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소프트박스(softbox)
제품 소개
& 퀵스타트 가이드
피지컬 아두이노 소프트웨어 교육도구
소프트박스(softbox) 제품 소개 & 퀵스타트 가이드
소프트박스 교육도구는 주변환경과 밀접한 7종의 센서입력부와 센서에서 얻은 데이터를 처리
하는 제어통신부, 데이터를 분석하여 제어할 수 있는 5종의 구동출력부를 인쇄회로기판(PCB)
위에 견고하게 모아 제작한 피지컬 아두이노 소프트웨어 교육도구입니다.
소프트박스는 가장 기본적인 “아두이노 피지컬 소프트웨어 교육도구”로서 학생들과 일반인이
처음으로 소프트웨어를 배우기에 적합한 도구입니다. 기본 교육 과정을 마치면 수준에 따른
프로젝트를 진행하게 되는데 이러한 프로젝트를 통해 창의적인 아이디어를 소프트웨어로 구
현하는 과정을 배우도록 하는 것이 바로 “프로젝트 실습에 따른 코딩교육”이며 프로젝트를
실행하기 위한 다양한 소스코드와 메이커 활동에 필요한 콘텐츠를 제공합니다.
1. 소프트박스 구성
온 · 습도센서 스피커 아두이노 메가
조도(빛)센서 RGB LED 블루투스
충돌(근접)센서 스텝모터
소리(사운드)센서 캐릭터 LCD
진동(충격)센서 OLED
초음파(거리)센서
조이스틱
2. 소프트박스 구성품 배치
3. 제어통신부
메인보드 : Arduino Mega (ATmega2560)
상세사양
Microcontroller: ATmega2560
Operating Voltage: 5V
Input Voltage (recommended): 7-12V
Input Voltage (limits): 6-20V
Digital I/O Pins: 54 (of which 14 provide PWM output)
Analog Input Pins: 16
DC Current per I/O Pin: 40 mA
DC Current for 3.3V Pin: 50 mA
Flash Memory: 256 KB of which 8 KB used by bootloader
SRAM: 8 KB
EEPROM: 4 KB
Clock Speed: 16 MHz
블루투스 모듈 : HC-06
 입력전압 : 3.6~6V
 소비전력: unpaired 30mA, paired 10mA
 통신거리 : 10m
 통신방식 : 8 data bits, 1 stop bit, no parity
 설정 : AT Command 사용(보레이트, 패스, 변수)
 크기 : 3.57cm*1.52cm
4. 센서입력부 - 7종의 센서입력부
센서명 외형 이미지 상세사양
온 · 습도센서 작동 전압: 3.3V~5V
측정 온도: 0~50℃
온도 정밀도: ±2℃
측정 습도: 20~90% RH
습도 정밀도: ±5%
크기:30 x 21 mm
조도(빛)센서 CDS 조도 센서
디지털/아날로그 사용가능
작동전압 3.3~5V
사용전류 15mA
크기:31.5 x 14mm
충돌(근접)센서
ZAS-MIZ-C54
적외선 근접센서
동작전압: 3.3~5V
검출거리: 약 30mm이하
크기:52mm x 15mm x 8mm
소리(사운드)센서 LM393
사용 전압: 3.3V~5V
마이크 소리입력
디지털 / 아날로그 입력
가변저항(potentiometer)을 이용하여
감도 조절 가능
크기:32mm x 17mm
진동(충격)센서 진동 및 충격 감지센서
상태 확인 LED 내장
작동 전압: 3.3V~5V
크기: 25 x 21 mm
무게: 4g
초음파(거리)센서
HC-SR04
입력 전압 : 3~5.5V
측정 범위 : 2~450cm (5V기준),
2~400cm (3.3V 기준)
조이스틱
5pin Joystick
디지털, 아날로그 인터페이스
X, Y 좌표 측정 및 푸시 버튼
5핀 조이스틱
조립식 3mm 구멍
작동 전압: 3.3V~5V
크기: 37 x 31 x 32 mm
무게: 13g
5. 구동출력부 : 5종의 구동부
구동부 외형 이미지 상세사양
스피커 부저 스피커 모듈
디지털 인터페이스
작동 전압: 3.3V ~ 5V
크기: 26 x 21 mm
무게: 3g
RGB LED 10mm RGB LED 장착모듈
총 1,650만가지의 색상 표현
작동 전압: 3.3V ~ 5V
작동 전류: 10~60mA
크기: 23 x 21 mm
무게: 4g
스텝모터 스텝모터/모터드라이버 일체형
회전각도, 방향, 속도 제어
작동 전압: 5V
감속비: 1/64
회전속도: 분당 0~18 회전
크기: 57 x 41 x 31 mm
스텝모터: 28BYJ-48
드라이버: ULN2003
캐릭터 LCD 16x2 캐릭터 LCD
1602 LCD
초록색 백라이트
밝기조절 : 10K ohm 가변저항 사용
OLED OLED 드라이버 IC : SSD1306
해상도: 128x64
화각 : 160도
크기:2.7 x 2.8cm
통신방식 : I2C
4핀 OLED 디스플레이 모듈
6. 제품 특징
소프트박스는 다양한 환경에서 쉽게 소프트웨어를 배울 수 있는 최상의 환경을 제공합니다.
소프트박스 피지컬 아두이노 소프트웨어 교육도구의 특징입니다.
▪주변에서 쉽게 경험할 수 있는 센서와 구동부를 사용하여 쉽고 즐겁게 소프트웨어를 배울 수
있는 환경을 구성.
▪아두이노 연결 케이블을 사용하여 PC와 노트북만 있으면 언제 어디서든 소프트웨어를 배우
는 환경을 구성.
▪오픈소스 소프트웨어와 하드웨어를 사용하므로 새로운 센서와 구동부를 연결하여 사용이 가
능하도록 설계.
▪견고하고 재사용이 가능: 견고하게 제작되어 부서지거나 고장이 없으며 학생이 여럿인 가정
에서도 누구나 다시 사용하고 수준에 맞게 프로젝트를 스스로 실습 가능.
▪비용절감: 가격이 비싼 교육도구들은 상대적으로 콘텐츠가 어렵고 따라 하기 어렵지만 소프
트박스는 하드웨어적으로 모두 연결되어 있으므로 다른 비용이 들지 않습니다.
