作者：Ted Lee
一般而言，聲音感測的方式有兩種：語音辨識（speech recognition）與音量控制（voice-volume control）。前者是透過下達語音指令（voice command）來控制電子元件，例如：開燈、關燈、⋯⋯；後者是根據音量大小做為電子元件控制的標準，例如：當音量超過門檻值（threshold）時，發出噪音警報、⋯⋯。
首先，我們運用雙層曼陀羅（Mandala）進行創意發想出燈條可能的各種使用場合（露營照明、汽車燈飾、⋯⋯）及其控制方式（遙控、聲控、⋯⋯）。
接著，我們再介紹小彼特和 WS2812B 燈條（strip）的硬體連接方式之後，運用小彼特板載的各種感測器（sensor），例如：麥克風、加速度測器、⋯⋯，來控制燈條閃爍變化的各種樣式（pattern），例如：流水燈、呼吸燈、彩虹燈、⋯⋯。
燈條應用及其控制之創意曼陀羅發想
構造 本文的主角是小彼特外接的顯示（display）元件：世界半導體（Worldsemi）生產的 WS2812B 燈條。這款燈條上採用可程式控制的（programmable）全彩 5V 5050 燈珠（圖 1）。
圖 1：世界半導體生產的串接 5050 燈珠的 WS2812B 燈條
串接（cascade） 各燈珠間以「+5V、DIN（資料輸入，data in）、GND（接地，ground）」的「SVG（Signal Voltage Ground）」方式相串接（圖 2）。其中，前一顆燈珠的控制資料會從 DO（資料輸出，data out）輸出，並將之由下一顆燈珠的 DIN 讀入。
圖 2：WS2812B 的連接端點
小彼特控制：從圖 3 中，我們可以很清楚地知道小彼特內建有八種光、溫度、聲音、……等等感測器（sensor）。
圖 3：小彼特的八種感測器
最後，我們以小彼特的使用場合當做內層，其控制方式做為外層，以 8×8 共 64 格的雙層曼陀羅定出了「聲控汽車燈飾」這個主題（圖 4）。接下來，我們將詳細地說明小彼特聲控及燈條控制兩部份完整的實做步驟。
圖 4：曼陀羅創意發想工具
燈條接線
為了方便小彼特和燈條相接，我們選用了凱斯電子科技的 KSB043 這塊 3V/5V 輸出的 I/O 擴充板（extension board）（圖 5）。
圖 5：3V/5V 雙電源輸出的 I/O 擴充板 KSB043
我們將 WS2812B 接到 KSB043 的 P1 接腳（pin），並採以下的的接線方式連接：
KSB043,WS2812B：黃,DIN、紅,+5V、黑,GND
圖 6：WS2812B 接在 KSB043 P1 的 SVG 排針
小彼特聲控
從圖 3 中我們可以很容容的看出小彼特板載上的硬體能提供光線、溫度、觸碰（touch）、磁力、聲音、重力、聲音等物理量的感測。本文以「聲控」的方式做為燈條的控制開關（switch）。在圖 7 中，MakeCod提供了聲音感測事件（sound event）的控制積木來攔截聲量大小聲的變動情況。
圖 7：聲音事件積木
燈條控制
使用情境 當小彼特收到聲音觸發信號（例如：拍手一下）時，計數器加一並多點亮一顆燈條上的燈珠。當 15 顆燈珠全點亮時，發出警示音效後歸零計數。
在開始實做聲控燈的程式控制之前，我們要先將圖 8 的燈條擴充積木 neopixel 加到 MakeCode 中。
圖 8：燈條控制的擴充積木
接著，我們先學習燈條控制的基本三個步驟。然後學會計步器的計數方法。最後再將這兩個步驟的基元（atom）程式組合成符合上述題目情境的聲控燈控制程式。
- 燈條控制三部曲 燈條控制有三個步驟（圖 9）。
一、燈條初始化：設定燈條的連接腳位（本文使用 P1）及燈條上的燈珠數（本文準備的是 15 顆燈珠的燈條）。
二、設定顏色（本文使用 indigo 靛青色）或清除（clear）色彩。
三、顯示（show）色彩變化。
圖 9：燈條控制三部曲
2.計步器
當晃動 micro:bit 主板時，板載的重力加速度感測器（accelerometer）會觸發 shake 事件，我們便可以圖 10 的程式技巧來計算走動的步數。
3.聲控燈參考程式
整合上述燈條控制（圖 9）和計步器（圖 10）兩隻小程式，我們就可以輕輕鬆鬆地組出圖 11 的最終版聲控燈程式了。
其中，因為我們備用的燈條只有 15 顆珠，當聲控計數到 15 顆燈珠全亮後，燈條即不再變化。此時我們讓板載的蜂鳴器發出警示燈後再將計數歸零。完整的展示影片請參考這裡。
圖 11：聲控燈的參考程式
關於燈條的作品集
我們在 2020 年時和台北市仁愛國中體育科的楊昌珣老師共同指導的作品：卡路里大作戰，便是國中健體領域結合小彼特燈條的跨領域示例。此外，我們使用燈條也開發了計步帽和一口氣有多長這兩個小型的教具。
最後，在 2022 年時，我們更和前新北市明志國中戴春成校長產學合作，運用小彼特控制燈條而產出了「酷跑遊台灣」這件作品，並在新北市 108 年資訊科技教育成果展展場上受得民眾們即高的評價。
- 用GenAI生成連連看樣板 - 2025/05/15
- 細談「春仔產生器」的專案拆解 - 2025/04/17
- 用生成式AI打造「春仔」產生器 - 2025/03/12
訂閱MakerPRO知識充電報
與40000位開發者一同掌握科技創新的技術資訊！
