20230112 鳳山國中

主題：micro:bit 連雲模組應用與遠端控制

本教材網址：http://gg.gg/20230112fs

研習日期：112.01.12 (四)上午09：00~12：00

地點：鳳山國中藝術大樓二樓

講師：黃文玉老師 (shspswenyu@gmail.com)

• 高雄市新上國小電腦老師

• 高雄市SCRATCH推廣教師

• 教育部中小學教師運算思維增能研習種子教師

• Facebook S4A社團管理員之一

• 第一屆聯發科 2022 STEM造課師

• 致力Scratch、Arduino、micro:bit、Web:Bit、凱比機器人... 等程式教育及創客教育的推廣

一、軟體部份

• • MakeCode：微軟設計的積木式推疊的程式語言平台

    • 網址：https://makecode.microbit.org/ (今天以此平台的教學為主)

    • 線上編輯器，還有模擬器可用

    • 也有離線版，但我很少用：https://makecode.microbit.org/offline-app

    • 適合國中小學生的使用

二、認識【Logyun連雲WiFi模組】

• • 因為micro:bit不具備連網功能，所以透過【Logyun連雲WiFi模組】來連上網路

  • 官方資料：

    • IoT 物聯網模組 – Logyun 連雲 開箱介紹

    • Logyun連雲 – 史上最簡單IoT模組 (內有教學)

    • Logyun 連雲Wi-Fi 模組 – V1.1新版本更新與功能說明

  • 我以前連雲的測試文章

• 硬體連接方式

  • 使用最一般的擴展板

    • 注意！！這樣的硬體組合(簡易擴展板+ 連雲模組)，用micro:bit V1.5會有問題，要改用micro:bit V2才可以運作

    • 如果使用其他外部供電的擴展板+ 連雲模組，micro:bit V1.5就比較沒問題！

  • 連接連雲WIFI模組

    • 連雲的接線說明：

      • VCC的紅色線接在擴展板的3V3

      • GND的黑色線接在擴展板的GND

      • RX的黃色線接在micro:bit的P1(還有其他腳位可接)

      • TX的白色線接在micro:bit的P2(還有其他腳位可接)

• • • makecode下的連雲積木擴展

      • 擴展網址：https://github.com/iCShopMgr/CIRCUS_Pi_Logyun

    • 連網基本測試

      • 顯示取得的IP

      • 程式如下

三、網路爬蟲應用

• • 校園空氣盒子的PM2.5查詢

    • 校園空氣盒子查詢

      • 查詢設備ID

        • 零時空汙觀測網：https://list.airmap.g0v.tw/

• • • 查詢高雄市鳳山區鳳山國中的PM2.5及溫濕度

      • 程式如下：https://makecode.microbit.org/_Lk1iobiM33XP

      • 發現：網站上顯示的PM2.5會比我們取得的值慢一點

• • 台灣空氣品質指標查詢

    • 空氣品質監測站：https://airtw.epa.gov.tw/

    • 政府資料開放平臺之【細懸浮微粒資料（PM2.5）】查詢：https://data.gov.tw/dataset/34827

    • 從上資料取得【監測站 】的中文名稱

  • 程式如下：https://makecode.microbit.org/_T8qX1yTXse06

  • 無法取得資料，沒有成功

• • OpenWeather

    • 需要至OpenWeather (https://openweathermap.org/ )註冊並取得API Keys。

    • 程式如下：https://makecode.microbit.org/_RKs7myEVT9uj

• • 查詢台灣股票資訊

    • 程式如下：https://makecode.microbit.org/_6jHT9WC7KFar

• 想一想，如何設計一個可以輸入股票代碼的介面？

  • 可能要動一動腦筋

  • 程式如下：https://makecode.microbit.org/_VUc8vsh7x2Lf

四、上傳資料

• • 上傳資料到Google試算表

    • 預計收集micro:bit上的【溫度】及【光線感測值】

    • 請先開啟【Google 雲端硬碟】並新增一個【試算表】，點選【共用】並設定權限為【編輯者】。

• • • 程式如下：https://makecode.microbit.org/_UxxYiEPvpcht

• • 讀取Google試算表上的資料

    • 預計播放全家的歡迎音樂

    • 全家的歡迎音樂

      • 簡譜：3 1 5(低音) 1 / 2 5~ 2 / 3 2 5(低音) 1 (共11個音)

      • 各音的頻率：330、262、196、262、294、392、294、330、294、196、262

      • 各音的長度(亳秒)：500、500、500、500、500、1000、500、500、500、500、500 (1拍為500ms)

    • 在google試算表建立如下資料

      • 這邊只有讀取資料，所以用【檢視者】即可

• • 程式如下：https://makecode.microbit.org/_2fWhpjbkvFYU

    • 由於讀取網路的資料比較慢，所以先【按A鍵】先把Google試算表的資料存成【陣列】

    • 按B鍵播放音樂

• • 除了上傳Google試算表外，還有可上傳到Thingspeak的積木可用

    • Thingspeak網站：https://thingspeak.com/

    • 線上雲端資料庫

    • 免費版的功能：

      • 可建立三個Channel

      • 每15秒可上傳資料一次

      • 每次可上傳八個數值(field)

