
digitalWrite(yellowled, HIGH); 
delay(500); 
digitalWrite(yellowled, LOW); 
} 

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免費線上模擬器介紹

1. TinkerCAD 電路設計：

• 模擬 Arduino 各種開板、各項電子零件和電路 (circuits)
• 建立帳戶 (Account creation)
• 開始第一專案 (Start your first project)
• 交換學習專案 (Exchanging your projects)

2. WOKWI 模擬器：

• 免費的線上Arduino, ESP32 和 Raspberry Pi Pico 開發板模擬器
• 建立帳戶 (Account creation)

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參考資料

1）IOT物聯網應用第七章 – 尤濬哲(夜市小霸王) 編著