作者：Ted Lee
什麼是 Maker Uno？
在開始討論 Maker Uno 之前，我們先回顧開發板（development board）界的經典 Arduino Uno。15 年前（2010），這塊只提供核心控制、所有的電子元件與感測器皆需以外接方式和微控制器（micro controller）相連接的板子，因為其開源硬體（open hardware）的特質，15 年來早就成為機電整合專案開發領域中為廣為人知的個中翹楚了！
然而，為了讓使用者更方便快速體驗電控程式的開發流程，馬來西亞的 Cytron 科技在 2017 年設計了板載復歸式（momentary）的按鈕開關（push button）（圖 1 中標示紅 1 處）、單色 LED（圖 1 中標示紅 2 處） 與蜂鳴器（圖 1 中標示紅 3 處）三種常見的電子元件的 Maker Uno。
![圖 1：Maker Uno[2]](https://makerpro.cc/wp-content/uploads/2025/07/1b_MJJYB8K_-VaLZJi8ucCg.webp)
圖 1：Maker Uno[2]
本文期盼以最短、最無痛的學習曲線帶領讀者們輕輕敲開電控程式的入門磚！
軟、硬體開發環境測試
所有的軟、硬體專案在進行開發之前都需要先設定好開發環境（development environment）。
首先，根據原廠手冊第 14 頁提供的 CH341 驅動程式（driver）連結，下載並安裝（圖 2）。
圖 2：CH341 驅動程式
接著，下載 Arduino IDE、安裝，再設定好開發板的型號（board）與序列埠（serial port）（圖 3），
圖 3：在 Arduino IDE 上設定好 Arduino Uno 板子與序列埠 COMx
最後，從「File -> Examples -> 01.Basics -> Blink」選擇 Arduino IDE 內建的 Blink 範例程式（圖 4）來測試板載接在 D13 腳位上的藍色 SMD LED 能否不斷閃鑠。
Blink 的完整程式碼如下，程式的設計邏輯是讓 D13 腳不斷重覆位輸出高電位來點亮 LED 一秒鐘，再輸出低電位關閉 LED 一秒鐘。
// the setup function runs once when you press reset or power the board
void setup() {
// initialize digital pin LED_BUILTIN as an output.
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
// the loop function runs over and over again forever
void loop() {
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
delay(1000); // wait for a second
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW
delay(1000); // wait for a second
}
板載電子元件一：按鈕開關（第 2 腳位）
板載的四隻腳的按鈕開關按下時電路導通形成電路迴路（loop）；放開時則電路斷路（open circuit），圖 5。原廠手冊（Maker Uno User’s Manual.docx）上有提醒：使用前應先將第 2 腳位設定成拉升（pull-up）準位。
圖 5：按鈕開關按下時由 1->0（左圖）；按鈕開關按下時由 0->1（右圖）
接著，我們在 ChaGPT 中上傳「Maker Uno User’s Manual.docx」，再輸入以下咒語（prompt）（圖 6）：
（人設）你是 Cytron Technology 的 Maker Uno 專家
（任務）
一個字一個讀「Maker Uno User’s Manual.docx」，並簡要說明你讀到的內容Push button 接在 pin 2，使用前要 configure as INPUT_PULLUP
按鈕按一下讓 D13 的 SMD LED 亮，再按一下滅
（輸出）生成 Uno 的程式碼
圖 6：ChatGPT 的回應
最後，生成的完整程式碼如下：
// Pin 定義
const int buttonPin = 2; // 按鈕接在 D2
const int ledPin = 13; // D13 為內建 SMD LED
// 狀態追蹤
bool ledState = false;
bool lastButtonState = HIGH;
bool buttonPressed = false;
void setup() {
pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP); // 啟用內部上拉電阻
