作者：林明忠
實驗一：點亮一顆LED 燈，並讓LED閃爍
我請小妹妹自己定義Pin腳編號與LED閃爍時間，並且將時序圖與演算法寫在實驗記錄簿上。
小妹妹自己定義為『用Pin腳8 點亮一顆LED 燈26秒，並讓LED閃爍兩次，每次各一秒』。
實驗二：紅綠燈
我問小妹妹:「妳覺得紅綠燈要怎麼做?」
小妹妹:「再加兩個輸出Pin腳，每個Pin腳分別接上紅色與黃色LED。」
我問小妹妹:「要如何寫程式?」
小妹妹:「嗯………」
我說:「妳覺得馬路上的紅綠燈是怎麼動作的?」
小妹妹:「綠燈亮完，黃燈亮。黃燈亮完，紅燈亮。」
我說:「跟妳的時序圖有關系嗎?」
小妹妹:「噢!我知道了。」
我請小妹妹自己定義Pin腳編號與LED閃爍時間，並且將時序圖與演算法寫在實驗記錄簿上。
小妹妹自己定義『紅綠燈』為
- 用Pin腳8 點亮一顆綠色LED 燈5秒，之後讓綠色LED閃爍兩次，每次各0.5秒。
- 綠色LED 燈全滅後，用Pin腳9 點亮一顆黃色LED 燈1.5秒。
- 黃色LED 燈全滅後，用Pin腳10 點亮一顆紅色LED 燈8秒。
完成『紅綠燈』的實驗後，我問小妹妹說:「妳現在做的紅綠燈是微電腦開機後就自己循環動作，妳有沒有想過，妳還可以控制紅綠燈的啟動與停止。」小妹妹說:「真的嗎?怎麼做?」
我說:「還記得pinMode的設定與digitalRead這兩個副程式(指令)嗎?如果再另拿一隻Pin腳設定為INPUT或 INPUT_PULLUP 就可以在微電腦外部控制紅綠燈的啟動與停止。」
實驗三：紅綠燈與紅綠燈的啟動控制
解釋pinMode的INPUT_PULLUP與INPUT設定的差異後，我問小妹妹:「微電腦讀到妳給它的信號後它如何決定紅綠燈要不要啟動?」
小妹妹:「微電腦先讀信號，再做判斷。」
我問小妹妹:「要做那些判斷?」
小妹妹:「不知道。」
我說:「妳要先決定 輸入Pin腳 讀到HIGH或LOW時要啟動紅綠燈。在程式中用『if』判斷敘述，判斷 讀到的狀態 和 妳事先決定的狀態是否相同，如果相同則啟動紅綠燈。」
我請小妹妹自己定義Pin腳編號與LED閃爍時間，並且將時序圖與演算法寫在實驗記錄簿上。
小妹妹自己定義『紅綠燈』為
- 用Pin腳2 點亮一顆綠色LED 燈5秒，之後讓綠色LED閃爍兩次，每次各0.5秒。
- 綠色LED 燈全滅後，用Pin腳3 點亮一顆黃色LED 燈1.5秒。
- 黃色LED 燈全滅後，用Pin腳4 點亮一顆紅色LED 燈5秒。
另外，將Pin腳1 設定為INPUT_PULLUP 模式，當Pin腳3狀態為LOW時紅綠燈啟動。
準備麵包板與零件時，小妹妹問:「開關在哪裡?」
我拿了一個磁簧開關給她。
小妹妹問:「開關長這樣? 要按哪裡呢?」
我說:「一般開關會有按鈕讓妳按，例如電腦的鍵盤。但是磁簧開關沒有按鈕，它是用磁鐵(場)來控制。當磁鐵靠近開關時，開關會導通(ON)，磁鐵離開時開關會斷路(OFF)。」
解釋這個開關的使用方法後。請她將磁簧開關插到麵包板上。
接著開始修改程式。小妹妹問:「紅綠燈程式要全部重打到 if 裡面?」
我說:「不用，剪下來貼進去就可以，但是要注意縮排。」
然後執行程式。程式開始執行時，紅綠燈是不啟動的。我拿了一顆小磁鐵給小妹妹，讓她靠近磁簧開關，紅綠燈就開始動作。
實驗進行到這裡，小妹妹已經在微電腦上開了兩扇門，一個門做『輸出』功能，另一個門做『輸入』功能。實驗功能雖然簡單，但是微電腦對小妹妹來說已經不再具有神秘感。其實大部分的電子產品，就是重復在做這些工作。例如個人電腦就是重復讀取周邊(鍵盤、滑鼠…等等)的訊息，電腦內部處理完畢後，再輸出到相對應的周邊(螢幕、印表機…等等)。
現在問小妹妹覺得微電腦如何?
