【如何設計網路計時器?】電路組立上篇

【如何設計網路計時器?】電路組立上篇
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。

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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。

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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。

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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)。

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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。

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圖5 LCD 2004 I2C 顯示模組連接方式

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曹永忠
作者

曹永忠,國立中央大學資訊管理學系博士,目前在暨南大學電機工程學系兼任助理教授與自由作家,專注於軟體工程、軟體開發與設計、物件導向程式設計......並持續發表作相關專業著作。

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