Month: November 2019

本文是利用Arduino系列的NodeMCU Lua (Esp8266) wifi 模組來製作簡單的App Inventor 手機程式，並用按鈕(Button)和語音辨識的方式來控制LED或電燈開關。 更令人興奮的是硬體材料費不到 NT200 !! 以下整理3 hr上課內容給各位參考，以搭配您的課程需要。

1. 步驟說明

課程規劃如下 :

1. 第一小時 : AIoT、Arduino與App Inventor 簡介與程式環境設定
2. 第二小時 : 快速瀏覽Arduino程式並進入App Inventor開發
3. 第三小時 : App Inventor程式編輯與上傳自己製作的App

第一小時課程 : AIoT介紹

AIoT 即AI (Artificial Intelligence)+ IoT (Internet of Things) 的簡稱，是指人工智慧技術(AI)與物聯網(IoT)在實際應用中的落地融合 。本課程是將AIoT實際應用在智慧家庭(Smart Home)的情境中，如下圖

以下影帶看完後，會對智慧家庭的應用有很清楚的概念

AI (人工智慧)則是現今科技界的響叮噹的學習標的，目前應用在生活中常見的AI應用 包括影像辨識 (人臉辨識)和語音辨識，本課程以語音辨識的開發應用作為主題之一。

以上學習體驗可參考微軟(Microsoft face API)人臉辨識A應用網站。

至於語音辨識的應用，我們是連結google 雲端的免費語音服務系統，結合App Invemtor的程式去開發自己的功能。

Arduino 簡介

發展至今約10年的時間，已是現今所有領域的研究者、開發者和學習者的最常用工具之一，可以快速地開發物聯網、感測器、馬達控制、生醫訊號等等。 本文選用的是Arduino + Wifi 的非常廣泛的ESP8266系列之NodeMCU控制器。

Arduino 環境 安裝與設定，請參考前一篇文章，但是本次課程僅3Hr 所以學習目標先放在App Inventor的編輯與製作。既然時間有限，我們採用倒吃甘蔗的作法，先體驗一下程式執

第二小時課程 : 安裝與設定

1. 接上LED與確認NodeMCU連上電腦 : 請用雙母頭的杜邦線，一端接在NodeMCU的G (接地)角，另一端接在D1 腳位。LED接角要特別注意長腳接(D1)，短腳接 (G)

上述接線仔細檢查無誤後，取出 micro USB傳輸線，一端接上電腦，一端接上NodeMCU控制器。

2. 燒錄Arduino程式 : 這個步驟這裡先不做，開課必須先將程式燒錄進去Arduino。 燒錄方法可參考

3. 設定 NodeMCU wifi : 這個步驟這裡先不做，我們的目的是讓每位學員的NodeMCU都能正確連上自己的手機熱點。開課前須先將每一個NodeMCU設定好wifi 的內容，包括欲連線的SSID和密碼。詳細動作可參閱。

4. 安卓手機程式APK(安裝執行檔, 下載連結)，或用以下QR code得到網址並下載

下載後請打開手機的外部應用程式安裝的權限，進行安裝。成功後會得到以下畫面。

5. 連線使用 : 當手機熱點打開後(熱點設定需同前面步驟3. )，按下APP的 “掃瞄”按鈕，若是在 “遠端IP”有出現另一組 192.168.xx.xx 的IP，那麼代表設定都正確，NodeMCU連上你自己的手機熱點了。

6. 操作說明 : 按下 “廚房燈開”, “廚房燈關” 等按鈕，會看到LED亮或滅。此外，按下”語音辨識”按鈕後，說出與上面 “廚房燈開”, “廚房燈關” 等按鈕一樣的文字，也可達到同樣的效果。

第三小時課程 : App Inventor程式講解

1. 註冊google
2. 進入App Inventor 2 編輯環境 。 文字閱讀不如看影帶教學，可參考 YouTube “MIT App Inventor 入門教學 – 按鈕文字及安裝執行” 。
3. 如何手機安裝MIT AI2 Companion程式 ，進行編譯與APK製作，可參考YouTube “手機安裝MIT AI2 Companion程式“
4. 下載並匯入範例專案。

5. 程式編輯、編譯與打包apk的體驗

5-1. 畫面編排練習 – 底圖更新和應用程式名稱修改

5-2. 修改好後，準備編譯你的程式 :

打開手機的 “MIT AI2 Companion” app應用程式

5-3. 程式設計練習 – 修改按鈕、語音辨識命令更動

重複 5-2動作，編譯體的程式看看結果如何 ?

