Nexus:bit 擴充板 for BBC micro:bit 使用手冊 v0.1
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- 3. Nexus:bit擴充板
- 4. 目次 1. 認識Nexus:bit擴充板 (頁5) 2. 下載MakeCode擴展套件 (頁20) 3. Nexus:bit基本功能 (頁28) 4. Nexus:bit進階功能 (頁56) 5. PCA9685伺服馬達控制 (頁84)
- 6. 什麼是Nexus:bit擴充板？ • Nexus:bit是設計給BBC micro:bit開發板使用 的強大擴充板，使micro:bit原本就十分豐富 的功能更上一層。 • Nexus:bit適合用於 – 打造機器人、自走車等動力裝置 – 製作創客電子實驗 – 當成掌上型遊戲機
- 7. • Nexus:bit內建了各種功能： – 18650型可充電鋰電池 – 迷你搖桿板 – 蜂鳴器(單音小喇叭) – 彩色LED – 震動馬達 – 麥克風(音量偵測) – 伺服馬達/直流馬達接頭 – 其他
- 8. Nexus:bit擴充板功能 搖桿/超音波模組接頭 (P1, P2, P5, P11) RGB LED (PCA9685 13~15) 麥克風(P12) 蜂鳴器(P0) 蜂鳴器開關 震動馬達(P8) 麥克風靈敏度調整 I2C腳位 micro:bit 全擴展腳位 PCA9685 伺服馬達腳位 (1~12) 18650 鋰電池 USB 充電接頭 電源/ 充電指示燈 電源開關 5V/3.3V輸出 5V輸入 直流馬達腳位 (P13~16) 獨立伺服馬達 腳位(P12) SPI腳位
- 9. Nexus:bit vs Thunder:bit • Nexus:bit和協會稍早推出的Thunder:bit擴充 板有何不同？ – Nexus:bit是Thunder:bit的改良版，尺寸更小、伺服馬達 腳位更多、新增音量麥克風 – Thunder:bit具有較寬敞的接線空間，直流馬達接頭較易 使用，並可外接A、B按鈕 左：Thunder:bit 右：Nexus:bit
- 11. 鋰電池 • 您的擴充板出貨時應已裝好電池，請勿隨 意拔起。 • 若出於特別因素需更換電池，以平頭起子 從負極方向或電池中央將之撬起，再依電 池槽指示方向安裝新電池(見下頁)。 • 切勿裝反電池和開啟電源
- 12. 電池安裝方向 + - 電源開關
- 14. 給鋰電池充電 • 將micro USB線接上充電接頭，便會對鋰電 池充電，並使擴充板進入外部供電模式。 • 建議使用5V 1~2A變壓器充電。使用電腦 USB槽充電會較慢。 • 充電時擴充板會亮紅燈(電源關閉時)或黃燈 (電源開啟時)。充飽電後紅燈會熄滅。 • 充飽電後請拔起充電線。
- 21. 什麼是MakeCode編輯器？ • MakeCode是微軟開發的圖形化JavaScript積 木程式編輯器，為micro:bit最常搭配的程式 撰寫工具。 • MakeCode編輯器：https://makecode.microbit.org/ • 此編輯器也允許開發者設計自訂的積木。 我們以下將介紹如何使用協會的Nexus:bit擴 展套件來使用擴充板。
- 23. 在MakeCode新增專案
- 24. 改變語系為繁體中文
- 25. 選擇進階->擴展
- 27. 套件下載完成
- 28. NEXUS:BIT 基本功能 3
- 29. micro:bit腳位是什麼？
- 31. 蜂鳴器(腳位P0)
- 37. 安裝搖桿板 請確定接頭有正確插好
- 38. 搖桿方向 X軸(左右) = P1 Y軸(前後) = P2 A與B鍵與micro:bit本身的A/B鍵功能相同(P5, P11) 前 後 左 右
- 39. 搖桿注意事項 • 使用搖桿板時，建議把食指墊在搖桿板兩 側底下邊緣，並避免過度用力壓搖桿。 • 避免用潮濕手指觸摸搖桿板下方的金屬焊 接點，以免搖桿訊號不正常。 • 若程式有使用到搖桿，請在開啟電源前裝 好搖桿。
- 43. 震動馬達(P8) • 使用震動馬達時，強度可設為0~1023 (0代 表關閉)。持續時間設為0代表不停止。 – 注意：Nexus:bit的震動馬達相當有力，因此若非必要， 不建議使用全速(1023)。
- 45. 獨立伺服馬達接頭(P12) S 訊號線 + 電源線 - 接地線
- 48. 麥克風(P12)
- 52. 彩色LED • Nexus:bit上的彩色LED (RGB LED)實際上連到 板子上的PCA9685晶片(見第5節)。但擴展套 件內的積木可直接設定顏色，使用者不必 了解如何控制PCA9685晶片。 • 若沒有特別設定，開啟電源後預設亮白光。
- 53. 彩色LED
- 56. NEXUS:BIT 進階功能 4
- 60. HC-SR04超音波模組 HC-SR04 (原版) -> 電源：5V <- HC-SR04P (新版) 電源：3.3~5V
