01 認識microBlock

(2022/08/05)

前幾天利用硬體ESP32-CAM+Gyro擴展板及透過Thonny來寫MicroPython程式，後來從Mason得知Gyro擴展板官網的MicroPython程式都是從microBlock的積木程式轉出來的，也建議我來玩玩microBlock！今天採用NodeMCU-32S及【EZ Start Kit+擴展板】來測試，看【EZ Start Kit+擴展板】上的元件，能不能透過microBlock所寫的程式來控制。測試過程如下，供參

一、認識microBlock

• 利用積木方式來寫 ESP32 MicroPython 程式

• microblock.app 官網：https://microblock.app/ (好像是泰國網站)

• 台灣推廣網站：

  • ESP Gyro擴充板：https://sites.google.com/view/esp-gyro/mblock

  • 客制化的 ESP32 中文版：https://reurl.cc/ZAyVEl (取自ESP Gyro擴充板官網)

  • 為 windows 的離線版本，解壓後(儘可能放至根目錄下(C:或D:)，路徑不要太長)

  • 打啟 microBlock IDE.exe 會出現如下的操作介面

• 使用前的準備工作

  • 第一件事是【更新ESP32的韌體】

• 寫完程式後，接下來上傳程式

  • 寫第一個程式是內建LED燈一亮一滅

  • 程式寫入的速度非常快

• 這平台的另一個好處是可以把【積木程式】轉為【MicroPython程式碼】

• 由於Gyro擴展板支援NodeMCU-32Snhe ESP32-CAM，官網大都使用【Gyro擴展板】，所以我這邊就不採用【Gyro擴展板】來測試，而是採用【EZ Start Kit+擴展板】來測試，看【EZ Start Kit+擴展板】上的元件，能不能透過microBlock所寫的程式來控制。

二、認識EZ start Kit+擴展板

• 全新三合一擴展板，支援 micro:bit、Linkit 7697＆ ESP32

• 搭配了1.3吋的OLED液晶螢幕，具有更多元的顯示變化

• 讓學生不再浪費時間進行接線動作，更可減少因線路連接錯誤造成主板的損壞率

• 搭配10種以上不同的實驗項目，並提供micro:bit、Linkit 7697與 ESP32 的範例程式，上手學習更輕鬆

• micro:bit、Linkit 7697& ESP32插槽：支援micro:bit、Linkit 7697及 ESP32三種主板，依照專案需求選擇主板，開發模式更多元。

• 樂高積木孔：可配合樂高專案應用。

• 按鍵A&B：直徑約6.5mm的黑色圓形小按鈕，兩顆按鈕能讓您輸入指令並控制擴展板。

• DHT11溫溼度感測器：可以量測溫溼度。量測值：空氣中的溫度(0~50度)，與相對溼度(百分比)，量測完成的數值可顯示於1.3吋的OLED液晶螢幕。

• 單色LED：單色LED共有三個顏色，分別是紅色、黃色、綠色。 有了這三顆燈除了可以練習如何用程式點亮LED，也能製作紅綠燈小專題。

• 光感測器：採用光敏電阻來檢測環境光的強弱，量測數值範圍是0~4095，數值越大表示光強度越強。

• RGB LED：單色LED上方有相同數量的RGB LED燈，與普通的彩色LED不同之處為自帶驅動晶片。只需一條訊號線即可控制點亮不同顏色。

• 無源蜂鳴器：能使用程式來讓它發出聲響，也可利用它來播放自己編寫的音樂或是當作警報器使用。

• 紅外線接收：可以接收紅外線遙控器發出的訊息，執行此功能需搭配紅外線遙控器使用。

• OLED顯示器：1.3吋的OLED螢幕，能顯示感測器所讀到的數值外，也能用於程式除錯。

• 繼電器：主要功能是可用小電流控制大電流元件，簡言而之是一個電子開關，當送電給它時，內部會接通，反之則斷開。

• 可變電阻：透過程式讀取可變電阻可得到0~4095的數值，調整數值的方法可透過旋轉可變電阻來改變，可用來製作需要調節控制的專案，例如：透過可變電阻調整LED亮度。

三、OLED顯示器的使用

• OLED顯示器的規格為I2C腳位、解析度為128*64

• 顯示文字、數字、圖案

• 測試後發現：

  • 座標起點為文字的左上角

  • 【英文及數字】積木，每個字寛度8，且只顯示一行，超過的部份不會出現

  • 【大型數字】積木每行可顯示6個數字或7個英文字(也可顯示英文字)，超過一行時會往下一行

  • 【中文文字】積，無法顯示文字，不知是不是要先提供中文字型？

  • 有畫【直線】及【方形】積木，但沒有畫【圓形】積木！建議增加【圓形】積木！

  • 【顯示圖像】積木很方便，直接上傳一張圖片就可以用黑白的方式顯示

• (後續)【亞柏老師的指導】

  • 要使用中文積木要先安裝中文字型在esp32中

  • 中文字型於下目錄內，可利用Thonny來存到ESP32內

    • microBlock.IDE\resources\app\extension\OLED-extension-6\modules

  • 但字型會太佔空間

  • 所以可改用小畫家來實現中文，再利用【顯示圖像】積木來使用

• (20220816後續)【亞柏老師的指導】

  • OLED新增中文字擷取EXE及QR產生器。

  • 可依每次專案要顯示的中文字，自行擷取，不必帶著像以前要先上傳龐大字庫。

  • 到microBlock.IDE.V2.2.0_Gyro_V1.5c\resources\app\extension\2e-OLED-extension-7\modules下

