파이썬 IoT 제어 & 통신 프로그래밍

파이썬 IoT 키트

류기주 , 최영환 지음

옴사(OHM사)

2024년 11월 01일 출간

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파일 정보 pdf (33.66MB)

ISBN 9788971010013

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작품소개

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최근에는 사물인터넷(Internet of Things)과 인공지능(Artificial Intelligence)의 첨단기술이 화두가 되고 있으며 이러한 기술은 이미 현대인의 일상생활에서 쉽게 찾아볼 수가 있습니다. 응용 사례로는 센서 네트워크를 통한 스마트 홈, 스마트 농장, 자율 자동차, 무인 드론, 의료기기, 보안시스템 등 모든 분야로 확대되어 가고 있습니다. 이 책은 관련 이론 보다는 통신 관련 예제프로그램을 따라 하면서 회로를 직접 구성하고 동작시켜 봄으로써 재미있게 공부할 수 있도록 많은 예제프로그램을 학습하는 데 초점을 두었습니다. 예제 코드만 보고도 쉽게 이해할 수 있도록 보기 편하게 주석에 간략한 설명을 하였습니다.

제1장 Arduino Uno WiFi Rev2의 구조 및 개발 환경 1
1.1 Arduino Uno WiFi Rev2의 개요 2
1.2 Arduino Uno WiFi Rev2의 구조 4
1.3 개발 환경구축 8

제2장 포트 제어(GPIO, Serial Port) 17
2.1 포트 제어의 개요 18
2.2 디지털 및 아날로그 I/O 18
2.3 WiFiNiNA 라이브러리 21

❐ 예제프로그램 25
[2-1] 디지털 신호 출력하기 25
[2-2] 디지털 신호 출력하기 1 26
[2-3] 디지털 신호 출력하기 2 27
[2-4] 디지털 신호 출력하기 I/O 1 27
[2-5] 디지털 신호 출력하기 I/O 2 29
[2-6] 아날로그 신호 받기 30
[2-7] 아날로그 신호 받기 & 디지털 신호 출력하기 32
[2-8] DHT11을 사용한 온·습도 센서 33
[2-9] HC-SR04를 사용한 초음파 센서 34
[2-10] LSM6DS3을 사용한 자이로 센서 35
[2-11] TM1637을 사용한 7-segment 모듈 제어 1 36
[2-12] TM1637을 사용한 7-segment 모듈 제어 2 38
[2-13] TM1637을 사용한 7-segment 모듈 제어 3 40
[2-14] HS-311을 사용한 서보 모터제어 40
[2-15] L297을 DC 모터 속도제어 40
[2-16] L297을 DC 모터 속도제어 40
[2-17] L297을 DC 모터제어 응용 1 40
[2-18] L297을 DC 모터제어 응용 2 40
[2-19] ULN2003을 사용한 스텝모터 정‧역 제어 1 40
[2-20] ULN2003을 사용한 스텝모터 정‧역 제어 2 40
[2-21] ULN2003을 사용한 스텝모터 속도제어 40
[2-22] TMC2225을 사용한 스텝 모터제어 40
[2-23] L297 & SLA7024M을 사용한 스텝 모터제어 응용 40

제3장 I2C 통신 43
3.1 I2C 통신의 개요 44
3.2 I2C 통신의 작동 원리 44

❐ 응용프로그램 56
[3-1] LCD 제어 56
[3-2] OLED SSD1306(128*64) 제어 58

제4장 파이썬 언어를 사용한 시리얼 통신 87
4.1 시리얼 통신의 개요 88

❐ 예제프로그램 93
[4-1] LED 제어 1 93
[4-2] LED 제어 2 94
[4-3] LED 제어 3 96
[4-4] 아날로그 신호 받기 96
[4-5] 조이스틱의 신호 받기 96
[4-6] 라디오 버튼을 사용한 7-segment 모듈 제어 96
[4-7] 체크 버튼을 사용한 7-segment 모듈 제어 96
[4-8] 스핀 박스를 사용한 7-segment 모듈 제어 96
[4-9] LCD 제어 96
[4-10] DC 모터제어 응용 1 96
[4-11] DC 모터제어 응용 2 96
[4-12] TMC2225를 사용한 스텝 모터제어 96
[4-13] L297 & SLA7024M을 사용한 스텝 모터제어 96
[4-14] 자이로 센서 1 96
[4-15] 자이로 센서 2 96

[4-16] LED 조명제어 96
[4-17] 이미지 버튼 96
[4-18] 온도계 96
[4-19] ADC 1 라인 그래프 96
[4-20] ADC 2 막대 그래프 96
[4-21] ADC 3 matplotlib 그래프 96
[4-22] DC 모터 속도제어 96
[4-23] 서보 모터 제어 96
[4-24] 메뉴 & 툴바를 사용한 서보 모터제어 96
[4-25] 메뉴 & 하위메뉴를 사용한 서보 모터제어 96
[4-26] 탭 메뉴를 사용한 LED 제어 & 서보 모터제어 96