pinMode(ledPin, OUTPUT);
digitalWrite(ledPin, ledState); // 初始 LED 狀態
}
void loop() {
bool currentButtonState = digitalRead(buttonPin);
// 偵測按下的瞬間（由 HIGH 變 LOW）
if (lastButtonState == HIGH && currentButtonState == LOW) {
buttonPressed = true;
}
// 偵測放開的瞬間（由 LOW 變 HIGH）
if (lastButtonState == LOW && currentButtonState == HIGH && buttonPressed) {
ledState = !ledState; // 切換 LED 狀態
digitalWrite(ledPin, ledState); // 更新 LED 狀態
buttonPressed = false;
}
lastButtonState = currentButtonState; // 儲存目前狀態供下次比較
}
註：經筆者測試，本文的三個由 ChatGPT 生成的程式
板載電子元件二：單色 LED（第 D2~13 腳位）
LED（Light-Emitting Diode，發光二極體）的發光原理是將元件接上順向電壓後，這個半導體元件就會將供給的電能轉換成光能而發光。
首先，我們在 ChatGPT 上接續按鈕開關的例子再下達以下咒語：
（任務）
LED 接在 D2~D13
依序點亮各顆 LED
（輸出）生成 Uno 的程式碼
ChatGPT 生成的完整程式碼如下：
// Cytron Maker Uno - 依序點亮 D2~D13 上的 LED
void setup() {
// 將 D2 ~ D13 設為輸出
for (int pin = 2; pin <= 13; pin++) {
pinMode(pin, OUTPUT);
digitalWrite(pin, LOW); // 初始為關閉
}
}
void loop() {
// 依序點亮每顆 LED
for (int pin = 2; pin <= 13; pin++) {
digitalWrite(pin, HIGH); // 點亮
delay(200); // 停留 200 毫秒
digitalWrite(pin, LOW); // 關閉
}
delay(500); // 每輪間隔
}
板載電子元件三：蜂鳴器（第 8 腳位）
蜂鳴器是電磁效應：電生磁，磁生力。相關原理可參考這個影片。
我們在 ChatGPT 上接續按鈕開關的例子再下達以下咒語：
（任務）
蜂鳴器接在 D8
唱歌
（輸出）生成 Uno 的程式碼
ChatGPT 生成的完整程式碼如下：
// Cytron Maker Uno - 用蜂鳴器（D8）演奏簡單旋律
const int buzzerPin = 8; // 蜂鳴器接腳
// 定義音符頻率 (C4~B4)
#define NOTE_C4 262
#define NOTE_D4 294
#define NOTE_E4 330
#define NOTE_F4 349
#define NOTE_G4 392
#define NOTE_A4 440
#define NOTE_B4 494
#define NOTE_C5 523
// 簡單旋律：Do Re Mi Fa So La Ti Do（各 300 毫秒）
int melody[] = {
NOTE_C4, NOTE_D4, NOTE_E4, NOTE_F4,
NOTE_G4, NOTE_A4, NOTE_B4, NOTE_C5
};
int noteDuration = 300; // 每個音的持續時間（毫秒）
void setup() {
// 無需初始化 tone，用時直接呼叫 tone()
}
void loop() {
for (int i = 0; i < 8; i++) {
tone(buzzerPin, melody[i], noteDuration); // 播放音符
delay(noteDuration * 1.3); // 加點間隔
}
delay(1000); // 播完一輪後暫停
}
結語
Arduino 生態系（eco system）經過了數十年的累積，正足以做為 ChatGPT 的先前訓練資料（pre-trained data），以致我們讓它生成 Maker Uno 的程式碼時是完全無縫接軌的。
這一步將撰寫程式碼的工作分派給 ChatGPT 的程式碼隱藏（code hiding）技巧，正足以讓初學者更專注在機電整合設計的上層邏輯思考。
因此，我們變成不怕做不出來，只怕想像不到。進而引領我們得以更深入地往「好設計」的指導原則大步邁進！
進階學習
