Ανάπτυξη
|
|
ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ
Μέχρι το 2020, 50 δισεκατομμύρια πράγματα θα βρίσκονται συνδεδεμένα στο Internet, όπως οικιακός και επαγγελματικός εξοπλισμός, μέσα μεταφοράς, υποδομές κλπ. Το Internet of Things (IoT) ήδη προκάλεσε επανάσταση, παρέχοντας απεριόριστες δυνατότητες απομακρυσμένου ελέγχου οποιασδήποτε συσκευής, σε οποιοδήποτε επίπεδο μπορούμε να φανταστούμε, από τον απομακρυσμένο έλεγχο των συστατικών εδάφους σε ένα χωράφι και τον έλεγχο παραγωγής μιας κυψέλης παραγωγής μελιού από το κινητό μας, μέχρι και τη μεταμόρφωση του σπιτιού μας σε μία έξυπνη, αυτόνομη οντότητα.
Αντικείμενο των μαθημάτων «Internet of Things & Micropython» είναι η θεωρητική και πρακτική προσέγγιση της διαδικασίας σχεδιασμού, ανάπτυξης και προγραμματισμού ενός αυτόνομου μοντέλου “Smart Home”, με Micropython, μία έκδοση της Python για μικροελεγκτές, της δημοφιλέστερης σήμερα γλώσσας προγραμματισμού παγκοσμίως.
Για τις ανάγκες της εκπαιδευτικής σειράς, κάθε συμμετέχοντας θα αναπτύξει μία μακέτα σπιτιού με αυτοματισμούς (αισθητήρες - ενεργοποιητές), που θα ελέγχονται από τον μικροελεγκτή ESP32, ο οποίος παρέχει όλες τις δυνατότητες που απαιτούνται για την ανάπτυξη μιας ολοκληρωμένης αυτοματοποιημένης μονάδας (διπύρηνος επεξεργαστής με ενσωματωμένη ROM-RAM, WiFi, υποστήριξη κατάστασης deep sleep, αναλογικές – ψηφιακές είσοδοι/έξοδοι, πρωτόκολλα I2C, SPI κ.α.).
Για τον προγραμματισμό του μικροελεγκτή θα χρησιμοποιηθεί το IDE Thonny, με τη γλώσσα προγραμματισμού Micropython (ουσιαστικά ίδια με την Python, απαλλαγμένη από βιβλιοθήκες για τον περιορισμό των απαιτήσεων μνήμης). Στα μαθήματα θα πραγματοποιηθεί η σύνθεση της μακέτας (συναρμολόγηση έτοιμων κομματιών), η σταδιακή προσθήκη ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, ο προγραμματισμός κάθε ενός εξαρτήματος ξεχωριστά, ο προγραμματισμός αυτοματισμών και ο έλεγχος αυτών με τη βοήθεια του πρωτοκόλλου MQTT με την ανάπτυξη απλών διεπαφών, μέσω της εφαρμογής Adafruit IO. Στο τέλος των μαθημάτων, ο εκπαιδευόμενος θα μπορεί να διαβάζει τιμές αισθητήρων (θερμοκρασία, υγρασία κλπ) και να ελέγχει ενεργοποιητές (άνοιγμα/κλείσιμο παραθύρων και πόρτας, έλεγχο φωτισμού κλπ) online, με διεπαφή που θα αναπτύξει για τον σκοπό αυτό στην ηλεκτρονική πλατφόρμα του Adafruit IO.
Αντικείμενο των μαθημάτων «Internet of Things & Micropython» είναι η θεωρητική και πρακτική προσέγγιση της διαδικασίας σχεδιασμού, ανάπτυξης και προγραμματισμού ενός αυτόνομου μοντέλου “Smart Home”, με Micropython, μία έκδοση της Python για μικροελεγκτές, της δημοφιλέστερης σήμερα γλώσσας προγραμματισμού παγκοσμίως.
Για τις ανάγκες της εκπαιδευτικής σειράς, κάθε συμμετέχοντας θα αναπτύξει μία μακέτα σπιτιού με αυτοματισμούς (αισθητήρες - ενεργοποιητές), που θα ελέγχονται από τον μικροελεγκτή ESP32, ο οποίος παρέχει όλες τις δυνατότητες που απαιτούνται για την ανάπτυξη μιας ολοκληρωμένης αυτοματοποιημένης μονάδας (διπύρηνος επεξεργαστής με ενσωματωμένη ROM-RAM, WiFi, υποστήριξη κατάστασης deep sleep, αναλογικές – ψηφιακές είσοδοι/έξοδοι, πρωτόκολλα I2C, SPI κ.α.).
