動手玩創意/進階

槪述

課程目標

• 將數學邏輯和科學知識融入程式。
• 學會Mbot(機器人)和Arduino(開放式硬體)之相關知識。
• 將Arduino輸入端訊號，透過程式編排的執行，導入物聯網(IOT)概念。
• 利用mBlock(程式軟體)的積木式、多工程式為基礎，訓練程式邏輯概念。

內容

• 八年級
  1. 倒車雷達系統
  2. 閃避機器人
  3. 結帳收銀機
  4. 節奏遊戲
  5. Runing Robot
  6. 循環自行車
  7. 尋跡避障機器人
  8. 整合機器人功能
  9. 超音波吉他
  10. 巡邏機器人
• 九年級
  1. 迷宮機器人
  2. 光控風帆船
  3. 極限短壁球
  4. 巡機夾具機器人
  5. 金庫密碼
  6. 金手指對抗賽
  7. 刷卡機面板

上課規定

• 第一堂課選定座位，之後為固定座位。(請勿任意換座位)
• 使用電腦前，請務必檢查電腦(螢幕、鍵盤、滑鼠)是否正常。(如異常，請立即通知老師)
• 請勿攜帶筆電或平板進入電腦教室
• 請勿攜帶食物及飲料進入電腦教室

修課同學座位表

　 　 　 　 　 　

第四排	第三排	第二排	第一排
孫紹傑	許皓程	溫書桓
莊坤霖	曾明哲	吳文翰
	丁　禾	柯智懷
	洪仁益	張胤閎

課程內容

第一堂(三上)

• 教學進度
  1. 自選座位
  2. Mbot介紹
  3. Mbot組裝教學
     • 感測器介紹
  4. 軟體安裝與連線準備
     • Mblack軟體下載
     • 安裝S4A操作介面
     • 安裝Arduino軟體介面
     • 安裝USB驅動程式
     • 韌體上傳
     • 硬體連線與測試
• 附錄
  1. 感測器介紹

腳位	元件名稱	腳位	元件名稱
A0	滑桿可變電阻	D10	紅色LED
A1	光感測元件	D11	綠色LED
A2	麥克風	D4	連續旋轉伺服馬達
D2	按鍵開關	D7	連續旋轉伺服馬達
D9	蜂鳴器

第二堂

• 教學進度
  1. 請依RGB三原色比例調出5種顏色
  2. 按鈕模式控制
  3. 製作以一個按鈕控制5種顏色
     • 按一下→紅色
     • 按二下→橙色
     • 按三下→黃色
     • 按四下→自訂顏色
     • 按五下→自訂顏色
• 任務一
  1. 使用兩角色(老鼠、蘋果)
  2. 按一按鈕，使老鼠移動到蘋果處發出聲音
• 任務二
  1. 使蘋果上下移動
  2. 瞄準並按下按鈕，使老鼠與蘋果X座標相同

第三堂

• 教學進度 - 認識超音波感測器
  1. 感測距離約1~400公分
  2. 程式積木，機器人模組(超音波感應器連接埠)
  3. 認識倒車雷達系統
  4. 認識自動閃避機器人
• 任務一
  1. 設置偵測距離(距離內亮紅燈，距離外亮綠燈)
• 任務二
  1. 製作倒車雷達系統，配合馬達、警示音、警示燈
• 任務三
  1. 配合車輛轉向，並執行自動閃避，使車輛不會停止或卡住

第四堂

• 教學進度-Mbot無法使用事件綠旗控制LED、蜂鳴器或馬達測器排除方法
  1. 檢查MBlock的連接→恢復出場程序，檢查是否可使用
     • 可使用：使mcore恢復出場程序
     • 不可用：將Make Block資料夾放置本機文件→Arduino→Libraries
• 任務一
  1. 將mbot恢復出場程序後，再將mbot與2.4G無線模組連結，並測試是否連線成功
  2. 製作一段控制LED燈的程式並執行測試
• 任務二
  1. 使用當按下方向鍵與當鬆開方向鍵做前進、後退、左轉、右轉的控制
  2. 測試與動力調整

第五堂

• 教學進度 - 程式初始化
  1. 宣告變數
  2. 變數初始化(歸零)
  3. 宣告副程式(除了主要程序外的程式都稱為副程式)
• 任務一(猜猜看遊戲步驟)
  1. 在遊戲畫面選擇其中一按鈕(腳色)
  2. 讓電腦亂數產生一個數字
  3. 讓程式比對玩家選擇的數字
     • 相同：使背景變更為猜到了！
     • 不同：使背景變更為沒猜到！

