動手玩創意/進階

出自六年制學程
在2016年5月3日 (二) 13:25由游士賢對話 | 貢獻所做的修訂版本

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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ArduinoLibraries
  • 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
      • 螃蟹
    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LDRD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%)
      • 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%)
      • 模式2:製作跑馬達顯示自己的姓名與電話(20%)
    2. 完成可搖擺面板的機構(20%)
    3. 創意加分(使用電子羅盤10%,創意想法10%)(20%)
  • 分數算法
    1. 實作:60%
    2. 平時成績(上課程式繳交):40%