제5장 블루투스 통신 99
5.1 블루투스의 개요 100
5.2 블루투스 라이브러리 설치 100

❐ 예제프로그램 106
[5-1] 스마트폰에서 메시지 받기 106
[5-2] 스마트폰에서 LED 제어 111
[5-3] PC에서 블루투스 기기 검색하기 112
[5-4] PC에서 텍스트 환경의 LED 제어 114
[5-5] PC에서 GUI 환경의 LED 제어 116
[5-6] PC에서 메시지 전송하기 118
[5-7] PC에서 아날로그 신호 받기 122

제6장 와이파이 통신 129
6.1 와이파이 통신의 개요 130
6.2 와이파이 라이브러리 설치하기 130
❐ 예제프로그램 132
[6-1] IP 어드레스 알아보기 132
[6-2] LED 제어 140
[6-3] LED 색상제어 146
[6-4] 아날로그 신호 받기 152
[6-5] 디지털 신호 받기 156
[6-6] 서보 모터 제어 163

제7장 MQTT 통신 189
7.1 MQTT 통신의 개요 190
7.2 MQTT 라이브러리 설치 193

❐ 예제프로그램 198
[7-1] 메시지 송‧수신하기 1 198
[7-2] 메시지 송‧수신하기 2 201
[7-3] 컴퓨터에 브로커 서버 구축하기 203
[7-4] 메시지 송‧수신하기 3 205
[7-5] 아날로그 신호 받기 207
[7-6] 서보 모터 제어 210

제8장 HTTP 통신 215
8.1 HTTP 통신의 개요 216

❐ 예제프로그램 222
[8-1] IP 주소 알아보기 222
[8-2] 아날로그 신호 받기 226
[8-3] LED ON/OFF 제어 229
[8-4] LED 조명제어 233
[8-5] NTP 시계 240

제9장 Flask 웹 서버 구축 251
9.1 플라스크 서버의 개요 252
9.2 플라스크 서버 라이브러리 설치 256
9.3 플라스크 웹 프레임워크를 이용한 서버의 구축 261
9.4 OpenCV 261
9.5 이미지 인식을 위한 학습 시키기 261

❐ 응용프로그램 264
[9-1] 플라스크 웹 서버 264
[9-2] 숫자 전송하기 265
[9-3] LED 조명제어 267
[9-4] 서보 모터 제어 1 270
[9-5] 아날로그 신호 받기 275
[9-6] 홈 모니터링 275
[9-7] SQL 연동하기 1 275
[9-8] SQL 연동하기 2 275
[9-9] OpenCV 라이브 영상보기 275
[9-10] OpenCV 라이브 서보 모터제어 275
[9-11] OpenCV 색상 추적하기 275
[9-12] Teachable Machine을 이용한 사물 인식하기 275

스마트 홈 시스템은 Arduino Uno WiFi Rev2와 Flask를 사용하여 스마트 홈 시스템을 구축할 수 있습니다. 예를 들어, 집안의 조명, 난방, 에어컨 등을 원격으로 제어하고, 실시간으로 모니터링할 수 있습니다. WiFi와 블루투스를 통해 스마트폰 앱과 연동하여 집안의 모든 장치를 하나의 앱에서 제어할 수 있습니다.

원격 환경 모니터링은 I2C 통신을 이용하여 여러 센서를 연결하고, MQTT 프로토콜을 사용하여 센서 데이터를 중앙 서버로 전송할 수 있습니다. 이를 통해 농장이나 산업 현장의 환경 데이터를 실시간으로 모니터링하고, 필요한 조치를 자동으로 수행할 수 있습니다.

교육용 로봇은 Arduino와 다양한 센서를 사용하여 교육용 로봇을 제작할 수 있습니다. 이를 통해 프로그래밍과 전자 공학을 학습하고, 직접 로봇을 제어하며 실습할 수 있습니다. 시리얼 통신과 파이썬을 이용하여 로봇의 동작을 제어하고, 다양한 프로젝트를 진행할 수 있습니다.

Arduino Uno WiFi Rev2는 다양한 통신 기능과 유연한 개발 환경을 제공하여, IoT 프로젝트에 매우 유용한 도구입니다. 이를 통해 스마트 홈, 원격 모니터링, 교육용 로봇 등 다양한 실생활 응용 프로그램을 개발할 수 있습니다. 각 장에서 설명한 다양한 예제와 라이브러리를 활용하면 보다 효율적으로 프로젝트를 진행할 수 있습니다.

아무쪼록 독자 여러분이 IoT 제어를 위한 하드웨어 및 프로그래밍의 기초를 공부하고 전문가로 가는 기본 안내서로 많은 도움이 되길 바랍니다. 소스 코드는 오옴사 자료실“https://www.ohm.co.kr/”에서 파일을 받아서 사용하면 됩니다

파이썬 IoT 제어 & 통신 프로그래밍

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저자(글) 류기주

저자(글) 최영환

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