第六堂

• 教學進度
  1. 電子模組
     • 光感應器
     • 觸碰感應器
  2. 重點教學
     • 利用廣播功能呼叫副程式
     • 設定一變數並將感測器數值存入變數中，利於監控數值
• 任務一(砲台遊戲)
  1. 腳色
     • 蝙蝠
     • 砲台
     • 砲彈
  2. 砲彈射擊到蝙蝠得一分
  3. 蝙蝠碰到砲台終止遊戲

範例畫面

第七堂

• 教學進度
  1. 紅外線感應(算術大挑戰)
     • 紅外線通訊規格大類分為三類
     • 紅外線發射器與接收器規格都一樣
     • 紅外線肉眼看不見但可用手機相機看見
• 任務一
  1. 用紅外線遙控器控制蝙蝠移動
  2. 製作多個分數球隨機出現
  3. 每30秒判別一次搜集的點數是否與題目相同
  4. 設置歸零球
  5. 變數：得分、時間、題目、分數

第八堂

• 教學進度 (結帳收銀機)
  1. 光線感應器應用
  2. 條碼判別
  3. 顏色判別
     

     

     三顆不同顏色的LED
• 任務一
  1. 製作一個商品列表
  2. 製作三個角色
     • 西瓜
     • 香蕉
     • 結帳員
  3. 製作結帳按鈕

第九堂

• 教學進度 (節奏遊戲)
  1. 認識邏輯設計
     • And
       

       

       And
     • Or
       

       

       Or
     • Not
• 任務一 (製作節奏遊戲)
  1. 製作四個角色
     • 海星
     • 鳥
     • 螃蟹
     • 線
  2. [遊戲圖]
     • 角色碰到紅線就得到一分
     • 時間倒數一分鐘

第十堂

• 教學進度 (Runing Robot)
  1. 車輛轉向方法
     • 直走
     • 後退
     • 前進左轉
     • 前進右轉
     • 原地左轉
     • 原地右轉
  2. 2.4G無線通訊連線，使用無線載波傳送訊息
• 比賽規則
  1. 在場地範圍內比賽出界即出局
  2. 兩人一組兩顆氣球均爆破即獲勝

第十一堂

• 教學進度 (循環自行車)
  1. 紅外線感應器原理
     • 黑色：將所有光線吸收不反射
     • 白色：將所有光線反射不吸收
  2. MBot感應器四種感應數值

紅外線感應器原理

MBot感應器四種感應數值

第十二堂

• 教學進度(尋跡避障機器人)
  1. 複習尋線感測器回傳值
  2. 使用超音波感測器偵測物品並避開
  3. 尋跡程式與避障程式優先權討論
  4. 銳角路線尋跡方法

感應器原理

第十三堂

• 教學進度(整合機器人功能)
  1. 將燈號"紅黃燈"輪流亮燈
     • 每隔1秒換燈號1次
     • 每隔2秒換燈號1次
     • 每隔3秒換燈號1次
     • 每隔4秒換燈號1次
  2. 將避障與紅外線遙控整合
     • 按遙控器上的A按鈕，即做紅外線遙控。
     • 按遙控器上的B按鈕，即做避障功能。

第十四堂

• 教學進度(賽馬大亨)
  1. 使用觸碰按鈕，使用計時器模組(Timmer)
     • 計時器啟動
     • 計時器歸零
  2. 使用觸碰按鈕，使用音效
     • 開始按鈕的音效
     • 結束按鈕的音效
     • 按鈕增加的音效(燈光)
• 任務
  1. 設定計時10秒鐘
  2. 10秒鐘內增加按鈕次數
  3. 10秒後始按鈕次數當作車子行駛秒數
  4. 比賽一定距離內誰行駛得快

第十五堂

• 教學進度(超音波吉他)
  1. 認識距離範圍限制
  2. 認識封閉和弦把位
  3. 感應器設計
     • 超音波：偵測距離高低音
     • 觸碰按鈕：撥弦聲音開關
     • 尋線感應器：調整大小聲

實作原理

• 任務
  1. 超音波偵測需延遲0.3秒
  2. 和弦
     • Do(C)
     • Re(D)
     • Mi(E)
     • Fa(F)
     • So(G)
     • La(A)
     • Si(B)
     • Do(C)

