【114-2微學分課程】嵌入式系統設計 Embedded System Design

物聯網微學程

學習嵌入式系統開發已成為進入嵌入式裝置、人工智慧與即時系統等領域的重要基礎能力。隨著開源硬體與軟體平台的普及,開發者得以更有效率地進行系統設計與原型實作,進而加速產品開發流程。因此,具備嵌入式系統開發能力對於提升系統穩定性與整體開發效率具有關鍵影響。

本課程以嵌入式系統為核心,著重於程式設計與系統整合之基本概念,內容涵蓋硬體控制、感測資料擷取、通訊介面以及即時處理等主題。課程將搭配嵌入式開發環境(如 C/C++ 或 MicroPython)進行實作,強調快速開發與系統驗證能力,同時培養學生具備跨硬體平台之嵌入式系統設計與應用能力。

授課教師

資訊工程學系林政寬副教授

對應總課程名稱

物聯網基礎設計與實作 Internet of Things Basic Design and Implementation

課程日期

6月9日 8:00-12:00
6月10日13:30-17:30

課程總時數

8小時

上課地點

6月9日-EA101
6月10日-待確認

修課人數

20人

先修科目或先備能力

程式設計之相關知識或能力

自備物品

筆電

課程教材

自編課程投影片

作業、考試、評量

出席與課堂參與(10%):依學生實際出席狀況與課堂參與情形評分。
實作練習(30%):課堂中分段完成各項感測與顯示功能,包括開發板測試、資料讀取、網路連線與畫面呈現。
成果展示(60%):學生需整合所學,完成一套具備功能的嵌入式應用系統,於課堂上展示並說明設計內容與應用情境。

單元主題

單元主題 內容綱要 講授 示範 習作 其他
環境建置與基本輸出 認識嵌入式開發板與 MicroPython 開發環境,完成基本輸出與顯示測試 1hr 1hr
WiFi 與 NTP 對時 建立 WiFi 連線,透過 NTP 進行網路自動對時,顯示目前時間與日期 0.5hr 0.5hr
API 串接(天氣資料) 串接線上天氣 API,取得並解析天氣資料,顯示氣溫、濕度與天氣狀 0.5hr - 0.5hr
資料整合與分析 讀取室內溫濕度感測器資料,與戶外天氣資訊進行比較,產生舒適度分析結果 0.5hr - 1hr
煙霧感測與警報 整合氣體或煙霧感測器,設定異常警戒門檻,並透過蜂鳴器與畫面顯示警示訊息 0.5hr - 0.5hr
系統整合與延伸 完成小型智慧環境監測系統,整合感測、網路通訊、資料解析與顯示功能,並討論通知、夜間模式與資料紀錄等延伸應用。 0.5hr - 1hr -

課程進度表

日期 課程進度、內容、主題
6/9 開發環境與開發板認識:認識開發板、安裝開發環境、基本輸入輸出測試
6/9 網路校時:設定 WiFi 連線,使用 NTP 進行雲端自動對時,顯示目前時間與日期
6/9 本地天氣: 串接天氣API,取得 OpenWeatherMap 天氣資料,解析並顯示氣溫、濕度與天氣狀態
6/10 室內外環境舒適度比較:讀取室內溫濕度(DHT11 / DHT22),與戶外天氣數據比較,顯示舒適度分析結果
6/10 火災預警系統設計:連接 MQ-2 煙霧感測器,設定警戒門檻,觸發蜂鳴器並顯示警示資訊
6/10 系統整合與創意擴充:整合所有感測與顯示功能,優化畫面設計,並討論延伸應用(如通知、夜間模式等)

常見問題