外部感應器初體驗：軟、硬體選擇建議(舊)

由 roc · 2016-04-08

程式寫作如果結合外部感應器，可以達成簡單的自動控制功能，進一步讓學生創作一些作品改善生活或是增加樂趣，只要幾百元就可以開始體驗電腦程式控制外部感應器了。

硬體：Arduino Uno + 感測器(LED、電阻….)

軟體：Scratch2.0 + WFduino

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A.程式選擇：

對於國中小學生(初學者)來說常見的大概就是圖形介面的[S4A]、[mBlock]、[Webduino Blockly]和[S2A]、[scratchX]還有[Transformer轉譯器]、[WFduino]。(註1)

初級班建議選擇(Scratch 2.0 + WFduino)或mBlock，chromebook可以選WFduino

PS：mBlock程式有些bug，比較適合初級班，進階課程建議改用其他程式。

WFduino

WFduino 專供 Scatch2 操作 Arduino 的轉譯程式，將Scratch 2.0 的指令轉譯成Arduino的程式執行。

寫作介面為Scaratch2.0

優點：

支援chromebook使用USB連線，設定簡單，使用方便，操作使用容易，可以和scratch2.0網路線上版或離線版接軌。
使用學生孰悉的Scratch 2.0介面，因為完全尊重MIT Scratch 2.0 原創，所以可以直接繼承隨時更新的改版。
可以使用網路線上版scratch2.0操控arduino，網路存取超方便的，只要有網路隨時可以修改程式。不接arduino也可以直接使用擴充積木功能，讓scratch2如虎添翼，增加許多功能。
免安裝版本可以放在隨身碟直接帶著使用，不用網路，不怕影響電腦系統效能。更新韌體超簡單，按下去，就等他更新完，然後開始使用。

S4A：

Scratch For Arduino(將sratch改寫來控制arduino)

寫作介面類似Scaratch1.4

優點：發展很久、程式穩定，有一些搭配特定功能的開發板。

缺點：安裝程式對初學者有些困難，限定了一些Arduino連接埠的功能，無法將程式上傳到Arduino板，因此必須連接USB線使用(可以用藍芽、wifi設定有些複雜)。

S2A：

Scratch2.0 to Arduino(將sratch2.0改寫增加arduino擴充積木指令)

寫作介面類似Scaratch2.0

優點：使用MIT原廠sratch2.0，程式穩定，有一些搭配特定功能的開發板。

缺點：安裝程式對初學者有些困難，無法將程式上傳到Arduino板，因此必須連接USB線使用(可以用藍芽、wifi設定有些複雜)。

mBlock：

大陸深圳市創客工場科技有限公司基於開源Scaratch2.0研發出來的免費程式，除了搭配該公司的零件，也可以選擇一般市售的Arduino控制板使用。

寫作介面類似Scaratch2.0

優點：安裝簡單，一鍵完成，程式寫完之後，還可以轉換成Arduino程式語言直接上傳到Arduino控制板，離線執行程式。

缺點：程式不夠穩定。

Webduino Blockly：

台灣慶奇科技公司寫的使用瀏覽器就能控制Arduino的程式，只要在Arduino板上加一片[Webduino Fly (雲端擴充板 )]，就可以雲端無線控制了。

寫作介面為網頁Blockly式

優點：支援電腦、平板、手機各式平台，不受作業系統限制(支援chromebook)，不須特別安裝程式(韌體除外)，可以USB連線和wifi無線使用。機動方便，線上寫程式，不受機器限制，只要有網路連線就可以寫程式。可以遠端控制arduino板。可以同時控制多片Arduino板子。

缺點：需要連接公司伺服器(也可以自行架設伺服器)，無線連接時需要wifi環境(USB連線只要能上網即可)

Moto Blockly：

台灣慧手科技公司寫的使用瀏覽器就能控制Arduino的程式。

寫作介面為網頁Blockly式

優點：積木式程式，可以轉換為arduino IDE程式碼及XML碼，可以下載燒錄。

缺點：測試發展中。

Scratch 2.0 + Transformer：

Transformer是台灣宇宙機器人 kodorobot 團隊寫的轉譯程式，可以將Scratch 2.0 的指令轉譯成Arduino的程式執行。

寫作介面為Scaratch2.0

優點：設定簡單，使用Scratch 介面，可以在一個程式中同時控制多片Arduino板子。

缺點：測試發展中。

ScratchX(for wf8266r)

寫作介面為類似Scaratch2.0

優點：網頁式，不受作業系統限制(支援chromebook)，不須特別安裝程式(韌體除外)，使用wifi無線，可以遠端無線操控。

缺點：網路傳輸，操控時有一點點延遲，scratch的指令不能太快(指令間要加[等待..秒])。

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B.外部感應器選擇1：一般電腦(windows)