5-4. 製作一個新的開關按鈕 (這部分依據時間保留是否進行)

首先修改畫面新增按鈕

進入程式設計，複製積木 ，然後修改傳送到Arduino程式的命令

進入Arduino程式，新增對應的程式碼，並燒入新的程式

以上動作，Happy Ending ~ 。

本文是利用Arduino系列的NodeMCU Lua (Esp8266) wifi 模組來製作簡單的App Inventor 手機程式，並用按鈕(Button)和語音辨識的方式來控制LED或電燈開關。 更令人興奮的是硬體材料費不到 NT200 !!

1. 步驟說明

STEP 1 NodeMCU 介紹與環境設定

NodeMCU 是以 ESP8266 (ESP12) 晶片為基礎，包含了 WiFi、GPIO、PWM、ADC、I2C 等功能的主控板，執行效率高，非常適合物聯網應用開發，因為它內建了 WiFi 功能，並且完全相容Arduino。
NodeMCU 具有下列優點：
價格便宜：一片 nodemcu 大約新台幣一百多 (不含藍芽)至兩百多元 (含藍芽)。
提供 micro USB 介面：一般手機或行動電,源都可方便、穩定的提供電源。
與 Arduino 相容：幾乎可用於 Arduino 的感測器，皆可用於 nodemcu。
文件資料齊全且免費：可輕易得到各種輔助文件。

本次專輯使用

NodeMCU安裝說明

安裝NodeMCU驅動程式 • 對於Windows使用者，若無法自動偵測nodeMCU驅 動程式，需要自行下載安裝COM埠驅動程式。 • nodeMCU V3 使用CH340G USB-to-UART橋接晶片組。 – USB-SERIAL CH340G 驅動程式下載 – http://www.arduined.eu/files/CH341SER.zip • nodeMCU V2 使用CP2102 USB-to-UART橋接晶片組。 – USB-SERIAL CP2102 驅動程式下載 – https://www.silabs.com/documents/public/software/CP21 0x_Windows_Drivers.zip

或參考 NodeMCU使用介紹 有圖文詳細說明

Arduino環境設定

設定開發板及序列埠在 Arduino 整合環境必須設定正確的開發板及序列埠，才能燒錄及執行程式。將 NodeMCU 以 micro USB 線連接到電腦，開啟 Arduino 整合環境，點按 工具 / 開發板，再點選 「NodeMCU 1.0 (ESP-12E Module)」

再點按 工具 / 序列埠，再點選 nodemcu 連接的序列埠，此處為「COM12」 (如果忘記序列埠的位置，可到裝置管理員中查看)

小編: 網路上有許多文章介紹此類步驟, 可多參考。 如 http://hammer1007.blogspot.com/2017/11/esp82662-1-nodemcu.html

第一個測試程式 – LED閃爍

安裝Esp8266套件時，會自動替Arduino加上許多範例，我們先從Arduino IDE選單中，挑選Blink來測試，位置在 範例-ESP8266-Blink

點按上方工具列向右箭頭圖示將程式燒錄到 NodeMCU 板，一段時間後下方視窗顯示「上傳完畢」表示已燒錄完成，見下圖

此時可見到 NodeMCU 板上 LED 燈不斷閃爍

STEP 2 本專輯接線說明

STEP 3 NodeMCU Arduino程式講解與wifi設定

首先，手機開wifi功能，搜尋範圍內的無線裝置，您會看到一個叫 AutoConnectAP的名稱，這就是你身邊的NodeMCU，對其連線。 其次，打開手機的網頁，輸入網址 192.168.4.1 ，選擇” Configure WiFi (No Scan)” 。最後SSID 請設定(不可用中文)好，密碼可以不用。注意，這裡的SSID名稱需與待會手機開的熱點名稱一致。