以下數題提供給讀者們小試身手，仿照前文的咒語方式，自行設計合適的文字內容。再次提醒，生成式 AI（Generative AI，GenAI）的特質：
凡提問必有多套答案，但答案有可能是胡說八道！
-
-
- 按下按鈕時演奏著名的台語民謠：望春風。ChatGPT 產生的參考程式碼如下：
// Maker Uno 彈奏《望春風》簡譜程式
// 按鈕接在第 2 腳，蜂鳴器接在第 8 腳
const int buttonPin = 2; // 按鈕接在第 2 腳
const int buzzerPin = 8; // 蜂鳴器接在第 8 腳
bool lastButtonState = HIGH;
bool currentButtonState = HIGH;
unsigned long lastDebounceTime = 0;
unsigned long debounceDelay = 50;
// 定義音符頻率 (Hz) - Key: C major, 4/4拍
#define NOTE_C4 262
#define NOTE_D4 294
#define NOTE_E4 330
#define NOTE_F4 349
#define NOTE_G4 392
#define NOTE_A4 440
#define NOTE_B4 494
#define NOTE_C5 523
#define NOTE_D5 587
#define NOTE_E5 659
#define REST 0
// 《望春風》簡譜 - 根據圖片轉換
// 第一段：1 - 1 2 4 | 5 4 5 6 - | 1 · 6 6 5 4 | 5 - - - |
// 第二段：6 · 1 1 6 | 4 · 5 5 - | 1 · 6 6 5 4 | 4 - - - |
// 第三段：5 · 5 6 5 4 | 2 1 2 4 - | 2 · 4 5 4 6 | 1 - - - |
// 第四段：1 · 1 2 1 6 | 6 5 4 2 - | 1 · 6 6 5 | 4 - - - ||
int melody[] = {
// 第一句：獨 夜無伴 守燈 下 清 風 對 面 吹
NOTE_C4, NOTE_C4, NOTE_D4, NOTE_F4, NOTE_G4, NOTE_F4, NOTE_G4, NOTE_A4, NOTE_C4, NOTE_A4, NOTE_A4, NOTE_G4, NOTE_F4, NOTE_G4,
// 第二句：十 七八歲 未 出嫁 想 著少年 家 開
NOTE_A4, NOTE_C4, NOTE_C4, NOTE_A4, NOTE_F4, NOTE_G4, NOTE_G4, NOTE_C4, NOTE_A4, NOTE_A4, NOTE_G4, NOTE_F4, NOTE_F4,
// 第三句：果 然標緻 面肉 白 誰 家 人 子 弟
NOTE_G4, NOTE_G4, NOTE_A4, NOTE_G4, NOTE_F4, NOTE_D4, NOTE_C4, NOTE_D4, NOTE_F4, NOTE_D4, NOTE_F4, NOTE_G4, NOTE_F4, NOTE_A4, NOTE_C4,
// 第四句：想 要問伊 驚歹 勢 心 內彈琵 慧
NOTE_C4, NOTE_C4, NOTE_D4, NOTE_C4, NOTE_A4, NOTE_A4, NOTE_G4, NOTE_F4, NOTE_D4, NOTE_C4, NOTE_A4, NOTE_A4, NOTE_G4, NOTE_F4
};
// 音符時值 (毫秒) - 配合 4/4 拍
int noteDurations[] = {
// 第一句時值
500, 250, 250, 500, 500, 250, 250, 750, 250, 250, 250, 250, 250, 1000,
// 第二句時值
250, 250, 250, 500, 250, 250, 750, 250, 250, 250, 250, 250, 1000,
// 第三句時值
250, 250, 250, 250, 500, 250, 250, 250, 750, 250, 250, 250, 250, 500, 1000,
// 第四句時值
250, 250, 250, 250, 500, 250, 250, 250, 750, 250, 250, 250, 500, 1500
};
int melodyLength = sizeof(melody) / sizeof(melody[0]);
void setup() {
pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);
pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
Serial.println("《望春風》音樂播放器啟動");
Serial.println("按下按鈕開始播放音樂");
}
void loop() {
