GPIO介面 –DI輸入數位輸入介面DI

� 輸入埠(input port)負責將外界的命令、資料取入微電腦中。一般微電腦的輸入埠只能夠輸入0與1兩種狀態。

� 輸入電路：微電腦必須與按鈕、微動開關、磁簧開關、光電開關、溫度開關、近接開關…等相連接，才能得知外界的現況而做適當的處理。

� 其接法有二，一以低態動作(activeLow)，一以高態動作(activeHi)。

GPIO介面 DO輸出� 輸出埠(output port)負責將CPU處理之結果送至外界。一般

微電腦的輸出埠只能輸出0與1兩種狀態。

� 輸出電路：微電腦的輸出埠沒有能力直接去驅動馬達、電磁閥、

電燈泡、電熱器…等負載，因此必須在微電腦與負載間加入"輸

出介面電路"諸如電晶體、繼電器、固態電驛、電磁接觸器…等。

� 其接法有二，一以低態動作(activeLow)，一以高態動作

(activeHi)。

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磁簧開關 (Reed Switch) -1• 或稱門閥開關 (Door Switch)• 警報系統中最常用的開關裝

置。此種便宜裝置可做為門窗有效監視裝置 嵌壁式

表面式

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� 磁簧開關是含一由磁簧管為主體將機械的動作轉換為通路(close) 或斷路 (open) 之裝置

� 磁簧管是由二片平行放置低磁滯鐵性簧片，尾部有一小部份重疊形成一間隙。這兩片簧片是被完全密封在一支充入惰性氣體之玻璃管上

� 若兩簧片平時為斷路 (Normal Open; NO)。當有磁場近接，兩片簧片就會因磁場產生密合動作，形成通路

� 若兩簧片平時為通路 (Normal Close; NC)。當有磁場近接，兩片簧片就會因磁場產生分開動作，形成斷路

� 使用磁石移動作靠近磁簧管就會引動，磁場之靠近或遠離便成此感測器做開關動作

磁簧開關 (Reed Switch) -2

外掛式

磁鐵

磁簧管

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水銀開關 (傾斜開關)• 水銀開關，又稱傾側開關，以一接著兩根電極的小巧容器儲存

著一小滴水銀 (一般是玻璃管)，容器中多數注入惰性氣體或真空。因為重力的關係，水銀球很容易隨容器中較低的地方流去。水銀本身為導電體

• 如果平時水銀珠是接觸兩個電極 (通路，Normal Close; NC)，開關傾斜將導致斷路；如果平時水銀珠是不接觸兩個電極 (斷路，Normal Open; NO)，開關水平將導致通路

• 常用於傾斜警報如一般不常移動家電，或震動警報如汽車防盜

玻璃管 水銀球

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微動開關 (Micro Switch)� 微動開關是一個標準型按鈕開關，用來偵測微小動作

。透過一根長而輕的連桿，來壓放按鈕，即使很小的力量也可讓按鈕開、關，因此，又稱精密彈簧動作開關或靈敏開關

� 如果平時按鈕是一通路 (Normal Close; NC)，壓下按鈕產生斷路；如果平時按鈕是一通路 (Normal Open; NO)，壓下按鈕產生通路

� 常用於門窗開起感應，電腦滑鼠也是使用微動開關

玻璃管 水銀球

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振動震動感測器• 感應方式又分為光電式感應及機械式感應兩大類，

是一種感應靈敏之觸發性感應開關• 機械式原理類似水銀開關。一般使用滾珠製成，又

稱為滾球開關。可分為震動型滾珠開關，傾斜型滾珠開關及離心滾珠開關三種

• 常用於需震動感應之裝置，如震動感應器、汽車防盜警報

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玻璃破碎感測器(Glass Alarm Sensor)

� 玻璃破碎感測器一般使用導電簧片式震動，利用慣性質量振動引起的電接點通斷來報警。通常將傳感器粘附在玻璃內側或邊框上。粘附在玻璃上時探測半徑約 2 米左右，環境溫度-25℃~+50℃。感測器可以感應玻璃破碎時產生的 2KHz 左右的振動頻率，對一般的衝擊和震動不予感應

單晶片嵌入式系統開關元件

輸出顯示與控制元件

單晶片感測控制裝置_基本架構

GPIO Devices製作選擇硬體製作元件

(嵌入式晶片/感測器/控制/顯示)

硬體電路設計製作(使用積木式組裝電路)

韌體程式設計開發(感測控制元件驅動/讀寫/控制)

(智慧處理)

� Arduino

� ATmega328

程式燒錄裝置功能測試

� 按鍵/溫度� 光感/三軸

步驟1

步驟2

步驟3

步驟4

按鍵 (Key)控制LED-晶片選用與電路規劃

單晶片/MCUATmega328

按鍵輸入KEY1

LED輸出1W LED燈光

按鍵輸入KEY2

圖文顯示裝置(OLED)

D2 D6

D4,D7,D8,D9

DI

SPIAO/PWM D3

Ex1-1:按鍵 (Key)控制LED-電路設計

組裝電路步驟

(1)電腦USB線插接到Nano KIT板上(2) OLED 顯示屏模組插接到Nano KIT1的CN9腳座(3) LED燈光模組插接到Nano KIT1的CN5腳座(4) 蜂鳴器模組插接到KIT1的CN4腳座

按鍵 (Key)控制LED-組裝電路

LED燈光D3

按鍵輸入KEY1,KEY2

D2, D6

韌體程式設計開發(規劃程式流程)宣告(Declare)

使用的元件與介面(引用函式庫)

初始設定 setup()裝置啟動後首先執行

(參數初始設定)

主程式 loop()循環執行

自訂函式提供主程式呼叫使用

按鍵 (Key)控制LED程式設計開發

啟動Arduino，新增檔案

在宣告)

韌體程式設計開發(感測控制元件驅動/讀寫/控制)

(智慧處理)

程式燒錄裝置功能測試

步驟1

步驟2

步驟3

步驟4

KEY_LED初體驗

函式 說明

pinMode(LED, OUTPUT);pinMode(KEY1, INPUT_PULLUP);digitalRead( KEY1);

digitalWrite(LED, HIGH);

analogWrite(LED, brightness);

analogWrite(pin, value) value: the duty cycle: between 0 (always off) and 255 (always on).

Arduino 基本IO內建函式