▪OTG USB 케이블을 이용하여 갤럭시탭과 같은 안드로이드 태블릿을 사용하여 소프트웨어 교
육과 실습이 가능합니다.
▪창의적인 프로젝트 설계가 가능: 주변환경에 익숙한 센서와 액츄에이터를 사용하므로 창의적
인 프로젝트 설계가 가능. 예)빛의 밝기에 따른 음악연주, 온도에 따라 변하는 전등, 거리에
따라 밝기와 소리가 변하는 인형 등)
▪소프트웨어 교육 콘텐츠로 교재와 강의 자료, 동영상, 소스코드, 메이커 프로젝트 제공
(제공 홈페이지 http://www.diymaker.net)
소프트박스 특징
•견고하게 제작되어 고장이 없고, 반복적인 사용이 가능
•점퍼선을 제거하고 모듈화 하여 소프트웨어 교육에 시간 집중
•아두이노 통합개발환경인 Sketch 환경에서 소프트웨어 교육
•블럭코딩을 지원하는 엔트리, mblock 환경에서 모든 입출력 제어 가능
•arduino UNO 보드와 환경이 동일하고 확장이 용이한 mega2560 사용
•센서입력부(7종), 구동출력부(5종), 제어통신부(2종) 3부분으로 구성
•USB 연결 케이블로 간단한 소프트웨어 교육환경 구성
•태블릿, 스마트폰을 사용하여 프로그래밍이 가능함(OTG USB 케이블)
•다양한 프로젝트 기반의 소프트웨어 교육 프로그램 지원
•메이커들의 창작활동을 돕는 프로그램 개발과 필요 부품 지원
•창의적인 아이디어를 즉시 테스트 가능
•단순한 융합 프로젝트를 즉시 실행 가능
7. 제품구성
소프트박스 제품구성은 소프트박스 교육도구와 USB 케이블, 교재로 구성됩니다.
소프트박스 교육도구 USB / OTG 연결케이블 교재
8. 교육과정
피지컬 아두이노 소프트웨어 교육 과정은 16차 교육과정으로 구성됩니다. 전반 차시에는 소
프트웨어 개념, 블럭코딩, 아두이노 개발환경에서 소프트웨어 프로그래밍을 배웁니다. 후반 차
시에는 프로젝트에 기반한 메이커 과정을 체험하는 시간으로 소프트박스를 활용하여 배운 과
정을 메이커 활동을 통해 완성하는 과정입니다.
아래 소프트박스 소프트웨어 교육도구를 사용한 16차시 과정을 나타냅니다. 비전공 학생이나
전공 기초과정으로 한 학기 수업을 진행하는 일정에 맞도록 설계하였고 프로젝트 기반의 메
이커 활동은 형편에 맞게 조정하여 교육을 진행합니다.
소프트박스 소프트웨어 교육 내용(16차시 48시간)
차시 수업주제 상세내용 구분
1 소프트웨어란? 소프트웨어 교육이란?
소프트웨어와 생활
정보를 다루는 소프트웨어
2 컴퓨터와 소프트웨어 컴퓨터 프로그래밍
소프트웨어의 종류와 분야
3 순서도와 랩터 순서도 그리기
랩터 프로그램 설치와 사용법
랩터를 이용해 프로그래밍 연습
4 변수 배우기 변수, 배열의 의미
다양한 자료구조
랩터를 이용해 프로그래밍 연습
5 연산자 배우기 산술, 비교, 논리 연산자
비트, 증감 연산자
6 제어구조 배우기 조건, 판단, 점프 구조
순차, 선택, 반복 제어문
7 함수 배우기 함수의 기능
함수 사용법 – 라이브러리, API
8 소프트박스 센서입력부 소프트웨어1 온습도센서, 조도센서, 충돌센서
9 소프트박스 센서입력부 소프트웨어2 소리센서, 진동센서, 초음파센
서, 조이스틱
10 소프트박스 구동출력부 소프트웨어 스피커, RGB LED, 스텝모터,
캐릭터 LCD, OLED 한글 출력
11 소프트박스 제어통신부 소프트웨어 스마트 폰으로 앱을 구동하여
블루투스 연동 제어하기
12 메이커프로젝트 – 스마트 화분제작 1 스마트 화분 알아보기
스마트 화분 시나리오 구성
입력부, 출력부 프로그램
13 메이커프로젝트 – 스마트 화분제작 2 제작하기
14 메이커프로젝트 – 반응하는 인형 1 반응하는 인형 알아보기
인형 기능. 외관 디자인
입력부, 출력부 프로그램
15 메이커프로젝트 – 반응하는 인형 2 제작하기
16 프로젝트 – 창의 융합 과정 개선 아이디어 도출
문제 해결 방식의 학습
창의 융합으로 문제 해결하기
9. 프로젝트기반 창의소프트웨어 교육(메이커 활동)
Maker Movement(메이커 운동)이란 메이커 문화 확산 운동을 말합니다. 즉, DIY(Do it
Yourself) 문화의 발전된 형태입니다. 새로운 기술의 발전으로 누구나 자신이 원하는 것을 스
스로 쉽게 만들고 서로 공유할 수 있습니다..
제품 제작자와 사용자간의 경계가 허물어지는 동시에, 자신이 만든 결과물을 다른 이들과 서
로 공유하며 피드백을 주고받는 새로운 영역이 만들어지고 있습니다. 이러한 움직임을 메이커
문화(Maker Culture)라 부르는데, 이 문화를 이끌고 있는 ‘메이커(Maker)’들이 빠르게 늘어나
고 있습니다.
메이커 실습 프로젝트는 아두이노 소프트웨어 기본 교육을 이수한 학생들이 준비된 재료(케
이스, 센서, 전원부. 아두이노 보드, 구동부 등)를 가지고 직접 디자인 하고 설계 제작하는 과
정입니다. 같은 제품이라도 창의적인 아이디어에 따라 다양한 메이커 활동을 진행할 수 있습
니다.
- 사물에 다양한 센서, SW, 인터넷을 접목하여 사물인터넷 기본 동작원리를 이해할 수 있고
가정이나 학교 등에서 활용 가능한 DIY 창작 테마
- 자동차, 탱크, 조명, 식물농장, 인터넷토이 등 움직임이 있고, 소리가 나고, 인터넷으로 제어
가 가능한 창작 플랫폼 구성
- 학생 수준별 교과 메이커 프로젝트 과정 리스트.