第十六堂

• 教學進度(巡邏機器人)
  1. 超音波距離感測應用
  2. 超音波位置改正
  3. 馬達控制(微調)指令介紹
• 任務
  

  

  任務說明

第十七堂

• 考試分數說明
  1. 60分：輸入裝置X2、輸出裝置X1
  2. 10分：增加動畫
  3. 5分：增加一個輸入裝置
  4. 5分：增加一個輸出裝置
• 選課學生
  1. 溫書桓
     • 主題：循線+避障
     • 主題敘述

       跟著黑線躲開障礙物。

     • 使用裝置
       1. 按鈕
       2. 馬達
       3. LED登
       4. 超音波
       5. 電腦動畫
       6. 電腦聲音
       7. 循線感測器
       8. 蜂鳴器(板子的聲音)
  2. 吳文翰
     • 主題：賽車
     • 主題敘述

       要用鍵盤控制藍芽傳出用動畫作一個動作要閃一個光。

     • 使用裝置
       1. 鍵盤
       2. 動畫
       3. LED燈
       4. 藍芽感測器
  3. 柯智懷
     • 主題：射擊遊戲
     • 主題敘述

       使用循線感應器控制方向、按鈕發射子彈，擊中與非擊中各有不同LED燈號。

     • 使用裝置
       1. 循線感應器
       2. 車上綠色按鈕
       3. 車載LED燈
  4. 張胤閎
     • 主題：撞翻車
     • 描述：

       把對方撞出去，撞翻過去也可以。

     • 使用裝置：
       1. 鍵盤
       2. 循線感應器
       3. 超音波感測器
  5. 許皓程
     • 主題：遙控車
     • 主題敘述

       利用鍵盤控制mbot讓他可以前後左右。

     • 使用裝置
       1. LED
       2. 馬達
       3. 鍵盤
       4. 蜂鳴器
       5. 超音波感測器
  6. 曾明哲
     • 主題：吉他
     • 主題敘述

       按下按鈕時，超音波偵測手裡燒音波感測器多遠，越遠發出聲音越低，越近發出聲音越高。

     • 使用裝置
       1. 聲音
       2. 按鈕
       3. 超音波感應器
  7. 丁　禾
     • 主題：車車走黑線
     • 主題敘述

       以按鈕觸發事件，讓循線感應器感應，讓車沿著黑線走，並用超音波感應器，讓車繞過在路徑上的障礙物，LED燈會因不同的狀態切換顏色。

     • 使用裝置
       1. 按鈕
       2. 循線感應器
       3. 超音波感應器
  8. 洪仁益
     • 主題：
     • 主題敘述

       超音波偵測距離，並和被巡邏的物體保持距離，馬達轉動輪子，輪子不同的方向，用不同的顏色光。

     • 使用裝置
       1. LED
       2. 馬達
       3. 超音波
       4. 循線感應器
  9. 孫紹傑
     • 主題：賽車
     • 主題敘述

       使用鍵盤操控方向。

     • 使用裝置
       1. 馬達
       2. 鍵盤
       3. 藍芽
  10. 莊坤霖
      • 主題：尋走車
      • 主題敘述

        用遙控器控制mobt的模式，各種模式有各種音樂光線。(模式1尋線、模式2自由、模式3跳舞、模式4躲避)

      • 使用裝置
        1. LED
        2. 遙控器
        3. 蜂鳴器
        4. 尋線感測器
        5. 超音波感測器

第十八堂(期末成果發表)

• 報告說明
  1. 報告時間：10分鐘
  2. 展示作品：2分鐘
  3. 製作PPT：事前準備
• 報告流程
  1. 成果發表
  2. 成果展示
  3. Q&A
• 報告順序
  1. 溫書桓
  2. 吳文翰
  3. 柯智懷
  4. 張胤閎
  5. 許皓程
  6. 曾明哲
  7. 丁　禾
  8. 洪仁益
  9. 孫紹傑
  10. 莊坤霖

第十九堂(三下)

• 教學進度(迷宮機器人)
  1. 動作分解
     • 直走到超音波<15公分。
     • 左轉90度，並記錄超音波。
     • 右轉180度，並記錄超音波。
     • 判斷出路並轉向。
       

       

       障礙物圖示
  2. 任務
     • 測試左轉90度的馬達動力值。
     • 測試右轉90度的馬達動力值。
     • 設計輔助測試的燈號與音效延遲秒數。

第二十堂(加入教育擴充包)