// 讀取按鈕狀態
int reading = digitalRead(buttonPin);
// 防彈跳處理
if (reading != lastButtonState) {
lastDebounceTime = millis();
}
if ((millis() - lastDebounceTime) > debounceDelay) {
if (reading != currentButtonState) {
currentButtonState = reading;
// 按鈕被按下時播放音樂
if (currentButtonState == LOW) {
Serial.println("開始播放《望春風》");
playMelody();
Serial.println("播放完畢");
}
}
}
lastButtonState = reading;
}
void playMelody() {
for (int i = 0; i < melodyLength; i++) {
// 計算音符持續時間
int noteDuration = noteDurations[i];
if (melody[i] != REST) {
// 播放音符
tone(buzzerPin, melody[i], noteDuration);
Serial.print("播放音符: ");
Serial.print(melody[i]);
Serial.print(" Hz, 持續: ");
Serial.print(noteDuration);
Serial.println(" ms");
} else {
// 休止符
Serial.println("休止符");
}
// 等待音符播放完畢，加上短暫間隔
delay(noteDuration);
// 音符間的短暫停頓
noTone(buzzerPin);
delay(50);
}
}
// 額外功能：播放單一音符測試
void playTestNote(int frequency, int duration) {
tone(buzzerPin, frequency, duration);
delay(duration);
noTone(buzzerPin);
}
// 額外功能：播放音階
void playScale() {
int scale[] = {NOTE_C4, NOTE_D4, NOTE_E4, NOTE_F4, NOTE_G4, NOTE_A4, NOTE_B4, NOTE_C5};
int scaleLength = sizeof(scale) / sizeof(scale[0]);
for (int i = 0; i < scaleLength; i++) {
tone(buzzerPin, scale[i], 300);
delay(350);
}
noTone(buzzerPin);
} - 接續第 1 題，設計一個讓 Maker Uno 可以動態點唱台語「四（季紅）月（夜愁）望（春風）雨（夜花）」的操作方式。
- 讓奇數編號的 LED 和偶數編號的 LED 交替閃爍。ChatGPT 產生的參考程式碼如下：
// 程式範例 3：交替閃爍 (Alternating Flash)
// 讓奇數編號的 LED 和偶數編號的 LED 交替閃爍
const int ledPins[] = {3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12}; // 將 D3 到 D12 的 LED 腳位儲存在陣列中
const int numLeds = sizeof(ledPins) / sizeof(ledPins[0]); // 計算 LED 數量
const int flashDelay = 1000; // 亮滅之間的時間間隔 (毫秒)
const int pauseDelay = 2000; // 兩組 LED 之間的時間間隔 (毫秒)
void setup() {
// 設定所有 LED 腳位為輸出模式
for (int i = 0; i < numLeds; i++) {
pinMode(ledPins[i], OUTPUT);
}
}
void loop() {
// 點亮奇數編號的 LED (例如 D3, D5, D7...)
for (int i = 0; i < numLeds; i += 2) { // 每隔一個 LED 點亮
digitalWrite(ledPins[i], HIGH);
}
delay(flashDelay);
// 熄滅奇數編號的 LED
for (int i = 0; i < numLeds; i += 2) {
digitalWrite(ledPins[i], LOW);
}
delay(pauseDelay); // 暫停一下
// 點亮偶數編號的 LED (例如 D4, D6, D8...)