•LED 조명 DIY 창작 체험
•피아노건반 연주 DIY 창작 체험
•박수 소리로 불빛 색깔 제어 DIY 창작 체험
•초인종 멜로디 연주 DIY 창작 체험
•모터로 꾸며보는 간단한 모빌 DIY 창작 체험
•진동 및 지진 감지기 DIY 창작 체험
•야간 침입 경보기 DIY 창작 체험
•온도에 따라 속도가 자동 조절되는 선풍기 DIY 창작 체험
•물체와의 거리에 따라 조명의 밝기를 조절하는 DIY 창작 체험
•소리로 운전하는 사물인터넷 탱크 DIY 창작 체험
•다가가면 달아나는 사물인터넷 자동차 DIY 창작체험
•스마트폰을 이용하여 토양의 온·습도 감지 및 물주기
•스마트폰을 이용하여 집안의 온·습도체크 및 선풍기 제어
•스마트폰을 이용하여 장난감 움직임 제어
10. 연락처
김봉조 수석연구원
우. 13837
경기도 과천시 별양상가로 2, 그레이스호텔 602호 창업활성화센터
phone. 010-2334-3005
홈페이지 http://www.diymaker.net/
email kimbongzo@gmail.com
피지컬 아두이노 소프트웨어 교육도구
소프트박스(softbox)
퀵스타트 가이드
소개
소프트박스 교육도구는 주변환경과 밀접한 7종의 센서입력부와 입력부를 처리하여 제어와 통
신을 담당하는 제어통신부, 센서 입력을 분석하여 제어가 가능한 5종의 구동출력부를 인쇄회
로기판(PCB) 위에 견고하게 모아 제작한 피지컬 아두이노 소프트웨어 교육도구입니다.
소프트박스는 가장 기본적인 “아두이노 피지컬 소프트웨어 교육도구”로서 학생들과 일반인이
처음으로 소프트웨어를 배우기에 적합한 교육도구입니다. 소프트박스를 이용하여 기초 교육과
정을 마치면 수준에 따른 프로젝트를 진행하게 되는데 이러한 프로젝트를 통해 창의적인 아
이디어를 소프트웨어로 구현하는 과정을 배우도록 하는 것이 바로 “프로젝트 실습에 따른 코
딩교육”이며 프로젝트를 실행하기 위한 다양한 소스코드와 메이커 활동에 필요한 콘텐츠를
제공합니다.
독자
이 문서는 피지컬 아두이노 소프트웨어 교육 PC를 사용하는 사용자를 위한 문서입니다. 사용
자는 본 문서를 이용하여 피지컬 아두이노 소프트웨어 교육 PC에서 다양한 입력부, 구동부,
통신부에 대한 사용방법을 실습하며 소프트웨어를 배우게 됩니다. 창의적인 아이디어로 프로
젝트를 만드는 과정을 스스로 익힐 수 있습니다.
문의처
이 문서의 내용에 오류가 있거나 내용과 관련한 의문 사항이 있으면 아래의 연락처로 문의하
세요.
연락처 : 사람정보기술 kimbongzo@gmail.com 010-2334-3005
제품구성
소프트박스 제품구성은 소프트박스 교육도구와 USB 케이블, 교재로 구성됩니다.
소프트박스 교육도구 USB / OTG 연결케이블 교재
안전정보
• 감전위험 : 보드에는 가벼운 전기가 흐릅니다. 지도 교사의 허락 없이 제품의 센서나 액츄
에이터를 분해, 이탈, 접촉하지 마세요.
• 신체 일부가 동작하는 전자부품에 닿지 않도록 하세요. 센서 가까이에서 센서 동작을 확인
하는 목적 외에는 부품에 닿지 않아야 합니다. 동작하는 도중에 손가락을 대면 이상동작, 고
장, 전기적 손상의 원인이 될 수 있습니다.
• 특히 손가락이 날카로운 물체에 닿지 않도록 하십시오: 날카로운 물체에 손가락을 가까이
하면 약한 부상이 발생할 수 있습니다.
본 설명서의 안전 규칙, 주의 및 경고 사항을 모두 준수하십시오.
소프트웨어 교육 실습 도중에 발열, 연기, 타는 냄새가 날 경우 즉시 소프트박스에 연결되어
있는 PC 연결케이블, 전원 어댑터, 건전지, 충전기 연결케이블을 분리하고 지도 교사의 지시
를 받습니다.
아두이노 통합개발환경(IDE)에서 실습
아래 사진과 같이 USB 연결 케이블을 사용하여 소프트박스의 아두이노메가 보드 USB포트와
컴퓨터의 USB 단자를 연결합니다.
연결을 하면 컴퓨터가 아두이노보드를 찾기 시작합니다. 구동을 위한 윈도우 드라이버가 자동
으로 설치됩니다.
바탕화면에서 아이콘을 더블 클릭하여 아두이노 스케치 개발환경 프로그램을 실행
합니다.
스케치(Sketch)는 아두이노 플랫폼 실행화면
아두이노 통합 소프트웨어 교육 환경인 스케치의 실행, 사용법, 환경 설정은 교재를 참고하십
시요.
정상적으로 실행되면 아두이노 스케치 프로그램을 볼 수 있습니다. 스케치(Sketch)는 아두이
노 플랫폼에서 동작하는 프로그램 코드를 작성하고 코드를 아두이노 플랫폼 장비에 업로드할
수 있는 기능을 제공하는 IDE 즉, 통합개발환경입니다. 스케치(Sketch) 환경에서 소프트웨어
를 실행하고 에러를 수정하며 실행하여 결과를 확인할 수 있습니다. 선생님의 지도에 따라 피
지컬 아두이노 소프트웨어 교육을 진행할 수 있습니다.
설정과 제품구성
가장 먼저 할 일은 아래 그림과 같이 아두이노 실습보드의 마이크로 컨트롤러를 선택해야 한
다. 아두이노 프로그램인 스케치의 메뉴 중 [툴] - [보드] - [Arduino/Genuino Mega or
Mega2560] 을 선택합니다.
그 다음 아두이노 프로그램 스케치 메뉴의 [툴] - [포트] - 아두이노 보드와 연결된 씨리얼 포
트를 선택합니다.
