第一篇基礎篇 -...

第一篇基礎篇

第0章前言

第1章認識Arduino 與準備工作

第2章 ArduBlock 使用說明

第0章前言0-1 前言

本書是為iPOE P1 積木機器人For Arduino，使用ArduBlock 圖控程式介面，並配合iPOE P1 積木機器人教具箱課程編寫，以專題導向學習（PBL）課程讓學生瞭解科學與工程知識，提升學習者問題解決和創意設計的能力，以及加強動手做與團隊合作。

本書配合iPOE P1 積木機器人教具箱，包含了三大重要內涵：「一是自由軟體的ArduBlock 圖控軟體for Arduino IDE 軟體程式積木，二是開放架構的Arduino 控制電路板與開放的感測器等週邊電控積木，三是支持開放學習課程設計的Gigo 創意積木」。

在課程設計方面運用STEM（Science, Technology, Engineering, Mathematics）實作教學活動計虛擬創新與實體創新互相激盪，達成學生完整的學習。

第0章前言0-2 介紹

一 Arduino 電控積木

Arduino 是在2005 ?� 1 月由義大利米?�互動設計學院的教授David Cuartielles 和 Massimo Banzi 所設計，是一塊基於開放原始碼發展出?�的 I/O 介面控制板，讓使用者可以快速使用 Arduino 語言與 Flash或 Processing... 等軟體，作出互動作品。原始構想是希望讓設計師及藝術家們透過 Arduino 很快的學習電子和感測器的基本知識?�，快速的設計、製作作品的原型，很容?�易與目前設計系所學的軟體整合，使得虛擬與現實的互動?�加容?�，因此非常適合?�具電子背景的人使用，以設計出各種不?�同的互動裝置。

第0章前言二 ArduBlock 圖控軟體

Arduino 的語法大部分與C++ 相同，並且有豐富的函式庫可以引用，加上開放許多實用的程式原始碼Example 可以下載再依自己需求加以擴展。但是對於初學者而言，程式語言加上電子零件等整體使用仍是令人卻步的門檻；在Arduino CC 創作的許可下，有許多工程師加入擴展設計開發。ArduBlock 是由中國上海「新車間」創客(Maker) 以Java 語法所開發的圖形化程式編輯環境，是附掛於Arduino 官方編程環境IDE 下運行的第三方軟體。有別於Arduino 本文式Java C 語言程式編輯，ArduBlock 是以圖形化積木組合的方式編輯程式，使程式的編輯視覺化和立即驗證，程式編輯門檻大大降低，即使沒有學過程式編輯的人，也可以嘗試編寫程式給Arduino 控制器實現自己的創意構想。

第0章前言三 Gigo 創意積木

iPOE P1 機器人採用Gigo 品牌積木系統作為結構與傳動使用。智高Gigo 成立於1976 年，智高積木元件與其它品牌積木最大的不同之處，在於框架（frame）的結構積木，可以依自己的需求組合建構模型；以10mm 為基數的零件設計，形成三軸向自由度的延伸，可以方便組裝，所需的零件數也最少。框架的每一個圓孔直徑8mm，是凹凸配合部位，也是傳動軸的支撐部位，因此可以很輕易找到需求的組裝尺寸。另外智高積木擁有完整且合乎機械原理的各種傳動元件與動力來源元件，可以很容易地建立符合需求的動態（dynamic）結構。另外Gigo 支持開放學習設計課程與開放電控硬體轉接的創意積木，讓結構與控制積木互相連結，達到快速實現不同的功能設計。

第0章前言0-3 如何使用本書

1 本書分為基礎篇、學習篇、應用篇與專題篇四大部分，並配合iPOE P1積木機器人教具箱，可以提供國、高中生活科技課程的整合學習。以及高職各群科的相關機電與專題製作課程使用。

2 本書將重點放在易學易用，以所視即所得的實作方式學習，讓學習更輕鬆有趣。因此對於微電腦控制理論部份，除了在相關應用提出外，對於電子電路等理論如需要更深入的認識，請參閱台科大圖書『Arduino微電腦控制實習』叢書。

第0章前言3 使用ArduBlock 圖形化介面，當您寫好程式即可燒錄進 Arduino中，產生的程式也同時在Arduino IDE 可以檢視與修改，在介紹ArduBlock 程式積木時，也一併將Arduino 語法與說明列表提供對照。藉著圖控程式與Arduino 程式的交互對照，你也可以慢慢的學習到程式的語法與結構，對於將來繼續其他程式語言的學習有很大的助益。

4 在單元學習後，會提出一些延伸思考的問題，學習者可以用累積的心得嘗試自由創作，激發更多的創意。

5 專題篇對於高中職專題製作課程，提出幾個專題應用實例，藉以激發更多更有創意的專題思考方向。

第0章前言0-4 掃描二維條碼（QR-Code）QR 碼的方法

第0章前言

第1章認識Arduino 與準備工作本章內容提供依序準備iPOE P1 的軟硬體安裝課前準備指導；指導

教師可以帶著學生一起練習安裝準備，讓孩子有更豐富多樣的學習經驗與動手操作能力。本教材使用的電子電路都是DC 直流電，輸出輸入僅DC5V，外接電源是直流DC 7 ～ 12V，不會有電擊危險，非常安全，請安心與細心來學習吧！

第1章認識Arduino 與準備工作

第2章 ArduBlock 使用說明2-1 為什麼選用ArduBlock ？

由於Arduino 開放原始碼的社群學習特性，許多工程師投入開發，出現了許多Arduino 的學習工具軟體，圖控程式軟體就有許多版本，如何選用來做為入門學習的工具，就功能是否設計完整，操作是否直覺而平易近人，是否有燒錄離線執行能力等。目前坊間Arduino 的圖控軟體首推S4A(Scratch For Arduino) 與ArduBlock。S4A 結合MIT 的Scratch的互動程式介面與操作，使用者很容易上手，但是因為使用韌體來控制Arduino，運算與作動都是S4A 軟體來執行，因此運算反應較慢，也無法燒錄執行。在S4A(Scratch For Arduino) 入門後，選擇ArduBlock 更進一步學習而又親和力高，讓所有非電機電子專長背景的人都有機會繼續使用Arduino 作創意設計。其他圖控程式軟體僅提出二者供參考。

第2章 ArduBlock 使用說明一 MODKIT

成功在網路募資，圖形介面親和力高，可以燒錄，但是必須在網路登錄與設計程式，而且無法看到Arduino 程式碼。

第2章 ArduBlock 使用說明二 Mind+

Mind+ 軟體可以安裝執行，圖形介面模組化相當精細與非常簡單操作，可以燒錄，只是程式設計邏輯與執行都省略了；雖然非常輕鬆看到Arduino 的動作成果，欠缺未來學習程式C++ 語言的對應引導。

第2章 ArduBlock 使用說明2-2 ArduBlock IDE 圖形介面

ArduBlock 是Arduino IDE 的圖形介面，它必須依附於Arduino IDE環境啟動。當您寫好程式即可上傳燒錄進 Arduino 中，同時也在Arduino IDE 產生程式碼可以檢視。在ArduBlock 圖形介面的引導下，可以在不熟練Arduino 語法時，也能依邏輯思考完成程式設計，藉著ArduBlock 輕鬆上手Arduino 機電控制的學習，立即實現創意的機電控制想法。

第2章 ArduBlock 使用說明2-3 啟動與使用ArduBlock

第2章 ArduBlock 使用說明

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