她直接回答:「它好笨，要先把事情切成一條條指令，才能讓它工作。」
我回答:「是啊，它傻瓜妳聰明。妳有沒有想過這些實驗還可以做哪些變化?」
小妹妹:「不知道。」
我說:「把磁簧開關換成光敏電阻，程式小修改後妳就可以用光線的明暗來控制紅綠燈。另外，再拉出一個輸出Pin腳，接上壓電蜂鳴器，再加一小段程式妳就可以讓微電腦發出聲音。」
小妹妹:「真的，什麼時候教我?」
我說:「妳先把這3個實驗消化完，找個時間重頭到尾講一遍給我聽，我確定沒問題之後，我們再做下一個實驗。」
小妹妹:「為什麼?」
我說:「就像學騎腳踏車一樣，剛學會騎腳踏車，難免搖搖晃晃的，還是要多加練習才有辦法熟練。」
到目前為止，我用3個小實驗讓小妹妹了解微電腦的基本運作方式，除了讓她親自『動手做』之外，還讓她自己決定要用哪一個Pin腳與LED閃爍時間。基本上，已經在培養她做『開規格』這件事。
自己『動手做』只是讓小妹妹培養手感，為將來的硬體除錯打基礎。『開規格』才是重點。將來小妹妹想要用電子裝置實現自己的創意(ideal)，要會『開規格』才有辦法自己挑選硬體和規劃程式內容，實現自己的創意(ideal)。
進步循環的系列實驗
雖然只是一些小實驗，但是這些實驗讓小妹妹進入一個進步循環。往前邁進時也一邊補充新知識，讓小妹妹不至於感到課程艱澀難懂。我們會每隔一段時間(約兩個禮拜)設計一個新課程，讓小妹妹在不影響課業下，打下微電腦基礎。按照這個進度，明年暑假，就可以自己著手規劃自己的電子裝置，到時後再教她『規劃專案進度』，讓她自己試著掌控整個專案進度。
如果您是家長，想讓小朋友(小六(含)以上)體驗上面3個小實驗，我們將7月29日、8月5日、8月12日、8月19日(星期日) 有開辦單日入門課程(1天)。因為小朋友第一次上機入門，需要有人從旁指導，避免卡關的情形出現。等學員有初步經驗後，就可以採用日後提供的函授教材進行學習。
另外，想學這些課程，需自備筆記型電腦。而且學習後，需要自行練習，不能指望到教室上一天課，就會飛天盾地。
本課程也適合爸媽或社會人士報名參加。您將可運用於您與孩子的互動，而且學習新東西是不分年齡。
如果您是老師或是補習班，正在煩惱如何教學生學習微電腦(微處理機)或是資訊課程，請跟我們聯絡，我們可以幫您設計課程並做技術支援。
若是有興趣，請進入報名頁報名，報名頁面有列出上課時間、費用與實驗教材清單..等等詳細資料。
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如果您是老師或是補習班，正在煩惱如何教學生學習微電腦(微處理機)或是資訊課程，請跟我們聯絡，我們可以幫您設計課程並做技術支援。
若是有興趣，請進入報名頁報名，報名頁面有列出上課時間、費用與實驗教材清單..等等詳細資料。