1. 이렇게 아두이노 보드와 연결된 COM 포트가 나오지 않는 경우 / 아두이노 메가 보
드의 호환성이 떨어지는 경우 드라이버 파일을 설치해야 합니다.
2. COM 포트가 나오더라도 프로그램의 업로드가 안되는 경우 / 업로드 후 아두이노 보
드와 연결이 자주 끊겨지는 경우는 USB연결 드라이버를 다시 설치해 줍니다. 드라이
버 설치 프로그램을 다운로드하고 설치방법은 다음 사이트 http://dev.re.kr/84 에서
설명을 참고합니다.
드라이버를 설치하고 컴퓨터가 인식을 한다면 소프트박스를 사용할 준비가 된 것입니다. 아두
이노 소프트웨어 교육 도구에서 실행하는 데모는 testcode 폴더 아래에 모두 준비되어 있습
니다. 소스코드가 들어있는 testcode 폴더에는 센서보드의 모든 센서와 액츄에이터를 실행하
고 결과를 확인해 볼 수 있는 소스코드들이 들어있습니다. 테스트 코드를 불러와 실행하는 방
법을 설명합니다. 스케치 화면에서 아래 그림과 같이 [파일] – [열기]를 선택합니다.
화면에 나오는 폴더에서 testcode 폴더를 선택합니다. 폴더 아래에 모든 소스코드 폴더들이
있는데 실습할 부품을 선택하여 해당 폴더를 열어 아두이노 소스코드 파일을 선택합니다. 코
드 파일의 확장자는 파일이름.ino 로 보입니다.
아래 화면은 onlyrgb 폴더를 열어 onlyrgb.ino 파일을 불러온 스케치 파일을 업로드 실행버
튼을 눌러서 실행하는 화면입니다.
정상적으로 업로드가 완료되면 프로그램이 실행되어 센서보드의 RGB LED 가 적색, 녹색, 파
란색으로 점등됨을 확인할 수 있습니다. 다른 테스트 코드도 동일하게 불러와서 업로드를 실
행하고 때에 때라서 아래 화면의 씨리얼 모니터를 열어서 결과를 확인해 보도록 합니다.
전체 데모와 구성품 실습방법
전체 데모 프로그램과 각 구성품을 테스트하는 방법입니다. 압축되어 있는 데모 테스트 코드
를 플면 아래와 같이 testcode 폴더에 많은 소스코드가 나옵니다. 바탕화면이나 적당한 폴더
에 압축을 풉니다. 각 폴더와 소스코드에 대한 설명은 교재를 참고합니다.
1. 폴더 all-sensor – all-sensor.ino - 파일은 전체 구성품(일부제외)
을 조이스틱을 이용하여 모두 테스트하는 프로그램입니다. 이 파일을 열어 컴파일하
고 업로드 하고 나서 테스트하는 방법입니다. 메뉴에서 [파일] – [열기]를 선택하여
all-sensor.ino 파일을 엽니다.
2. 여는 것이 완료되면 스케치 창에 소스코드가 표시된다. 업로드 버튼을 클릭하여 컴파
일과 업로드가 한번에 실행됩니다.
3. 아래 화면처럼 정상적으로 업로드가 완료되면 즉시 동작합니다. all-sensor 프로그램이
정상 동작하는 것을 확인하기 위해 스케치 프로그램의 오른 쪽 위의 버튼을
눌러 씨리얼모니터 화면을 엽니다. 실행하는 프로그램은 LCD와 씨리얼모니터 화면으
로 동작상태를 나타냅니다. 아래 그림은 씨리얼 모니터 동작화면입니다.
4. 현재 LCD 에는 Hello 표시가 되면서 아래 줄에는 숫자가 증가합니다. 조이스틱 버튼
을 누르면 숫자는 1씩 증가하며 각 구성품을 실행합니다. LCD에 출력되는 글자들, 정
확한 테스트 방법을 아래에 표로 나타냅니다. 조이스틱의 스위치를 ‘딸칵’하는 소리가
나도록 순차적으로 누르면서 센서와 액츄에이터의 동작을 실습합니다.
실습부품 실습방법 정상동작 LCD 화면
대기상태
Hello, World 표시
숫자 증가
온·습도센서
온도와 습도표시
온습도 센서에 입김을 불어본다
빛(조도)센서
Light, Dark 표시
빛 센서를 가려본다.(보정필요)
근접(충돌)센서
Bang, No Bang 표시
충돌센서에 손을 가까이 댄다.
사운드(소리)센서
RGB LED 파란색 점등
소리를 내거나 센서를 톡톡친다.
진동센서
진동센서를 손으로 친다.
Viobration 글씨 표시
초음파 센서
거리표시 24cm
초음파 센서 앞 쪽에 손바닥을 댄다.
조이스틱
조이스틱 값 표시
조이스틱을 전후좌우로 움직인다.
RGB LED RGB LED 여러가지 색으로 점등
0으로 돌아감 처음으로 돌아감
5. 위에 설명되지 않은 구성품을 테스트하기 위한 방법을 설명합니다.
실습부품 실습방법 동작설명
스텝모터 Stepmotor 폴더의 ino 파
일 stepmotor
스텝모터가 좌,우로 1바퀴 회전
블루투스 Bluetoothrgbled 폴더의
bluetoothrgbled 파일
스마트폰을 소프트박스의 블루투스
와 연동하여 RGB LED의 색과 밝기
를 스마트폰을 이용하여 제어한다.
자세한 실습 방법은 교재를 참고한
다.
종료
종료할 때는 스케치 프로그램을 종료하고 센서보드에서 USB 연결 케이블을 제거합니다. 때에
따라서는 USB 연결 케이블을 제거하지 않고 PC를 정상 종료하는 것으로 모든 시스템의 사용
을 종료합니다.