五、Line通傳

• • 參考資料：

    • 申請 LINE Notify：notify-bot.line.me/

    • 教學參考：自建 LINE Notify 訊息通知

  • 申請 LINE Notify 權杖

    • 打開 LINE Notify 的網站 ( https://notify-bot.line.me/zh_TW/ )，使用自己的 LINE 帳號登入。

    • 登入後滑鼠移至上方個人帳號，選擇「個人頁面」

    • 申請權杖：UWTHY3QRhgrgNjMBCbXBTItr5QafkEWW6mqKdFgZiLv

  • 測試：按A鍵，傳LINE出去，包含micro:bit的溫度、光線值

    • 程式如下：https://makecode.microbit.org/_hy16YWMfa5rj

六、遠端控制

• • MQTT測試

    • 認識MQTT

      • 這是目前物聯網最夯的應用

      • 相當於youtube的訂閱機制(youtuber為【發布者】、youtube網站為【Broker】、你我為【訂閱者】)

      • MQTT由三種角色構成，分別是Publisher(發布者)、 Broker(代理人)和Subscriber(訂閱者)

      • MQTT的主題（Topic）名稱：MQTT主題名稱是UTF-8（萬國碼）編碼的字串，我們可以自行決定主題名稱，例如，傳送溫度的訊息主題可命名成「溫度」、傳送亮度的訊息主題叫做「照度」…等等。主題名稱也支援類似檔案路徑的階層式命名方式 ，如： wenyu/home/1f/led

      • 免費的Broker資料，其他常見的Broker

        • MQTTGO.io：mqttgo.io 、TCP Port：1883

        • HiveMQ：broker.hivemq.com 、TCP Port：1883

        • EMQX：broker.emqx.io、TCP Port：1883 / 8883(TLS)
          

    • 利用MQTTgo.io網頁工具來控制遠端設備的開關燈

      • 利用電腦網頁當【發布者】 http://mqttgo.io/

      • MQTT Broker：mqttgo.io (夜市小霸王尤濬哲公司出品)

        • TCP Port：1883

        • WebsocketPort：8000

      • MQTT定義了0、1和2三個層級的QoS(QualityofService)服務品質

        • 實際支援情況依Broker主機而定

        • 0：最多傳送一次(at most once)

        • 1：至少傳送一次(at least once)

        • 2：確實傳送一次(exactly once)

• • • 遠端控制

      • micro:bit當訂閱端

      • MQTT Broker：mqttgo.io

      • 訂閱一個主題：wenyu38 (取一個獨一無二的名稱)

      • 收到的訊息為1時開燈、訊息為0時關燈

      • 程式如下：https://makecode.microbit.org/_2Rs5dpTae63W

• • • MQTT 使用小提醒

      • 為了確保連線正常且穩定，Logyun連雲一旦進入MQTT 連線後，除了MQTT 的相關功能，其餘功能將無法使用，需要使用「關閉MQTT」這個程式積木才能跳出以恢復其他功能。

      • 所以若是有使用過MQTT 功能，但最後卻沒有執行「關閉MQTT」而燒錄其他功能的程式時，建議按下Logyun連雲上面的RESET(按鈕)，讓Logyun連雲重新啟動，或是重新啟動總電源，讓Logyun連雲重新開機以跳出MQTT 的功能循環。
        

    • 遠端控制

      • 訂閱二個主題：wenyu38、wenyu39 (取一個獨一無二的名稱)

      • 程式如下：https://makecode.microbit.org/_d8R3qVVsz2Yf

• • • micro:bit當發送端

      • 按A鍵發送訊息1

      • 按B鍵發送訊息0

        • 程式如下：https://makecode.microbit.org/_dhX3WdKLcaYg

          • 發現：按鍵要按久一點才有作用

• • • micro:bit當發送端

      • 自動發布溫度及亮度

        • 程式如下：https://makecode.microbit.org/_80qCd3Av30MY

          • 發現：發布資料每筆要間隔1秒以上

• 電腦版MQTT平台

  • MQTTBOX

    • chrome 線上應用程式商店https://chrome.google.com/webstore/detail/mqttbox/kaajoficamnjijhkeomgfljpicifbkaf?hl=zh-TW

    • 使用上很簡單，參考資料：https://sites.google.com/site/wenyunotify/05-esp32/03-%E7%B6%B2%E8%B7%AF%E6%87%89%E7%94%A8
      

• 手機版MQTT平台

  • 安裝手機版APP：IoT OnOff APP

    • 好處是：Android手機及Iphone手機均可使用

    • 參考資料：https://sites.google.com/site/wenyunotify/05-esp32/03-%E7%B6%B2%E8%B7%AF%E6%87%89%E7%94%A8
      

    • 利用手機當【發布者】，控制micro:bit的燈亮或燈滅

    • 利用手機當【訂閱者】，顯示溫濕度數據

    • 程式如下：https://makecode.microbit.org/_TXR7vyWJeXEx

    • 發現：這邊測試好久，總有一些問題