Arduino程式設計第一冊

序言
因應教育部科技領域課綱「科技領域之教學，實作活動時數宜占整體課程時數的二分之一至三分之二」，翻閱目前中學生「生活科技」課本，課綱內容非常精彩且豐富，包含科技的本質、機構的繪圖、設計與製作、材料的選擇與加工、木工機具的保養與操作、能源與發電動力機械的原理與操作、電子電路的原理與操作、新興科技的發展與操作等。木工與手工具還停留在40年前工藝課的操作，當時我們的工藝課可以製作木工、鐵管小椅子、書架，拿來當作學校週會或家裡用。但現在環境不同了，塑膠一體整形的家具很便宜，所以已經不流行DIY，連帶家庭常備的木工、鐵工的小機具也慢慢消失；能源與動力設備則太大，無法在每個學校購置；電子電路原是不錯的科技實作選項，但目前已經被單晶控制取代。以筆者資訊教學35 年的經驗而言，本人大力推廣機電整合的Arduino 作為生活科技的實作課程。因為Arduino 所占空間最小，設備費最便宜，最適合全班教學。可完成的生活科技產品如字幕機、告白板、叫號器、電子鐘、計時器、溫度計、紅綠燈、霹靂燈、遙控器、電子琴等，都與生活息息相關。做完的產品可以帶回家用，可說是非常真實的生活科技之產品；且本項操作沒有觸電、刀具運轉等危險性，沒有粉塵、也沒有噪音，又可體驗與學習程式設計等運算思維。其次，我們也開發上課用教具，而使用教具教學的優點如下：
1、教具可放在學校工場重複使用，這樣老師不用向學生收錢，學生也不會因為忘了帶材料而影響進度，學生依序探索後，可依自己的興趣，自己購置材料，完成所需專題。
2、Arduino具有自我保護電路，學生插錯也不會壞。
3、操作電路電壓僅為5V，任意觸摸、接錯電路等都不會有任何危險。
筆者雖然程式教學與著作超過35 年，快樂與熱情不變。儘管不斷的重複讀稿，力求完善，但仍難免有疏漏及錯誤，尚祈各位先進不吝指正，將不當或錯誤詞句回傳給我，如下表，本人不勝感激。每年會選出與抽出精彩回函，寄發紀念品。本書感謝高師大工教系學妹王丹君老師、學弟蔡懷文老師主動加入共筆創作、完稿於蘆洲國中研習時，也感謝王漢卿老師主動幫忙改正很多錯誤，在此致謝。其次，筆者也會在泉勝出版網站（www.goodbooks.com.tw）刊登本書勘誤表。
洪國勝、王丹君、蔡懷文 謹識
www.goodbooks.com.tw
推薦序
目前國民小學是採用圖形化介面的Scratch當作程式設計工具，高中、大學、業界則採用文字化的程式設計介面，如C/C++與Python。國民中學就有點尷尬，到底要採用哪一種介面？看過洪國勝老師的『國中與高中生活科技實作-使用Arduino』，我也認同國中、高中生都應該使用文字式程式設計，這樣才能快速連結產業需求。
用Arduino學程式
國中與高一學生因為數學基礎還太少，老師教程式還要先教數學，真的很費力，所以我也認同使用Arduino的LED實物來學習迴圈與陣列，這樣更能激發與維持學生學習程式設計熱度。其次，Arduino是生活科技、資訊科技最好的補充教材。因為單晶Arduino是目前最新科技主流，簡單的電路與程式就可嵌入目前工業與家用電器，進而簡化控制電路與節省開發的成本，如ABS防鎖死剎車、字幕機、電子琴、溫度計、遙控器、叫號器、電子時鐘等。