저작권
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- 마지막 수정일 2018년 9월 26일 -

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  • 2. 피지컬 아두이노 소프트웨어 교육도구 소프트박스(softbox) 제품 소개 & 퀵스타트 가이드 소프트박스 교육도구는 주변환경과 밀접한 7종의 센서입력부와 센서에서 얻은 데이터를 처리 하는 제어통신부, 데이터를 분석하여 제어할 수 있는 5종의 구동출력부를 인쇄회로기판(PCB) 위에 견고하게 모아 제작한 피지컬 아두이노 소프트웨어 교육도구입니다. 소프트박스는 가장 기본적인 “아두이노 피지컬 소프트웨어 교육도구”로서 학생들과 일반인이 처음으로 소프트웨어를 배우기에 적합한 도구입니다. 기본 교육 과정을 마치면 수준에 따른 프로젝트를 진행하게 되는데 이러한 프로젝트를 통해 창의적인 아이디어를 소프트웨어로 구 현하는 과정을 배우도록 하는 것이 바로 “프로젝트 실습에 따른 코딩교육”이며 프로젝트를 실행하기 위한 다양한 소스코드와 메이커 활동에 필요한 콘텐츠를 제공합니다. 1. 소프트박스 구성 온 · 습도센서 스피커 아두이노 메가 조도(빛)센서 RGB LED 블루투스 충돌(근접)센서 스텝모터 소리(사운드)센서 캐릭터 LCD 진동(충격)센서 OLED 초음파(거리)센서 조이스틱
  • 4. 3. 제어통신부 메인보드 : Arduino Mega (ATmega2560) 상세사양 Microcontroller: ATmega2560 Operating Voltage: 5V Input Voltage (recommended): 7-12V Input Voltage (limits): 6-20V Digital I/O Pins: 54 (of which 14 provide PWM output) Analog Input Pins: 16 DC Current per I/O Pin: 40 mA DC Current for 3.3V Pin: 50 mA Flash Memory: 256 KB of which 8 KB used by bootloader SRAM: 8 KB EEPROM: 4 KB Clock Speed: 16 MHz 블루투스 모듈 : HC-06  입력전압 : 3.6~6V  소비전력: unpaired 30mA, paired 10mA  통신거리 : 10m  통신방식 : 8 data bits, 1 stop bit, no parity  설정 : AT Command 사용(보레이트, 패스, 변수)  크기 : 3.57cm*1.52cm
  • 5. 4. 센서입력부 - 7종의 센서입력부 센서명 외형 이미지 상세사양 온 · 습도센서 작동 전압: 3.3V~5V 측정 온도: 0~50℃ 온도 정밀도: ±2℃ 측정 습도: 20~90% RH 습도 정밀도: ±5% 크기:30 x 21 mm 조도(빛)센서 CDS 조도 센서 디지털/아날로그 사용가능 작동전압 3.3~5V 사용전류 15mA 크기:31.5 x 14mm 충돌(근접)센서 ZAS-MIZ-C54 적외선 근접센서 동작전압: 3.3~5V 검출거리: 약 30mm이하 크기:52mm x 15mm x 8mm 소리(사운드)센서 LM393 사용 전압: 3.3V~5V 마이크 소리입력 디지털 / 아날로그 입력 가변저항(potentiometer)을 이용하여 감도 조절 가능 크기:32mm x 17mm 진동(충격)센서 진동 및 충격 감지센서 상태 확인 LED 내장 작동 전압: 3.3V~5V 크기: 25 x 21 mm 무게: 4g 초음파(거리)센서 HC-SR04 입력 전압 : 3~5.5V 측정 범위 : 2~450cm (5V기준), 2~400cm (3.3V 기준)
  • 6. 조이스틱 5pin Joystick 디지털, 아날로그 인터페이스 X, Y 좌표 측정 및 푸시 버튼 5핀 조이스틱 조립식 3mm 구멍 작동 전압: 3.3V~5V 크기: 37 x 31 x 32 mm 무게: 13g 5. 구동출력부 : 5종의 구동부 구동부 외형 이미지 상세사양 스피커 부저 스피커 모듈 디지털 인터페이스 작동 전압: 3.3V ~ 5V 크기: 26 x 21 mm 무게: 3g RGB LED 10mm RGB LED 장착모듈 총 1,650만가지의 색상 표현 작동 전압: 3.3V ~ 5V 작동 전류: 10~60mA 크기: 23 x 21 mm 무게: 4g 스텝모터 스텝모터/모터드라이버 일체형 회전각도, 방향, 속도 제어 작동 전압: 5V 감속비: 1/64 회전속도: 분당 0~18 회전 크기: 57 x 41 x 31 mm 스텝모터: 28BYJ-48 드라이버: ULN2003 캐릭터 LCD 16x2 캐릭터 LCD 1602 LCD 초록색 백라이트 밝기조절 : 10K ohm 가변저항 사용
  • 7. OLED OLED 드라이버 IC : SSD1306 해상도: 128x64 화각 : 160도 크기:2.7 x 2.8cm 통신방식 : I2C 4핀 OLED 디스플레이 모듈 6. 제품 특징 소프트박스는 다양한 환경에서 쉽게 소프트웨어를 배울 수 있는 최상의 환경을 제공합니다. 소프트박스 피지컬 아두이노 소프트웨어 교육도구의 특징입니다. ▪주변에서 쉽게 경험할 수 있는 센서와 구동부를 사용하여 쉽고 즐겁게 소프트웨어를 배울 수 있는 환경을 구성. ▪아두이노 연결 케이블을 사용하여 PC와 노트북만 있으면 언제 어디서든 소프트웨어를 배우 는 환경을 구성. ▪오픈소스 소프트웨어와 하드웨어를 사용하므로 새로운 센서와 구동부를 연결하여 사용이 가 능하도록 설계.