四、按鍵的功能

• EZ Start Kit+有兩個按鍵

  • • 按鍵A(IO11)：腳位為GPIO5

    • 按鍵B(IO15)：腳位為GPIO36

• 取得按鍵A(或B鍵)按下時的數位值

  • • 利用OLED顯示其值

• 發現：

  • 按鍵要利用【擴展板供電】才有作用

  • 未按鍵的數位值為1

  • 按下後的數位值為0

五、LED燈的功能

• 按A鍵點亮【紅燈】、按B鍵點亮【黃燈】、按A+B鍵點亮【綠燈】

  • 紅色LED燈(IO4)：GPIO16

  • 黃色LED燈(IO5)：GPIO12

  • 綠色LED燈(IO6)：GPIO13

  • LED燈需要【擴展板供電】才有作用

• (後續)【亞柏老師的指導】

  • 可直接使用【按鈕】積木

  • 感謝亞柏老師還幫忙製作了【兩鍵同時放開】後的積木

六、各感測器的使用

• 顯示溫濕度、光亮度、可變電阻值

  • 溫濕度感測器(IO7)：GPIO15

  • 光感測器(IO1)：GPIO39

  • 可變電阻(IO2)：GPIO34

• 發現：

  • 不知是不是設備有問題？我的濕度值都是0！！

  • 可變電阻的值 ( 0(順時針到底)~4095(順時針到底))

  • 光亮度：全暗為0、我測的最大值約2800，照光也不會增加！

• (後續)【亞柏老師的指導】

  • 改用下圖的積木

  • 讀取之間DELAY些比較好

  • 用變數或許比較好

  • 跟 DHT11品質有關，可換個試試

  • 修改如下：

    • 但量測到濕度還是0，應該是用到不同的函式庫吧！

七、蜂鳴器的使用

• 蜂鳴器腳位(IO0)：GPIO14

• 播放全家便利商店歡迎音樂

  • 簡譜：3 1 5(低音) 1 / 2 5~ 2 / 3 2 5(低音) 1

• 發現：

  • 由於全家音樂，中間有一個音階是2拍，所以把整段分割成三小段

  • 發現積木少了低8度的音階，所以利用修改microPython程式碼來解決，如下：

• (後續)【亞柏老師的指導】

  • 亞柏老師指導如何修改【常見曲目區】的音樂(修改 microBlock.IDE\resources\app\microBlock-IDE\boards\esp32-dev-board\js下的field_note.js)

  • 然後【常見曲目區】就會看到【全家歡迎音樂】了

• 我後來發現還有另一個【蜂鳴器】積木，裡面就有提供頻率的積木

  • 所使用的頻率：330、262、196、262、294、392、294、330、294、196、262

• (後續)【亞柏老師的指導】

  • 亞柏老師又提供【列表字典工具】的積木，所以又把一大串的積木利用【表單】來簡化

• 也可利用【字串轉清單】的方法來處理

• (後續)【亞柏老師的指導】

  • 亞柏老師又教了用二維陣列的方法，如下

八、燈條的使用

• WS2812B晶片，只占用1個腳位(IO16)GPIO26

• 點亮燈條的燈

九、紅外線遙控器的使用

• 紅外線接收器(IO3)：GPIO33

• 取得遙控器按鍵的【編碼值】

• • KEYES遙控器的方向鍵編碼值

    • 上：ff629d

    • 下：ffa857

    • 左：ff22dd

    • 右：ffc23d

    • OK：ff02fd

• 按KEYES遙控器的方向鍵

  • 按上鍵，全亮燈

  • 按下鍵，全滅燈

  • 按左鍵亮紅燈

  • 按中鍵(OK鍵)亮黃燈

  • 按右鍵亮綠燈

    • 註：要用變數來存取得的編碼

十、繼電器的使用

• 繼電器是以小搏大的開關設備，用小電壓去控制大電壓

• 所以就可以來控制家中的電燈、電扇等使用市電(110V)的電器

• 繼電器腳位(IO13)GPIO25

• 用法跟點亮一顆LED燈一樣

• 按A鍵啟動繼電器；按B鍵關閉繼電器

十一、超音波測距感測器的使用

• 我們把【超音波測距感測器】的TRIG接在IO12(GPIO4)、ECHO接IO14(GPIO27)，可自己選擇要使用的腳位

• VCC接3.3V、GND接GND

• 要注意本【超音波感測器】(HC-SR04P)可用3.3V，其他大部份的是5V