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61630956a2cb0d8702dab4cadc4ae451 本專欄主要以網路投幣計時器的主題,期望透過投幣的機制,來取得電力插座使用時間,進而控制家庭電器的使用時間,並可以透過網際網路來查詢使用情形。

本篇是接續上篇文章『如何設計網路計時器:硬體組立篇』(曹永忠, 2016d),主要是讓讀者將投幣計時器、網路投幣計時器,相關元件,進行硬體組立(曹永忠, 2016c, 2016d; 曹永忠, 許智誠, & 蔡英德, 2015a, 2015b, 2015c, 2015d, 2015e, 2015f, 2015g, 2015h)。

關於組裝元件

關於所需的元件,請參閱上篇文章『如何設計網路計時器:硬體組立篇』(曹永忠, 2016d; 曹永忠 et al., 2015a, 2015b),網址如下:http://www.techbang.com/posts/44123-how-to-design-a-network-timer-hardware-group-legislative-review,本文不再重述。

連接乙太網路擴充卡

為了能夠上網,本文使用 W5100乙太網路擴充卡(曹永忠 et al., 2015c, 2015d, 2015e, 2015f, 2015g, 2015h), 主要特色是把 TCP/IP Protocols (TCP, UDP, ICMP, IPv4 ARP, IGMP, PPPoE, Ethernet) 做在硬體電路上,減輕了單晶片(MCU )的負擔 (也就是 Arduino 開發板的負擔)。

Arduino 程式只要使用 Ethernet Library 便可以輕易完成連至網際網路的動作,不過 W5100 也不是沒有缺點,因為它有一個限制,就是最多只允許同時 4 個 socket 連線。

Arduino Ethernet Shield 使用加長型的 Pin header (如下圖.(a) & 下圖(b)),可以直接插到 Arduino 控制板上 (如下圖.(c) & 下圖.(d) &.下圖. (e)),而且原封不動地保留了 Arduino 控制板的 Pin Layout,讓使用者可以在它上面疊其它的擴充板(如下圖.(c) & 下圖.(d) & 下圖(e))。

比較新的 Ethernet Shield 增加了 micro-SD card 插槽(如下圖.(a)),可以用來儲存檔案,你可以用 Arduino 內建的 SD library 來存取板子上的 SD card

Ethernet Shield 相容於 UNO 和 Mega 2560 控制板。


圖1 Ethernet Shield(W5100)

首先,組立 W5100 以太網路模組是非常容易的一件事,如下圖所示,只要將W5100 以太網路模組堆疊到任何 Arduino 開發板之上就可以了。


圖2 將 Arduino開發板與W5100 以太網路模組堆疊組立

之後,在將組立好的 W5100 以太網路模組,如下圖所示,只要將 USB 線差到 Arduino 開發板,再將 RJ 45的網路線一端插到 W5100 以太網路模組,另一端插到可以上網的集線器(Switch HUB)的任何一個區域網路接口(Lan Port)就可以了。


圖3 接上電源與網路線的 W5100 以太網路模組堆疊卡

連接 LCD2004顯示器

本實驗引入了 LCD 2004 I2C 顯示模組,如下圖所示,可以見到 Tiny RTC LCD 2004 I2C 顯示模組的外觀圖,本模組採用 I2c 的通訊界面,請將此顯示模組皆在 I2C 的標準接腳(曹永忠 et al., 2015c, 2015d, 2015g, 2015h)。


圖4 LCD 2004 I2C 顯示模組

在寫 LCD 2004 I2C 顯示模組程式之前,我們可以參考下圖所示之 LCD 2004 I2C 顯示模連接圖,先將電路連接完善後,方能進行下 列LCD 2004 I2C 顯示模組程式的攥寫與測試。


圖5 LCD 2004 I2C 顯示模組連接方式

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