  • 8. ▪견고하고 재사용이 가능: 견고하게 제작되어 부서지거나 고장이 없으며 학생이 여럿인 가정 에서도 누구나 다시 사용하고 수준에 맞게 프로젝트를 스스로 실습 가능. ▪비용절감: 가격이 비싼 교육도구들은 상대적으로 콘텐츠가 어렵고 따라 하기 어렵지만 소프 트박스는 하드웨어적으로 모두 연결되어 있으므로 다른 비용이 들지 않습니다. ▪OTG USB 케이블을 이용하여 갤럭시탭과 같은 안드로이드 태블릿을 사용하여 소프트웨어 교 육과 실습이 가능합니다. ▪창의적인 프로젝트 설계가 가능: 주변환경에 익숙한 센서와 액츄에이터를 사용하므로 창의적 인 프로젝트 설계가 가능. 예)빛의 밝기에 따른 음악연주, 온도에 따라 변하는 전등, 거리에 따라 밝기와 소리가 변하는 인형 등) ▪소프트웨어 교육 콘텐츠로 교재와 강의 자료, 동영상, 소스코드, 메이커 프로젝트 제공 (제공 홈페이지 http://www.diymaker.net) 소프트박스 특징 •견고하게 제작되어 고장이 없고, 반복적인 사용이 가능 •점퍼선을 제거하고 모듈화 하여 소프트웨어 교육에 시간 집중 •아두이노 통합개발환경인 Sketch 환경에서 소프트웨어 교육 •블럭코딩을 지원하는 엔트리, mblock 환경에서 모든 입출력 제어 가능 •arduino UNO 보드와 환경이 동일하고 확장이 용이한 mega2560 사용 •센서입력부(7종), 구동출력부(5종), 제어통신부(2종) 3부분으로 구성 •USB 연결 케이블로 간단한 소프트웨어 교육환경 구성 •태블릿, 스마트폰을 사용하여 프로그래밍이 가능함(OTG USB 케이블) •다양한 프로젝트 기반의 소프트웨어 교육 프로그램 지원 •메이커들의 창작활동을 돕는 프로그램 개발과 필요 부품 지원 •창의적인 아이디어를 즉시 테스트 가능 •단순한 융합 프로젝트를 즉시 실행 가능
  • 9. 7. 제품구성 소프트박스 제품구성은 소프트박스 교육도구와 USB 케이블, 교재로 구성됩니다. 소프트박스 교육도구 USB / OTG 연결케이블 교재 8. 교육과정 피지컬 아두이노 소프트웨어 교육 과정은 16차 교육과정으로 구성됩니다. 전반 차시에는 소 프트웨어 개념, 블럭코딩, 아두이노 개발환경에서 소프트웨어 프로그래밍을 배웁니다. 후반 차 시에는 프로젝트에 기반한 메이커 과정을 체험하는 시간으로 소프트박스를 활용하여 배운 과 정을 메이커 활동을 통해 완성하는 과정입니다. 아래 소프트박스 소프트웨어 교육도구를 사용한 16차시 과정을 나타냅니다. 비전공 학생이나 전공 기초과정으로 한 학기 수업을 진행하는 일정에 맞도록 설계하였고 프로젝트 기반의 메 이커 활동은 형편에 맞게 조정하여 교육을 진행합니다. 소프트박스 소프트웨어 교육 내용(16차시 48시간) 차시 수업주제 상세내용 구분 1 소프트웨어란? 소프트웨어 교육이란? 소프트웨어와 생활 정보를 다루는 소프트웨어 2 컴퓨터와 소프트웨어 컴퓨터 프로그래밍 소프트웨어의 종류와 분야
  • 10. 3 순서도와 랩터 순서도 그리기 랩터 프로그램 설치와 사용법 랩터를 이용해 프로그래밍 연습 4 변수 배우기 변수, 배열의 의미 다양한 자료구조 랩터를 이용해 프로그래밍 연습 5 연산자 배우기 산술, 비교, 논리 연산자 비트, 증감 연산자 6 제어구조 배우기 조건, 판단, 점프 구조 순차, 선택, 반복 제어문 7 함수 배우기 함수의 기능 함수 사용법 – 라이브러리, API 8 소프트박스 센서입력부 소프트웨어1 온습도센서, 조도센서, 충돌센서 9 소프트박스 센서입력부 소프트웨어2 소리센서, 진동센서, 초음파센 서, 조이스틱 10 소프트박스 구동출력부 소프트웨어 스피커, RGB LED, 스텝모터, 캐릭터 LCD, OLED 한글 출력 11 소프트박스 제어통신부 소프트웨어 스마트 폰으로 앱을 구동하여 블루투스 연동 제어하기 12 메이커프로젝트 – 스마트 화분제작 1 스마트 화분 알아보기 스마트 화분 시나리오 구성 입력부, 출력부 프로그램 13 메이커프로젝트 – 스마트 화분제작 2 제작하기 14 메이커프로젝트 – 반응하는 인형 1 반응하는 인형 알아보기 인형 기능. 외관 디자인 입력부, 출력부 프로그램 15 메이커프로젝트 – 반응하는 인형 2 제작하기 16 프로젝트 – 창의 융합 과정 개선 아이디어 도출 문제 해결 방식의 학습 창의 융합으로 문제 해결하기
  • 11. 9. 프로젝트기반 창의소프트웨어 교육(메이커 활동) Maker Movement(메이커 운동)이란 메이커 문화 확산 운동을 말합니다. 즉, DIY(Do it Yourself) 문화의 발전된 형태입니다. 새로운 기술의 발전으로 누구나 자신이 원하는 것을 스 스로 쉽게 만들고 서로 공유할 수 있습니다.. 제품 제작자와 사용자간의 경계가 허물어지는 동시에, 자신이 만든 결과물을 다른 이들과 서 로 공유하며 피드백을 주고받는 새로운 영역이 만들어지고 있습니다. 이러한 움직임을 메이커 문화(Maker Culture)라 부르는데, 이 문화를 이끌고 있는 ‘메이커(Maker)’들이 빠르게 늘어나 고 있습니다. 메이커 실습 프로젝트는 아두이노 소프트웨어 기본 교육을 이수한 학생들이 준비된 재료(케 이스, 센서, 전원부. 아두이노 보드, 구동부 등)를 가지고 직접 디자인 하고 설계 제작하는 과 정입니다. 