課程簡介

• 科技領域為108新課綱所新增之領域課程，強調科學、科技、工程、數學及設計等學 科知識的整合運用，藉由強化學科間知識的連結性，來協助學生理解科學與工程的關連。 因此透過科技領域的設立，將科技與工程之內涵納入科技領域之課程規劃，藉以強化學生 的動手實作及跨學科，如科學、科技、工程、數學等知識整合運用的能力，應是此次十二年國民基本教育課程綱要研修的重要亮點。
• 微控制器(MCU又稱為single-chip microcomputer)是把中央處理器、記憶體、定時/計數器（timer/counter）、各種輸入輸出介面等都整合在一塊積體電路晶片上的微型電腦。微控制器的運用極廣。其應用層面之廣而使用者卻不知其MCU藏在其控制的核心中。例如家中的電視的開關、選台、音量的控制，冷氣機的開關、溫度、定時設定等，諸多電器與裝置等都有MCU在其中，隨著趨勢微控制器加上網路服務成為了物聯網(IoT)的基礎單元。
• 微控制器除了有外在硬體的周邊裝置與模組外，控制使用上更需要程式設計賦予MCU的的靈魂，也就是類似思考的運作流程與決策動作能力。本課程主要精神是將科技生活化，從「做」中學、從「試」中學，勇於嘗試科學之運用與控制、透過每人一組的簡易實驗裝置，從C語言的基礎引導與使用MCU，利用arduino的便利使用模式與師生之間討論與分享微控制器帶來樂趣及創意啟發。
• 本課程適合對於對電資類相關科系有興趣同學參加。

課程內容

• 透過主題式的內容，利用arduino為學習平台(每人一套)為基礎發展，師生之間討論與分享MCU帶來學習與創意啟發，而課程使用C語言的因素，除了運算效能高、程式小、更具有低階(硬體)的控制能力，更是資訊、電子、電機相關領域必備的電腦程式語言之一。

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• 階段課程設計除符合課程綱要要求，並分以下階段進行：

  第一階段：透過C語言程式學習微控制器的操作與整合開發環境介紹操作，並認識數位控制中高電位與低點位輸出的概念。

  第二階段：認識MCU的數位輸出指令操作與實際電路操作，從1位元單顆LED的亮滅控制開始導入到8位元8個LED基本控制，在延伸認識七段顯示器的操作原理，進而分析出顯示的編、解碼資料，控制顯示出0~9、H、L、A、b、C、d、E、F等特定數字的編碼與對應的動作等。

  第三階段：讀取MCU腳位數位訊號，透過TACK switch設定讀取按鍵訊號，並透握程式修正接點彈跳現象等，讓學員更加認識電子開關電路的特性；並定義不同按鍵的功能。

  第四階段：透過串列通訊的功能，讓電腦與MCU通訊，並認識序列監控視窗讀取(監視)MCU的動作是否符合預期。並延伸此通訊概念用可運用藍芽與手機通訊，或加裝wifi模組(或換成ESP32)始有具備網際網路通訊能力。

  第五階段：透過相關模組設計單元課程如下：                                

            1.溫溼度感測器：透過溫溼度模組，偵測環境中的溫度與濕度，並透過通訊埠顯示在電腦端或是LCD螢幕上。

            2.紅外線接控制：認識家中電視、冷氣、風扇等使用紅外線要控器的原理與編碼方式，運用在MCU中。     

            3.超音波測距  ：透過超音波模組認識聲波，認識音波的傳遞與如何用於距離的判斷上。                

            4.蜂鳴器或喇叭：透過MCU模擬聲音的數位訊號，並透過陣列程式編輯出單音歌曲並編輯成歌曲。

            5.可變脈波技術：透過PWM技術控制輸出訊號的平均值電壓值，進而控制LED的亮度與馬達的轉速等。

            6.馬達驅動：認識直流馬達的特性與控制馬達轉速與轉向控制，並認識較大馬達的驅動電路模組與大電源的處理。

            7.整合電路與應用主題：綜和以上各階段的電路功能，構思如何運用於生活中或整合出多功能的MCU電路，或進行主題製作等。

            8.發展與應用：介紹物聯網與MCU如何透過公有雲網路進行遠端控制，與發表主題或整合應用報告。

相關課程資訊

第一代課程使用8位元晶片，2019年8月~2022年2月。

第二代課程使用32位元晶片具備遠距通訊功能，2022年3月起。

建構學習協作平台：https://sites.google.com/cpshs.hcc.edu.tw/111mcu/，需登入學校網域帳號。

時間：每週一 高一普科多元選修時段
地點：資訊科 微處理機工場