目前校園常用的單晶控制晶片有Macro:Bit、Arduino，Macro:Bit 比較著重在圖形開發介面，主要是來讓小學生玩簡單的聲光控制遊戲； Arduino則是文字形式的開發介面，也是真實工業的嵌入式晶片，可真實改善許多生活與工業控制，適合中學生以上與社會人士學習嵌入式系統控制。Arduino之所以能異軍突起，我認為是因為它主張開源，且軟硬體都是開放的，使用者可以站在巨人的肩膀，繼續接力開發新產品。其次，Arduino輸出電流變大、腳位也變多，這樣可以簡化生活電器的四位數七段與點陣LED顯示。既然單晶電路已經簡化、成本也降低，那麼Arduino程式設計也就更適合拿來當作國高中的生活科技課程的實作教材，讓國中與高中生活科技也能與世界潮流平行接軌。學生學的都是目前新興科技，而且都是簡單的接線與簡單的程式，就可改善與實作目前生活科技產品，這樣的學習可說非常生動與實用，當然可以激發學生自造更多創新科技產品。

洪國勝老師是我76年高師大工教系畢業高徒，國高中雲縣與省賽工藝競賽科展優勝，所以立志讀工教系。大二全校程式設計第一名、大四全國大學含研究所『微電腦應用創作』優勝第一名，畢業分發高雄市立海青工商資訊科任教。退休後教學熱情不變，自力成立『泉勝出版有限公司』，自費推廣國高中的科技與程式教育，詳見泉勝出版網站。每本著作都是洪國勝老師累積超過40年實作與教學心得。所以，本人不斷推薦其C/C++、Python、APCS與Arduino等程式設計著作，也在此『國中生活科技實作-使用Arduino』寫公開序言推薦。
推薦人:國立高雄師範大學工業科技教育系
溫嘉榮教授
大力推薦
2022/5/12

序言
因應教育部科技領域課綱「科技領域之教學，實作活動時數宜占整體課程時數的二分之一至三分之二」，翻閱目前中學生「生活科技」課本，課綱內容非常精彩且豐富，包含科技的本質、機構的繪圖、設計與製作、材料的選擇與加工、木工機具的保養與操作、能源與發電動力機械的原理與操作、電子電路的原理與操作、新興科技的發展與操作等。木工與手工具還停留在40年前工藝課的操作，當時我們的工藝課可以製作木工、鐵管小椅子、書架，拿來當作學校週會或家裡用。但現在環境不同了，塑膠一體整形的家具很便宜，所以已經不流行DIY，連帶家庭...

目錄
第一冊
1、準備工作
2、電腦運算思維的開始與資料的數位化
3、資料的運算與算術運算子
4、霹靂燈與陣列
5、8*8點陣LED與文字顯示
6、跑馬燈與告白板
7、人工智慧的開始-比較運算子、邏輯運算子、決策指令
8、任勞任怨的迴圈指令-for 與while
第二冊
9、七段顯示器與擲骰子
10、指撥開關與表決器
11、按壓開關與叫號器
12、新北110年國中技藝競賽題解
13、博奕程式與倒數計時器
14、搶答器與選秀表決器
15、蜂鳴器與電子琴
16、變頻原理與變頻無段電燈
17、可變電阻與調速器
18、光敏電阻與小夜燈
19、四位數叫號器與球賽計分版
20、電子時鐘與萬年曆
21、電子溫度計
22、遙控器
23、電子琴教學機
24、智慧電子琴

目錄
第一冊
1、準備工作
2、電腦運算思維的開始與資料的數位化
3、資料的運算與算術運算子
4、霹靂燈與陣列
5、8*8點陣LED與文字顯示
6、跑馬燈與告白板
7、人工智慧的開始-比較運算子、邏輯運算子、決策指令
8、任勞任怨的迴圈指令-for 與while
第二冊
9、七段顯示器與擲骰子
10、指撥開關與表決器
11、按壓開關與叫號器
12、新北110年國中技藝競賽題解
13、博奕程式與倒數計時器
14、搶答器與選秀表決器
15、蜂鳴器與電子琴
16、變頻原理與變頻無段電燈
17、可變電阻與調速器
18、光敏電阻與小夜燈
19、四位數叫號...