國中小學生初級班只做簡單的練習，建議選擇Arduino Uno、或DiFi(註3)。

市面上相容性板子很多，網路購物就可以買到，原廠較貴大約1000元，仿製的大約200~300元，大陸改良板大約110~180元左右。

主要差別在：大陸改良板用的USB連接晶片不同，使用時要另外安裝CH340系列的驅動程式(上網搜尋[CH341SER.EXE]安裝)。

1.標準(仿製)板：S4A、mBlock、Webduino Blockly、Scratch 2.0 + Transformer、WFduino完全支援

2.大陸改良板：好像除了Webduino Blockly使用USB連線時不支援，其他都可以支援

標準(仿製)的Arduino Uno控制板

大陸改良板

DiFi

是基於 ESP8266 晶片設計的實驗板和Arduino基本晶片不同。

優點：以ESP8266系列wifi晶片為基礎，加上繼電器、光敏電阻、RGB LED、按鍵開關、紅外線感測器、蜂鳴器、DHT11溫濕度感測器等感測元件，可省去接線的困擾。。

Nodemcu

是基於 ESP8266 晶片設計的實驗板和Arduino基本晶片不同。

優點：可以直接使用USB連線或無線操控，價格不貴。

B.外部感應器選擇2：(chromebook)

使用wifi連接：WF8266R、DiFi、Nodemcu、馬克 1 號、(Webduino Fly + Arduino UNO)；

使用USB連線：Arduino Uno

WF8266R

是基於 ESP8266 晶片設計的實驗板和Arduino基本晶片不同。

優點：可以遠端無線操控，可以使用手機、平板的APP直接操控，也可以使用scratch2.0或scratchX操控，可以遠端新韌體，價格不貴，Chromebook也可以使用。

缺點：網路傳輸，操控時有一點點延遲，scratch的指令不能太快(指令間要加[等待..秒])。

馬克 1 號、(Webduino Fly + Arduino UNO)

以Arduino UNO+wifi晶片為主體，搭配Webduino Blockly來操控。

優點：可以使用手機、平板或各種電腦的網頁直接操控，無線遠端操控，也可以有線USB連接

缺點：價格稍貴

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C.初級班基本課程搭配零件

USB連接線(TYPE A to B)一條，一邊扁頭，一邊方頭。線稍微長一點，方便學生操作。

麵包板一片(選這種有整排的接地和正極比較方便)

LED(發光二極體)紅、黃、綠各4顆

RGB三色LED一顆

電阻：220歐姆5顆、1K歐姆2顆、10K歐姆2顆

10K歐姆可變電阻一顆，這裡選用 B 型。

(線性尺度式：電阻值的變化與旋轉角度或移動距離呈線性關係，此種電位器稱為 B 型電位器)

按鍵開關一個，小學生建議用2腳的，比較不會接錯方向。

蜂鳴器一個

光敏電阻一顆

公對公杜邦線10條

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為什麼要推Arduino初級班課程為正式課程？

A：

1.程式寫作如果結合外部感應器，可以達成簡單的自動控制功能，進一步讓學生創作一些作品改善生活或是增加樂趣。課程內容適合小孩或初學者，完成初級班課程後，發揮創意再加上市面上的各種感應器，就可以創造各種有用、有趣的作品，讓資訊課不再只是[電腦課]。

2.教育機會均等：適合國小六年級以上學生，全年級都上一個學期課的型態，讓全校學生都能接受基礎的Maker資訊課，讓家裡沒有電腦、沒錢上社團、科學班的學生享有平等的受教權。

3.本系列課程使用Arduino Uno控制板搭配scratch2.0程式來教學，材料便宜(初級班基本材料費每校只要幾千元)，程式安裝簡便，學生學習容易(簡單的電子零件，搭配積木式拖拉來完成程式寫作)，有完整的教材教案提供老師教學(老師只要依照課程示範，學生創意無限)。

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註1：

arduino板原來接受的是如下圖的Arduino Software IDE程式，這種文字式的寫法對中小學生(初學者)來說太難了，可能為了某個指令少打一個字就無法成功。

因此利用圖形介面的積木式拖拉來完成程式寫作，減少困難度，讓初學者可以容易的操控arduino。

學生利用這些圖形介面的[程式語言]完成程式後，需要透過[轉譯]的動作，將積木程式轉譯成Arduino Software IDE程式才能執行，這個轉譯的過程如果出差錯，執行結果就不如預期。

[S4A]、[S2A]、[scratchX]、[Transformer轉譯器]、[WFduino]都是以scratch為基礎，程式直接在電腦上執行完成後，再將執行結果傳送給arduino做動作。例如：要讓腳位13的LED一閃一閃，除了擴充積木指令，其他指令都是原來的scratch指令。當綠旗被點一下後，看到[腳位13輸出1]，轉譯程式就將[腳位13輸出1]翻譯好傳給arduino(燈亮)，然後[等待0.5秒]，電腦程式再叫轉譯程式將[腳位13輸出0]翻譯好傳給arduino(燈滅)，然後[等待0.5秒]，[重複執行]，不斷的在電腦裏執行，不停地轉譯傳給arduino訊號。