本程式設計重點在，使用ESP8266的wifi連線自己手機的4G熱點 (hot spot)，透過手機APP (App Inventor開發)設計按鈕控制 (button)LED或家電，並且連線google 雲端透過語音辨識(speech recognition)的方式控制LED或家電。

來看看Arduino程式如何寫的 :

第一部分 : ESP8266 設定

WiFiManager wifiManager;
ESP8266WebServer server(80);
//Static IP address configuration
IPAddress ip(192, 168, 1, 6); //ESP static ip
IPAddress gateway(192, 168, 1, 1); //IP Address of your WiFi Router (Gateway)
IPAddress subnet(255, 255, 255, 0); //Subnet mask
IPAddress dns(8, 8, 8, 8); //DNS
const char *ssid = “xxxxxxxx”; //網絡名稱
const char *password = “xxxxxxxxxxxx”; //網絡密碼
WiFiUDP Udp;
IPAddress apip;
unsigned int localUdpPort = 4567; // local port to listen on
char incomingPacket[255]; // buffer for incoming packets

第二部分 : 副程式呼叫與手機App通訊

void handleLed1On() {
stateLED1 = HIGH;
digitalWrite(D1,HIGH);
response();
}

void handleLed1Off() {
stateLED1 = LOW;
digitalWrite(D1,LOW);
response();

}

第三部分 : wifi 設定、回傳訊息定義、udp通訊

void setup() {
Serial.begin(115200);
pinMode(D1,OUTPUT);
digitalWrite(D1,LOW);
wifiManager.setBreakAfterConfig(true);
if(!wifiManager.autoConnect(“AutoConnectAP”, “password”)) {
Serial.println(“failed to connect and hit timeout”);
//reset and try again, or maybe put it to deep sleep
ESP.reset();
delay(1000);
}
Serial.println(WiFi.localIP());
Serial.println(“server started”);
server.on(“/LED1On”, handleLed1On); //與手機通訊定義
server.on(“/LED1Off”, handleLed1Off);
server.begin();
Udp.begin(localUdpPort);
}

void udpprocess(){ //UDP 通訊
if (packetSize){
// receive incoming UDP packets
Serial.printf(“Received %d bytes from %s, port %d\n”, packetSize, Udp.remoteIP().toString().c_str(), Udp.remotePort());
int len = Udp.read(incomingPacket, 255);
Serial.printf(“UDP packet contents: %s\n”, incomingPacket);
if(strcmp(incomingPacket,”SCAN”)==0){
// send back a reply, to the IP address and port we got the packet from
Udp.beginPacket(Udp.remoteIP(), Udp.remotePort());
Udp.print(WiFi.localIP());
Udp.endPacket();
Serial.println(WiFi.localIP());
}
}
}
void loop() {
server.handleClient();
udpprocess();
}

STEP 4 App Inventor 程式說明

App Inventor 基礎學習資訊 : 建議可參考網站，有相當多的有經驗與有用的入門學習資訊。 如 第一堂：認識App Inventor 2 的基本操作(上) 課堂練習 | 範例教學 – App Inventor 中文學習網 等等。 以下我們直接切入本專輯的程式設計

STEP 5 測試影帶

稍後提供

2. 程式碼下載

安卓手機程式APK(安裝執行檔, 下載連結)，或用以下QR code

目前只開放來信索取, 可參考聯絡我們。

3. 推廣應用

• 應用在智能居家控制，透過語音和行動裝置控制家中的設備
• 醫療照護應用，可讓長者透過語音控制裝置，也可以透過手機遠端監控
• 智能3C產品應用如智慧音箱、智慧家電