같은 제품이라도 창의적인 아이디어에 따라 다양한 메이커 활동을 진행할 수 있습 니다. - 사물에 다양한 센서, SW, 인터넷을 접목하여 사물인터넷 기본 동작원리를 이해할 수 있고 가정이나 학교 등에서 활용 가능한 DIY 창작 테마 - 자동차, 탱크, 조명, 식물농장, 인터넷토이 등 움직임이 있고, 소리가 나고, 인터넷으로 제어 가 가능한 창작 플랫폼 구성 - 학생 수준별 교과 메이커 프로젝트 과정 리스트. •LED 조명 DIY 창작 체험 •피아노건반 연주 DIY 창작 체험 •박수 소리로 불빛 색깔 제어 DIY 창작 체험 •초인종 멜로디 연주 DIY 창작 체험 •모터로 꾸며보는 간단한 모빌 DIY 창작 체험 •진동 및 지진 감지기 DIY 창작 체험 •야간 침입 경보기 DIY 창작 체험 •온도에 따라 속도가 자동 조절되는 선풍기 DIY 창작 체험 •물체와의 거리에 따라 조명의 밝기를 조절하는 DIY 창작 체험 •소리로 운전하는 사물인터넷 탱크 DIY 창작 체험 •다가가면 달아나는 사물인터넷 자동차 DIY 창작체험
  • 12. •스마트폰을 이용하여 토양의 온·습도 감지 및 물주기 •스마트폰을 이용하여 집안의 온·습도체크 및 선풍기 제어 •스마트폰을 이용하여 장난감 움직임 제어 10. 연락처 김봉조 수석연구원 우. 13837 경기도 과천시 별양상가로 2, 그레이스호텔 602호 창업활성화센터 phone. 010-2334-3005 홈페이지 http://www.diymaker.net/ email kimbongzo@gmail.com
  • 13. 피지컬 아두이노 소프트웨어 교육도구 소프트박스(softbox) 퀵스타트 가이드
  • 14. 소개 소프트박스 교육도구는 주변환경과 밀접한 7종의 센서입력부와 입력부를 처리하여 제어와 통 신을 담당하는 제어통신부, 센서 입력을 분석하여 제어가 가능한 5종의 구동출력부를 인쇄회 로기판(PCB) 위에 견고하게 모아 제작한 피지컬 아두이노 소프트웨어 교육도구입니다. 소프트박스는 가장 기본적인 “아두이노 피지컬 소프트웨어 교육도구”로서 학생들과 일반인이 처음으로 소프트웨어를 배우기에 적합한 교육도구입니다. 소프트박스를 이용하여 기초 교육과 정을 마치면 수준에 따른 프로젝트를 진행하게 되는데 이러한 프로젝트를 통해 창의적인 아 이디어를 소프트웨어로 구현하는 과정을 배우도록 하는 것이 바로 “프로젝트 실습에 따른 코 딩교육”이며 프로젝트를 실행하기 위한 다양한 소스코드와 메이커 활동에 필요한 콘텐츠를 제공합니다. 독자 이 문서는 피지컬 아두이노 소프트웨어 교육 PC를 사용하는 사용자를 위한 문서입니다. 사용 자는 본 문서를 이용하여 피지컬 아두이노 소프트웨어 교육 PC에서 다양한 입력부, 구동부, 통신부에 대한 사용방법을 실습하며 소프트웨어를 배우게 됩니다. 창의적인 아이디어로 프로 젝트를 만드는 과정을 스스로 익힐 수 있습니다. 문의처 이 문서의 내용에 오류가 있거나 내용과 관련한 의문 사항이 있으면 아래의 연락처로 문의하 세요. 연락처 : 사람정보기술 kimbongzo@gmail.com 010-2334-3005
  • 15. 제품구성 소프트박스 제품구성은 소프트박스 교육도구와 USB 케이블, 교재로 구성됩니다. 소프트박스 교육도구 USB / OTG 연결케이블 교재 안전정보 • 감전위험 : 보드에는 가벼운 전기가 흐릅니다. 지도 교사의 허락 없이 제품의 센서나 액츄 에이터를 분해, 이탈, 접촉하지 마세요. • 신체 일부가 동작하는 전자부품에 닿지 않도록 하세요. 센서 가까이에서 센서 동작을 확인 하는 목적 외에는 부품에 닿지 않아야 합니다. 동작하는 도중에 손가락을 대면 이상동작, 고 장, 전기적 손상의 원인이 될 수 있습니다. • 특히 손가락이 날카로운 물체에 닿지 않도록 하십시오: 날카로운 물체에 손가락을 가까이 하면 약한 부상이 발생할 수 있습니다. 본 설명서의 안전 규칙, 주의 및 경고 사항을 모두 준수하십시오. 소프트웨어 교육 실습 도중에 발열, 연기, 타는 냄새가 날 경우 즉시 소프트박스에 연결되어 있는 PC 연결케이블, 전원 어댑터, 건전지, 충전기 연결케이블을 분리하고 지도 교사의 지시 를 받습니다.
  • 16. 아두이노 통합개발환경(IDE)에서 실습 아래 사진과 같이 USB 연결 케이블을 사용하여 소프트박스의 아두이노메가 보드 USB포트와 컴퓨터의 USB 단자를 연결합니다. 연결을 하면 컴퓨터가 아두이노보드를 찾기 시작합니다. 구동을 위한 윈도우 드라이버가 자동 으로 설치됩니다. 바탕화면에서 아이콘을 더블 클릭하여 아두이노 스케치 개발환경 프로그램을 실행 합니다. 스케치(Sketch)는 아두이노 플랫폼 실행화면
  • 17. 아두이노 통합 소프트웨어 교육 환경인 스케치의 실행, 사용법, 환경 설정은 교재를 참고하십 시요. 정상적으로 실행되면 아두이노 스케치 프로그램을 볼 수 있습니다. 스케치(Sketch)는 아두이 노 플랫폼에서 동작하는 프로그램 코드를 작성하고 코드를 아두이노 플랫폼 장비에 업로드할 수 있는 기능을 제공하는 IDE 즉, 통합개발환경입니다. 스케치(Sketch) 환경에서 소프트웨어 를 실행하고 에러를 수정하며 실행하여 결과를 확인할 수 있습니다. 선생님의 지도에 따라 피 지컬 아두이노 소프트웨어 교육을 진행할 수 있습니다. 설정과 제품구성 가장 먼저 할 일은 아래 그림과 같이 아두이노 실습보드의 마이크로 컨트롤러를 선택해야 한 다. 아두이노 프로그램인 스케치의 메뉴 중 [툴] - [보드] - [Arduino/Genuino Mega or Mega2560] 을 선택합니다. 그 다음 아두이노 프로그램 스케치 메뉴의 [툴] - [포트] - 아두이노 보드와 연결된 씨리얼 포 트를 선택합니다.