• 教學進度(光控風帆船)
  1. 光感應器應用。
  2. 海上常用信號傳遞(光線)。
  3. 船帆機構組裝(伺服馬達)角度控制。

Mbot主機組裝教學

• 任務

　 　 　

秒數控制	伺服	轉向
控"↑"閃1下	前90度	直走
控"↓"閃2下
控"←"閃3下	左0度	左轉
控"→"閃4下	右180度	右轉

第二十一堂

• 教學進度(極限短壁球)
  1. 認識搖桿
     • 數值讀取觀察。
     • 座標關係。
       

       

       座標關係圖
• 任務
  1. 第一關： 0~10秒，隨機方向發射，碰到牆反彈。
     

     

     左：搖桿圖，右：電腦畫面圖示
  2. 第二關：11~20秒，躲避球加速。
  3. 第三關：21~30秒，速度回復球變大2倍。
  4. 第四關：自行設計規則。
  5. 第五關：自行設計規則。

第二十二堂

• 教學進度(巡機夾具機器人)
  

  

  夾具機構設計A
  

  

  夾具機構設計B
  

  

  夾具機構設計C
• 任務
  1. 循跡並將軌道上之障礙物排除

第二十三堂

• 教學進度(金庫密碼)
  1. 使用搖桿控制
  2. 認識密碼比對模式
     • 數字比對模式：將所有密碼轉換為"數字"
     • 字串比對模式：將所有密碼轉換為"字串"
• 任務
  1. 密碼為隨機出題
  2. 單數密碼為國字：左or右
  3. 雙數密碼為數字：1~5

示意圖

第二十四堂

• 教學進度(金手指對抗賽)
  1. 認識限位開
     • 限制機構移動位置
       1. 機械式 (按鈕)
       2. 數位式 (紅外線)
     • 另類觸碰感測器

示意圖

示意圖

第二十五堂

• 教學進度(刷卡機面板)
  1. 認識Mbot表情面板
     • 工作電壓5V
     • LED矩陣8X16=128
  2. 認識LED矩陣工作方法
     

     

     顯示數字5
  3. 視覺暫留
     • 人眼對於不同顏色的光，有不同的暫留時間，最慢頻率約10fps。(EX:日光燈約100次/秒)
• 任務
  1. 顯示時間
  2. 製作4個以上表情，輪流顯示
  3. 製作刷卡機跑馬燈

第二十六堂

• 教學進度(雷達偵測站)
  1. 超音波定位與畫面圖示
     

     

     雷達偵測站
• 任務
  1. 製作機器人將超音波感測器安裝伺服馬達上，使偵測範圍變大，並將偵測到的物品位置，顯示在雷達圖上。
  2. 步驟
     • 使伺服馬達可來回擺動
     • 使雷達圖上偵測方向，能隨伺服馬達轉動方向動作
     • 製作定位程式

第二十七堂

• 教學進度(迷宮機器人)
  1. 複習距離比較程式
  2. 使用伺服馬達製作
  3. 加入巡邏機器人功能，循線感應器遇到白線需回頭巡邏
     

     

     機器人圖示
• 任務
  1. 比較程式架構
     • 轉動伺服馬達往左並記錄感測值LD
     • 轉動伺服馬達往右並記錄感測值RD
     • 比較LD和RD後轉向較大值方向
  2. 新增程式功能
     • LD與RD相差值須大於10，才開始動作
       

       

       線路圖示

第二十八堂

• 教學進度(荒島指南針)
  1. 認識電子羅盤
     

     

     電子羅盤
• 任務
  1. 製作指北車
     • 設計一指北車，當方向接近北方時發出綠光，並且發出越來越密集的嗶嗶聲

第二十九堂(考試)

• 考題
  1. 可用感測器
     • 搖桿
     • 限位開關
     • 超音波
     • 電子羅盤
     • 巡線感應器
  2. 可用輸出裝置
     • 直流馬達
     • 伺服馬達
     • 表情面板
     • 動畫
• 任務
  1. 使用超音坡或搖桿來設定模式1與模式2。(20分)
     • 模式1：使用表情面板可變化3種表情，並使用伺服馬達使面板擺動。(20分)
     • 模式2：製作跑馬燈顯示自己的姓名與電話。(20分)
  2. 完成可搖擺面板的機構。(20分)
  3. 創意加分(使用電子羅盤10分，創意想法10分)。(20分)
• 總成績算法
  1. 考試成績：60%
  2. 平時成績(上課程式繳交)：40%