for (int i = 1; i < numLeds; i += 2) { // 從第二個 LED (索引 1) 開始點亮
digitalWrite(ledPins[i], HIGH);
}
delay(flashDelay);
// 熄滅偶數編號的 LED
for (int i = 1; i < numLeds; i += 2) {
digitalWrite(ledPins[i], LOW);
}
delay(pauseDelay); // 暫停一下
} - 讓 LED 從 D3 亮到 D12，再從 D12 亮回 D3。
// 程式範例 2：來回閃爍 (Bounce Flash)
// 讓 LED 從 D3 亮到 D12，再從 D12 亮回 D3
const int ledPins[] = {3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12}; // 將 D3 到 D12 的 LED 腳位儲存在陣列中
const int numLeds = sizeof(ledPins) / sizeof(ledPins[0]); // 計算 LED 數量
const int delayTime = 80; // 每個 LED 亮滅之間的時間間隔 (毫秒)
void setup() {
// 設定所有 LED 腳位為輸出模式
for (int i = 0; i < numLeds; i++) {
pinMode(ledPins[i], OUTPUT);
}
}
void loop() {
// 從前往後依序點亮 LED
for (int i = 0; i < numLeds; i++) { digitalWrite(ledPins[i], HIGH); // 點亮 LED delay(delayTime); // 延遲 digitalWrite(ledPins[i], LOW); // 熄滅 LED (只亮一下) } // 從後往前依序點亮 LED for (int i = numLeds - 2; i >= 0; i--) { // 注意這裡從倒數第二個開始，避免重複點亮最後一個
digitalWrite(ledPins[i], HIGH); // 點亮 LED
delay(delayTime); // 延遲
digitalWrite(ledPins[i], LOW); // 熄滅 LED (只亮一下)
}
} - 讓 LED 隨機亮起和熄滅。
// 程式範例 4：隨機閃爍 (Random Flash)
// 讓 LED 隨機亮起和熄滅
const int ledPins[] = {3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12}; // 將 D3 到 D12 的 LED 腳位儲存在陣列中
const int numLeds = sizeof(ledPins) / sizeof(ledPins[0]); // 計算 LED 數量
void setup() {
// 設定所有 LED 腳位為輸出模式
for (int i = 0; i < numLeds; i++) {
pinMode(ledPins[i], OUTPUT);
}
randomSeed(analogRead(A0)); // 使用 A0 腳位的類比讀值來初始化亂數種子，增加隨機性
}
void loop() {
// 隨機選擇要點亮多少個 LED
int numToLight = random(1, numLeds + 1); // 至少一個，最多所有 LED
// 隨機選擇要點亮哪些 LED
for (int i = 0; i < numToLight; i++) {
int randomLedIndex = random(0, numLeds); // 隨機選擇一個 LED 索引
digitalWrite(ledPins[randomLedIndex], HIGH); // 點亮該 LED
}
// 隨機亮燈時間
delay(random(100, 500)); // 隨機延遲 100 到 500 毫秒
// 熄滅所有 LED
for (int i = 0; i < numLeds; i++) {
digitalWrite(ledPins[i], LOW);
}
// 隨機熄燈時間 (下次亮燈前的間隔)
delay(random(50, 300)); // 隨機延遲 50 到 300 毫秒
} - 讓 LED 從 D3 依序亮到 D12，然後再依序熄滅。
// 程式範例 1：流水燈 (Running Light)
// 讓 LED 從 D3 依序亮到 D12，然後再依序熄滅
const int ledPins[] = {3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12}; // 將 D3 到 D12 的 LED 腳位儲存在陣列中
const int numLeds = sizeof(ledPins) / sizeof(ledPins[0]); // 計算 LED 數量
const int delayTime = 100; // 每個 LED 亮滅之間的時間間隔 (毫秒)
void setup() {
// 設定所有 LED 腳位為輸出模式
for (int i = 0; i < numLeds; i++) {
pinMode(ledPins[i], OUTPUT);
}
}
void loop() {
// LED 依序亮起
for (int i = 0; i < numLeds; i++) {
digitalWrite(ledPins[i], HIGH); // 點亮 LED
delay(delayTime); // 延遲一段時間
}
// LED 依序熄滅
for (int i = 0; i < numLeds; i++) {
digitalWrite(ledPins[i], LOW); // 熄滅 LED
delay(delayTime); // 延遲一段時間
}
}
- 按下按鈕時演奏著名的台語民謠：望春風。ChatGPT 產生的參考程式碼如下：
-
[0]感謝竹南科技中心借用設備做為教學測試。
[1]六種授權條款
[2]圖片來源：https://docs.google.com/document/d/1gJIF-tssdoxk8qAq2aHBmPwVHulFL_lSElOhA17Du64/mobilebasic。
（作者為本刊專欄作家，本文同步表於作者部落格，原文連結；責任編輯：謝涵如）
從工程師轉任中學教師，又為了捍衛教育理念，投身成為 STEAM 教育工作者，自稱「無可救藥的人文教育理想主義者」的李俊德（Ted Lee）。
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