  • 18. 1. 이렇게 아두이노 보드와 연결된 COM 포트가 나오지 않는 경우 / 아두이노 메가 보 드의 호환성이 떨어지는 경우 드라이버 파일을 설치해야 합니다. 2. COM 포트가 나오더라도 프로그램의 업로드가 안되는 경우 / 업로드 후 아두이노 보 드와 연결이 자주 끊겨지는 경우는 USB연결 드라이버를 다시 설치해 줍니다. 드라이 버 설치 프로그램을 다운로드하고 설치방법은 다음 사이트 http://dev.re.kr/84 에서 설명을 참고합니다. 드라이버를 설치하고 컴퓨터가 인식을 한다면 소프트박스를 사용할 준비가 된 것입니다. 아두 이노 소프트웨어 교육 도구에서 실행하는 데모는 testcode 폴더 아래에 모두 준비되어 있습 니다. 소스코드가 들어있는 testcode 폴더에는 센서보드의 모든 센서와 액츄에이터를 실행하 고 결과를 확인해 볼 수 있는 소스코드들이 들어있습니다. 테스트 코드를 불러와 실행하는 방 법을 설명합니다. 스케치 화면에서 아래 그림과 같이 [파일] – [열기]를 선택합니다. 화면에 나오는 폴더에서 testcode 폴더를 선택합니다. 폴더 아래에 모든 소스코드 폴더들이 있는데 실습할 부품을 선택하여 해당 폴더를 열어 아두이노 소스코드 파일을 선택합니다. 코 드 파일의 확장자는 파일이름.ino 로 보입니다.
  • 19. 아래 화면은 onlyrgb 폴더를 열어 onlyrgb.ino 파일을 불러온 스케치 파일을 업로드 실행버 튼을 눌러서 실행하는 화면입니다. 정상적으로 업로드가 완료되면 프로그램이 실행되어 센서보드의 RGB LED 가 적색, 녹색, 파 란색으로 점등됨을 확인할 수 있습니다. 다른 테스트 코드도 동일하게 불러와서 업로드를 실 행하고 때에 때라서 아래 화면의 씨리얼 모니터를 열어서 결과를 확인해 보도록 합니다.
  • 20. 전체 데모와 구성품 실습방법 전체 데모 프로그램과 각 구성품을 테스트하는 방법입니다. 압축되어 있는 데모 테스트 코드 를 플면 아래와 같이 testcode 폴더에 많은 소스코드가 나옵니다. 바탕화면이나 적당한 폴더 에 압축을 풉니다. 각 폴더와 소스코드에 대한 설명은 교재를 참고합니다. 1. 폴더 all-sensor – all-sensor.ino - 파일은 전체 구성품(일부제외) 을 조이스틱을 이용하여 모두 테스트하는 프로그램입니다. 이 파일을 열어 컴파일하 고 업로드 하고 나서 테스트하는 방법입니다. 메뉴에서 [파일] – [열기]를 선택하여 all-sensor.ino 파일을 엽니다.
  • 21. 2. 여는 것이 완료되면 스케치 창에 소스코드가 표시된다. 업로드 버튼을 클릭하여 컴파 일과 업로드가 한번에 실행됩니다. 3. 아래 화면처럼 정상적으로 업로드가 완료되면 즉시 동작합니다. all-sensor 프로그램이 정상 동작하는 것을 확인하기 위해 스케치 프로그램의 오른 쪽 위의 버튼을 눌러 씨리얼모니터 화면을 엽니다. 실행하는 프로그램은 LCD와 씨리얼모니터 화면으 로 동작상태를 나타냅니다. 아래 그림은 씨리얼 모니터 동작화면입니다.
  • 22. 4. 현재 LCD 에는 Hello 표시가 되면서 아래 줄에는 숫자가 증가합니다. 조이스틱 버튼 을 누르면 숫자는 1씩 증가하며 각 구성품을 실행합니다. LCD에 출력되는 글자들, 정 확한 테스트 방법을 아래에 표로 나타냅니다. 조이스틱의 스위치를 ‘딸칵’하는 소리가 나도록 순차적으로 누르면서 센서와 액츄에이터의 동작을 실습합니다.
  • 23. 실습부품 실습방법 정상동작 LCD 화면 대기상태 Hello, World 표시 숫자 증가 온·습도센서 온도와 습도표시 온습도 센서에 입김을 불어본다 빛(조도)센서 Light, Dark 표시 빛 센서를 가려본다.(보정필요) 근접(충돌)센서 Bang, No Bang 표시 충돌센서에 손을 가까이 댄다. 사운드(소리)센서 RGB LED 파란색 점등 소리를 내거나 센서를 톡톡친다. 진동센서 진동센서를 손으로 친다. Viobration 글씨 표시 초음파 센서 거리표시 24cm 초음파 센서 앞 쪽에 손바닥을 댄다. 조이스틱 조이스틱 값 표시 조이스틱을 전후좌우로 움직인다. RGB LED RGB LED 여러가지 색으로 점등 0으로 돌아감 처음으로 돌아감
  • 24. 5. 위에 설명되지 않은 구성품을 테스트하기 위한 방법을 설명합니다. 실습부품 실습방법 동작설명 스텝모터 Stepmotor 폴더의 ino 파 일 stepmotor 스텝모터가 좌,우로 1바퀴 회전 블루투스 Bluetoothrgbled 폴더의 bluetoothrgbled 파일 스마트폰을 소프트박스의 블루투스 와 연동하여 RGB LED의 색과 밝기 를 스마트폰을 이용하여 제어한다. 자세한 실습 방법은 교재를 참고한 다. 종료 종료할 때는 스케치 프로그램을 종료하고 센서보드에서 USB 연결 케이블을 제거합니다. 때에 따라서는 USB 연결 케이블을 제거하지 않고 PC를 정상 종료하는 것으로 모든 시스템의 사용 을 종료합니다. 저작권 이 문서는 피지컬 아두이노 소프트웨어 교육도구인 소프트박스에 대한 정보 제공의 목적으로 만 제공됩니다. 문서에 수록된 정보의 완전성과 정확성을 검증하기 위해 노력하였으나, 발생 할 수 있는 내용상의 오류나 누락에 대해서는 신속히 보완하여 알려드리겠습니다. 관련 URL 정보를 포함하여 이 문서에서 언급한 특정 소프트웨어 상품이나 제품은 해당 소유 자가 속한 현지 및 국내외 관련법을 따르며, 해당 법률을 준수하지 않음으로 인해 발생하는 결과에 대한 책임은 사용자에게 있습니다. 문서의 내용을 보완이 필요할 경우 예고 없이 변경할 수 있습니다. 자세한 내용은 아래 사이 트를 참조하시기 바랍니다. 사람정보기술 http://www.diymaker.net 연락처 : 010-2334-3005 - 마지막 수정일 2018년 9월 26일 -