- 61. HC-SR04 vs HC-SR04P? • 這兩款功能相同，接腳也相同，差異只在 外觀、接腳焊接方向及可用電壓。兩款都 可在Nexus:bit與Thunder:bit上使用。 • NexusBot機器人必須使用P版 (見NexusBot組 裝手冊)。
- 62. HC-SR04P超音波模組 Vcc (電源, 3.3~5V) Trig (觸發超音波) Echo (接收超音波回應) Gnd (接地)
- 64. 安裝HC-SR04P
- 68. 直流馬達(P13/14, P15/16) • P13-16腳位連到2個直流馬達專用接頭，可 讓馬達正轉或反轉、甚至以較慢的速率轉 動。 • 由於Nexus:bit的直流馬達接頭是針對 NexusBot小車的馬達設計，因此A1/A2和 B1/B2標示方向相反，如此一來馬達轉動方 向才會一致。
- 69. 直流馬達(P13/14, P15/16) (P15) B2 A1 (P13) (P16) B1 A2 (P14)
- 78. I2C/SPI腳位 • I2C (積體電路匯流排)與SPI (序列周邊介面) 腳位允許我們連接各種外部電子元件，例 如市面上設計給Arduino及樹莓派開發板使 用的模組。 • 這讓使用者可開發更進階的創客(Maker)應 用。
- 79. I2C腳位 SCL = P19, SDA = P20
- 81. SPI腳位 SPI預設腳位： P13 = SCK, P14 = MISO, P15 = MOSI, P16 = CE
- 84. PCA9685 伺服馬達控制 5
- 85. 什麼是PCA9685？ • PCA9685是可用於控制多重伺服馬達的晶片。 Nexus:bit (以及Thunder:bit)都內建了這個晶 片。 • 拜PCA9685之賜，micro:bit才能控制諸如機 械手臂(4顆馬達)或機器人(8顆以上馬達)之 類的動力裝置。 • Nexus:bit最多可透過PCA9685控制12顆伺服 馬達。
- 86. PCA9685伺服馬達腳位 S 訊號線 + 電源線 - 接地線 S1 = 1號馬達, S2 = 2號…以此類推到 S12 = 12號馬達。
- 87. Nexus:bit的伺服馬達控制庫 • Nexus:bit的擴展套件打造了強大的伺服馬達 控制積木： – 會記錄馬達的轉動位置，並阻止馬達轉到0~180 度以外的角度，好避免馬達卡死或過熱損壞 – 可透過直接角度或相對角度模式控制 – 可同時替多重馬達設定角度 – 可讓馬達逐次(平順)轉動
- 88. 設定直接角度 • 和MakeCode編輯器內建的伺服馬達積木類 似，可將馬達轉至0~180度或最小/最大角度。 • 馬達編號1~12 (Nexus:bit)或1~4 (Thunder:bit) ※設定擴充板為Thunder:bit時，替編號5~12的馬達設定角度 不會有任何效果。
- 90. 相對角度模式的優點 • 使用者無須設定實際角度，只要給予相對 轉動量(正負幾度)即可。 • 如此一來，只要修正預設角度就能校正馬 達，但不必修正程式內的其他馬達角度。 • 建議在「當啟動時」使用「所有伺服馬達 轉至預設角度」，好確保每次程式啟動時 馬達都能正確歸位、並和程式變數同步。
- 92. • 範例：把伺服馬達1的預設角度設為80，最 小角度30，最大角度150，然後讓它輪流轉 到相對位置-60與60度。 – 80 – 60 = 20，但20度小於最小角度30，因此擴展套件只 會讓馬達轉到30度。 – 80 + 60 = 140，小於最大角度150，因此會轉到140度。 • 擴展套件內所有積木都會遵守使用者設定 的最小與最大角度。伺服馬達無論如何都 不會轉到超過這個範圍。
- 93. 逐次轉動 • 「逐次轉動」會讓伺服馬達一次只轉一點， 看似是在平順轉動。這能讓動力裝置表現 出更細膩的運動效果。 • 逐次轉動積木每呼叫一次只會轉一點，故 必須搭配迴圈來重複呼叫，以實現連續轉 動。
- 96. • 使用馬達位置檢查積木的場合： – 若你希望馬達轉到定點後，就不要再重複設定 角度； – 若你希望在得知馬達轉到定點後，讓程式做些 特定的事； – 若你希望加入其他判斷式，好在需要時中斷馬 達逐次轉動。
- 98. • 若伺服馬達1預設角度為90度，一開始轉到 預設角度，逐次轉動量5度，當它逐次轉向 120度時，馬達角度依次為95、100、105、 110、115、120，一共轉動6次。 • 逐次轉動角度的大小，以及逐次轉動之間 的停頓時間，會決定逐次轉動的速度與平 順度。 • 馬達最終一定會轉到目標角度並停止轉動。
- 100. 同時轉動多重馬達 • 我們可藉由輸入數字陣列的方式，同時轉 動多顆馬達。下面的範例為一次轉動四顆 馬達(逐次轉動，直到所有馬達轉到定位， 程式才會繼續執行下一步) 。 1 2 3 4 馬達編號 可從「陣列」工具箱拖拉 一個變數出來，然後借用 陣列積木。 沒有設定的馬達(在此例 為馬達編號5~12)會被忽略 。
- 101. 同時轉動多重馬達 設定8個馬達 的逐次轉動角度。 如果輸入的陣列 項目超過上限 ( Nexus:bit = 12, Thunder:bit = 4)， 積木就不會有任 何作用。