Για τον προγραμματισμό του μικροελεγκτή θα χρησιμοποιηθεί το IDE Thonny, με τη γλώσσα προγραμματισμού Micropython (ουσιαστικά ίδια με την Python, απαλλαγμένη από βιβλιοθήκες για τον περιορισμό των απαιτήσεων μνήμης). Στα μαθήματα θα πραγματοποιηθεί η σύνθεση της μακέτας (συναρμολόγηση έτοιμων κομματιών), η σταδιακή προσθήκη ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, ο προγραμματισμός κάθε ενός εξαρτήματος ξεχωριστά, ο προγραμματισμός αυτοματισμών και ο έλεγχος αυτών με τη βοήθεια του πρωτοκόλλου MQTT με την ανάπτυξη απλών διεπαφών, μέσω της εφαρμογής Adafruit IO. Στο τέλος των μαθημάτων, ο εκπαιδευόμενος θα μπορεί να διαβάζει τιμές αισθητήρων (θερμοκρασία, υγρασία κλπ) και να ελέγχει ενεργοποιητές (άνοιγμα/κλείσιμο παραθύρων και πόρτας, έλεγχο φωτισμού κλπ) online, με διεπαφή που θα αναπτύξει για τον σκοπό αυτό στην ηλεκτρονική πλατφόρμα του Adafruit IO.
ΔΙΑΡΚΕΙΑ
Είκοσι (20) εκπαιδευτικές ώρες σε δέκα (10) δίωρα μαθήματα, ένα δίωρο ανά εβδομάδα.
Τα μαθήματα θα ξεκινήσουν την Τετάρτη 11 Νοεμβρίου 2020 , 19:30-21:30, θα πραγματοποιούνται κάθε Τετάρτη και θα ολοκληρωθούν στις 3 Φεβρουαρίου 2021.
Τα μαθήματα θα ξεκινήσουν την Τετάρτη 11 Νοεμβρίου 2020 , 19:30-21:30, θα πραγματοποιούνται κάθε Τετάρτη και θα ολοκληρωθούν στις 3 Φεβρουαρίου 2021.
ΚΟΣΤΟΣ
Συνολικό κόστος 260€ που καταβάλλεται πριν την έναρξη των μαθημάτων. Στο κόστος συμπεριλαμβάνεται και η αξία των υλικών της μακέτας, η οποία θα παραμείνει στην κατοχή του συμμετέχοντα.
Πλήθος μαθητών ανά τάξη: οκτώ (8)
Τα μαθήματα πραγματοποιούνται τηρώντας όλα τα πρωτόκολλα του Εθνικού Οργανισμού Δημόσιας Υγείας (υποχρεωτική χρήση μάσκας και αποστάσεις μεταξύ των συμμετεχόντων).
Πλήθος μαθητών ανά τάξη: οκτώ (8)
Τα μαθήματα πραγματοποιούνται τηρώντας όλα τα πρωτόκολλα του Εθνικού Οργανισμού Δημόσιας Υγείας (υποχρεωτική χρήση μάσκας και αποστάσεις μεταξύ των συμμετεχόντων).
ΣΕ ΠΟΙΟΥΣ ΑΠΕΥΘΥΝΕΤΑΙ
Τα μαθήματα απευθύνονται σε όσους ενδιαφέρονται να εντάξουν την τεχνολογία Internet of Things στην επαγγελματική ή προσωπική τους ενασχόληση. Βασικό βάρος της εκπαιδευτικής διαδικασίας θα δοθεί στον χώρο του προγραμματισμού με τη Micropython και επομένως στους υποψήφιους συμμετέχοντες ανήκουν και όσοι επιθυμούν να γνωρίσουν τη δύναμη της Python, μέσα από μία διαδραστική, διασκεδαστική και χρήσιμη εκπαιδευτική διαδικασία.
ΣΚΟΠΟΣ
Οι συμμετέχοντες θα μπορούν:
- Να εγκαθιστούν σε κλίμακα μακέτας, ένα ολοκληρωμένο σύστημα αυτοματισμών (αισθητήρες, ενεργοποιητές, επεξεργαστής, τροφοδοσία) για τον έλεγχο ενός “Smart Home”
- Να αναπτύσσουν απλές εφαρμογές ελέγχου αυτοματισμών (αυτόνομος και απομακρυσμένος έλεγχος) με τον μικροελεγκτή ESP32, χρησιμοποιώντας το συντακτικό της Micropython,
- Να χρησιμοποιούν το πρωτόκολλο επικοινωνίας MQTT με τη γλώσσα Micropython για τον απομακρυσμένο έλεγχο του ESP32 μέσω WEB
- Να αναπτύσσουν απλές διεπαφές με την πλατφόρμα Adafruit ΙΟ, για τον έλεγχο αυτοματισμών (διάβασμα αισθητήρων, έλεγχος ενεργοποιητών) μέσω WEB
- Να αναπτύσσουν βασικές ηλεκτρονικές συνδεσμολογίες, χρησιμοποιώντας κοινές ηλεκτρονικές μονάδες (τροφοδοσία, οδήγηση ισχυρών φορτίων, pull up/down αντιστάσεις κλπ)
- Να χρησιμοποιούν εναλλακτικά πρωτόκολλα επικοινωνίας με τον μικροελεγκτή (σειριακή, I2C, SPI κλπ)
ΕΙΣΗΓΗΤΗΣ
Τάσος Κασμίρης, απόφοιτος του Τμήματος Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών (ΕΚΠΑ), κάτοχος μεταπτυχιακού τίτλου σπουδών “Advanced Information Systems” από το ΕΚΠΑ και υπεύθυνος εκπαιδευτικών προγραμμάτων στο ROBOTONIO, με πολυετή προγραμματιστική και διδακτική εμπειρία.
ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ
|
Για την υποστήριξη των μαθημάτων, θα απαιτηθεί ο κάτωθι εξοπλισμός (διατίθεται από το ROBOTONIO) ανά έναν συμμετέχοντα:
|
|
|
Ενδεικτική λίστα ηλεκτρονικών εξαρτημάτων που θα δοθούν στον συμμετέχοντα:
|
| ||
ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ
Τα μαθήματα θα πραγματοποιούνται κάθε Τετάρτη, στις 19:30 – 21:30 στο ROBOTONIO Περιστερίου
Έναρξη: Τετάρτη 11 Νοεμβρίου 2020
Λήξη: Τετάρτη 3 Φεβρουαρίου 2021
Έναρξη: Τετάρτη 11 Νοεμβρίου 2020
Λήξη: Τετάρτη 3 Φεβρουαρίου 2021
ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ
Το ROBOTONIO, ως Κέντρο Δια Βίου Μάθησης (ΚΔΒΜ) - 1, μετά το πέρας των μαθημάτων, θα πιστοποιήσει τους συμμετέχοντες στα αντικείμενα που θα έχουν διδαχθεί.
Επίσης, οι σημειώσεις και το υλικό που θα διατεθεί στους συμμετέχοντες, καλύπτει τις απαιτήσεις της πιστοποίησης PCEP | Certified Entry-Level Python Programmer Certification από το Python Institute, του πλέον αναγνωρισμένου οργανισμού παγκοσμίως στη γλώσσα Python. Οι συμμετέχοντες, θα μπορούν, μετά την ολοκλήρωση του σεμιναρίου και την μελέτη του εκπαιδευτικού υλικού που θα τους διατεθεί, να προετοιμαστούν, προκειμένου να συμμετάσχουν στις εξετάσεις πιστοποίησης PCEP.
SYLLABUS
|
1. Εισαγωγή
1.1. Η γλώσσα Python 1.2. Προγραμματιστικό περιβάλλον Thonny 1.3. Ο μικροελεγκτής ESP32 1.4. Η γλώσσα MicroPython 2. Προγραμματισμός με Python 2.1. Η συνάρτηση print() 2.2. Literals 2.3. Αριθμητικοί τελεστές 2.4. Μεταβλητές 2.5. Σχόλια 2.6. Η συνάρτηση input() 2.7. Λογικοί τελεστές και υπό συνθήκη εκτέλεση 2.8. Επανάληψη while 2.9. Επανάληψη for 2.10. Λογικές πράξεις 2.11. Συναρτήσεις 3. Σύνθεση μακέτας 3.1. Συναρμολόγηση δομικών μερών 3.2. Τοποθέτηση αισθητήρων και ενεργοποιητών 4. Τα βασικά της MicroPython 4.1. Ψηφιακή έξοδος 4.1.1. Έλεγχος LED { LED1, LED2 & LED3} 4.1.2. Έλεγχος κινητήρα μέσω τρανζίστορ { TIP120 & FAN} |
4.2. Ψηφιακή είσοδος
4.2.1. Έλεγχος αισθητήρα βροχής {RAIN} 4.2.2. Χρήση push switch με pull up αντίσταση {SWITCH} 4.2.3. Έλεγχος tilt sensor με pull up αντίσταση {TILT} 4.3. Αναλογική είσοδος 4.3.1. Έλεγχος ποτενσιόμετρου {POT} 4.3.2. Έλεγχος φωτοδιόδου LDR {LDR} 4.4. Παλμοκωδική διαμόρφωση (PWM) 4.4.1. Έλεγχος φωτεινότητας απλού LED 4.4.2. Έλεγχος φωτεινότητας RGB LED (RGB μοντέλο με PWM) {RGB} 4.4.3. Έλεγχος πιεζοηλεκτρικού ηχείου {BEEPER} 5. Ειδικά θέματα 5.1. Τροφοδοσία πλακέτας – εξαρτημάτων {MB-102} 5.2. Έλεγχος servo motor {SERVO1, SERVO2} 5.3. Έξοδος μηνυμάτων σε οθόνη OLED {OLED} 5.4. Διάβασμα από ultrasonic sensor {HC-SR04} 5.5. Διάβασμα θερμοκρασίας και υγρασίας από DHT11 {DHT11} 5.6. Interrupts {PIR, TILT} 6. Πρωτόκολλο MQTT 6.1. Η εφαρμογή AdafruitIO 6.2. Διάβασμα τιμών μέσω MQTT 6.3. Αποστολή τιμών μέσω MQTT 7. Ολοκλήρωση Smart Home μακέτας |