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每到星期五的晚上就是小開和少東最開心的時候,這是我們家男生的聚會。看到我一進家門,他們倆個早已躍躍欲試,只等著我的一個口令。

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小開:老爸可以開始了嗎? 當我說好時,他們倆兄弟就以相當熟練的動作將家裡的小火車及軌道 一一的拿出來,然後就開始各自發揮想像空間,想怎麼排軌道就怎麼排,各自將自己腦海中規劃的火車系統場景一一的呈現出來。

每每總是玩到眼皮快黏住了才去睡,隔天又滿心充滿期待的早早起床繼續完成屬於他們自己的鐵道王國。

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記得有一次去日本的大宮鐵道博物館參觀, 這一次真的讓他們兩大開眼界了。 裡面介紹了日本鐵道的發展史, 而讓他們停留最久的一站就是駕駛新幹線的鐵道模擬器,排了好長的一段隊伍終於等到了。 從模擬器的駕駛中,讓他們彷彿瞬間變成了新幹線的鐵道駕駛員,好滿足喔!

小孩嘛,總是喜歡新奇的東西,看著已經架好的各型式的軌道及火車呼嘯奔馳而過的場景對他們倆兄弟好像不再有新鮮感了,我們一起玩PLARAIL 的時間也就越來越短了。 對於我來說,看到了他們對於PLARAIL 的熱情日漸減少其實有點點小小的blue。

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Errol 老爸我一直在想著如何找回他們兄弟倆對小火車的熱情,這件事在一直懸念在我心裡。

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目前在美國的中小學生都有學習程式設計,其中scratch 是一個最適合小孩與電腦互動的語言,國內也有不少學校有導入這個課程,藉由學習程式設計來培養邏輯思考的能力。而這些語言主要都著重在讓兒童學習思考程序的流程及判斷而不是著重於程式碼的撰寫,這對兒童來說,確實是很好學習邏輯思考的方式。從小培養兒童邏輯思考的能力,並不是代表學業上就能突飛猛進,而是讓兒童能在他們成長過程中,藉由程式設計所學的程序分析與邏輯思考的能力來處理所面對的任何問題。

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想到這裡,一直埋藏在我心裡的那件事又悄悄的爬上我心頭。好懷念跟小開和少東玩小火車的那個歡樂時光。如果可以改造一下 PLARAIL 小火車,又可以讓他們學到一些程式語言的邏輯概念這對他們來說應該會很開心,讓他們試著去打造一個屬於自己專屬的小火車。

如果能夠讓自己操控PLARAIL 小火車 而且又可以像大宮鐵道博物館那樣的模擬器, 哇! 那就可以重回我們的歡樂時光了。 我並沒有送他們去學習程式語言,而是在想,如何將目前生活中已在使用的事物結合小火車成為一個真正可以操控的火車控制系統。

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若要完成這個夢想,首先要完成一個火車模擬控制器,這是一個軟體操控介面,透過這個介面可以輕鬆操控小火車,讓火車前進、加速、倒退、停止,並監控小火車目前的電力及通訊狀態。於是我選擇了比較能夠上手且開發較容易的Visual Basic 6.0 來設計這個軟體介面,讓小開跟少東自己去學習畫出自己的控制器並製作ActiveX 控制項。設計ActiveX控制項對他們倆而言可能有點難,但用小畫家畫出操縱桿對他們兩個來說應該可以自己做。

測試一下我們設計完成的火車模擬軟體。

再來就是要如何讓小火車動呢?每台notebook 上都配有基本的藍芽模組,如果我能利用藍芽通訊來控制小火車那就方便多了且可以同時控制好幾台小火車,簡直就是行控中心的控制員,這個想法不錯喔!

與電腦通訊的方式是用微處理器的USART(非同步資料傳輸模式)經由藍芽通訊模組來處理小火車的控制指令。

這其實只要告訴他們倆兄弟零與一的動作方式就可以理解USART(非同步資料傳輸模式)了。請他們倆兄弟面對面各自拿著學校的路隊旗,當小開舉起旗子代表一的動作,即為邏輯上的High。當小開放下旗子代表零的動作,即為邏輯上的Low。我們拿出事先定義的符號來表示要做的動作。如:火車前進就用1010 1010這時,小開要舉旗再放下,重複做4次,這樣少東就知道這個動作是要讓火車前進指令。我就用這個方式來跟他們解釋RS232 的通訊協訂。

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硬體設計的部份是要用到PWM脈波寬度調變技術來做為馬達的驅動方式藉此來控制馬達的轉速及利用自己設計的韌體來接收及發送藍芽模組的訊號,使小火車可以接受電腦的控制。硬體設計對他們可能還無法理解相關電子電路的物理特性及原理,我只能自己完成這個部分。我用的是C語言撰寫程式,設計開發的平台是MPLAB IDE,並採用 Microchip 公司 16F系列的IC 來將我寫好的程式碼燒入到IC 中,以利用設計好的韌體來接收及發送資料給藍芽通訊模組再與PC通訊。

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(↑)上圖為韌體程式碼撰寫。

由於小火車可外加控制電路的空間很有限,因此必須將這些硬體線路設計盡量縮小,才能放到火車裡。在這之前當然要先將電路的設計圖畫出來才能一步步的實現所要的功能。

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有了自己設計的軟體控制介面及硬體驅動電路,整合起來就是一套真實且會動的火車行控系統了。
這也是一個小型的系統整合的概念。若熟練了以上的設計技巧,其實有很多東西都可以自己來做。

如:樂高玩具的EV3 控制器模組就可以自己來設計了。軟硬體完成後就可以來玩嘍!

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看著他們開心的玩著與Errol老爸一起改造的小火車,這對Errol 老爸來說或許只是完成喚起他們對PLARAIL熱情的小小心願,但對於小開與少東來說,卻是對於程式設計認知與學習的一大步。希望藉由親子玩樂學習的方式來啟發他們對於程式設計這個領域充滿著探索的好奇心。

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Errol老爸更希望他們能將程式設計的概念與邏輯思維方法來處理生活中面對到的種種問題。就如古人所云:給他魚不如教他如何釣魚。

BY ERROL [李小開10Y / 李少東8Y]

 

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爸爸能跟孩子有這樣子的互動真的很好~我想小開跟少東一定很崇拜爸爸~我也是~有感而發想到家庭裡爸爸媽媽的角色都很重要,缺一不可,但~有時孩子某方面的學習跟培養,還是需要另一半的。http://naughtyangel.pixnet.net/blog/post/46071226/

睡天使‧醒惡魔‧成長日誌貼上了 2016年4月7日
 

只能膜拜~還能說什麼呢??太強惹~小學生學程式設計^^http://naughtyangel.pixnet.net/blog/post/46071226/#現在小孩都好像開始要會學程式了#訓練邏輯真的很重要

睡天使‧醒惡魔‧成長日誌貼上了 2016年4月7日
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