Arduino on Wentong's blog

學習筆記 03｜第一個 Arduino 專案

Tue, 26 May 2026 00:00:00 +0000

在真正寫出第一個有趣的專案之前，我卻誤碰了一個 Arduino IDE 的「硬規定」——它要求每個專案（在 Arduino 世界裡叫做 sketch）必須放在一個與主程式檔同名的資料夾裡。雖然聽起來有點囉嗦，但這是 IDE 識別專案的方式，絕對不能偷懶把不同專案的檔案混在一起，否則 IDE 會把它們全部一起燒進板子裡。

對於大型或模組化的專案，推薦的結構是：主 .ino 檔只放最精簡的入口（#include、setup()、loop()），實際的函式和類別分別寫在 .h（宣告）和 .cpp（實作）裡。這篇筆記的練習還用不到這個層次，但先建立這個概念對之後會很有幫助。

從內建 LED 開始：最基本的呼吸燈

第一個目標很單純：讓板子內建的 LED 像呼吸一樣緩慢亮起、再慢慢熄滅。

這裡用到的是 PWM（Pulse Width Modulation，脈衝寬度調變）——簡單說，就是透過快速切換開關來模擬「介於全亮和全暗之間」的亮度。analogWrite() 這個函式就是在控制這個數值，NodeMCU（ESP8266）上的 PWM 範圍預設是 0 到 1023。

第一版程式碼很直觀：

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const int LEDU = 2; // GPIO 02 = D4 = 板子上的內建 LED
// NodeMCU 內建 LED 是低電位觸發，也就是 0 是最亮，寫 1023 才是最暗。
void setup() {
 Serial.begin(115200);
 pinMode(LEDU, OUTPUT);
}

void loop() {
 for (int i = 1023; i > 0; i -= 5) { 
 analogWrite(LEDU, i); // 往 0 會越來越亮
 delay(30);
 }
 for (int i = 1023; i > 0; i -= 5) {
 analogWrite(LEDU, i);// 往 1023 則會越來越暗
 delay(30);
 }
}

但是跑起來之後，第一個感覺是：呼吸太慢了。問了 AI 後算一下原因：

一次運行（0 → 1023，每次跳 5）：約 205 步
每步延遲 30ms
總耗時 205 × 30ms ≈ 6.15 秒

後來也注意到另一個問題：方向寫錯了，全亮後不會變暗，反而又暗回去。經過修正後，實現平滑呼吸：

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const int LEDU = 2;

void setup() {
 Serial.begin(115200);
 pinMode(LEDU, OUTPUT);
}

void loop() {
 // 由暗到亮
 for (int i = 1023; i >= 0; i -= 5) {
 analogWrite(LEDU, i);
 delay(30);
 }
 // 由亮到暗
 for (int i = 0; i <= 1023; i += 5) {
 analogWrite(LEDU, i);
 delay(30);
 }
}

關鍵修正

寫入值越低，LED 越亮（因為 NodeMCU 是低電位觸發）。0 是最亮，1023 是最暗。

為了讓呼吸燈看起來更自然，可以調整每次增減的步長：步長越小，呼吸越平滑但週期越長。

學習筆記04｜LED 控制練習

Tue, 26 May 2026 00:00:00 +0000

這份筆記記錄的是我自己的學習歷程，不是教學文件——所以你不會在這裡看到完整的硬體規格說明或詳細的接線教學。因為我的背景偏軟體，對於線怎麼接、用了哪些器材筆記裡只會帶過，重心還是放在程式邏輯上。

從上一篇用內建 LED 練習呼吸燈開始，這次進一步用麵包板接出 4 顆外接 LED，透過三個遞進的練習，把 LED 控制從最基本的「亮滅」玩到「隨機閃爍」，逐步熟悉用程式操作 ESP8266 的感覺。

硬體部分簡單帶一下：每顆 LED 串聯一顆 220Ω 限流電阻（色碼：紅紅棕金），陽極（長腳）接 GPIO、陰極（短腳）經電阻接 GND。腳位用 D1、D2、D5、D6，建議避開 D0——它在開機時有特殊行為，容易造成不預期的現象。

Ex02：單向流動燈

讓 4 顆 LED 依序亮起再熄滅，形成單向流動的視覺效果，每顆間隔 500ms。

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const int leds[] = {5, 4, 12, 14}; // D1, D2, D5, D6

void setup() {
 for (int i = 0; i < 4; i++) {
 pinMode(leds[i], OUTPUT);
 digitalWrite(leds[i], LOW);
 }
}

void loop() {
 for (int i = 0; i < 4; i++) {
 digitalWrite(leds[i], HIGH);
 delay(500);
 digitalWrite(leds[i], LOW);
 }
}

邏輯很直接：用 for 迴圈依序點亮每顆 LED、等 500ms、再熄滅，進入下一顆。

Ex03：來回跑馬燈

在單向的基礎上，讓燈光來回跑——從左到右、再從右回左。這個練習還有一個進階要求：把延遲時間存成變數，想改速度只需要動一個地方，不用在程式裡到處搜尋 delay()。

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const int ledPins[] = {5, 4, 12, 14}; // D1, D2, D5, D6
const int numLeds = 4;
int delayTime = 100;

void setup() {
 for (int i = 0; i < numLeds; i++) {
 pinMode(ledPins[i], OUTPUT);
 }
}

void loop() {
 // 往右跑（1 → 4）
 for (int i = 0; i < numLeds; i++) {
 digitalWrite(ledPins[i], HIGH);
 delay(delayTime);
 digitalWrite(ledPins[i], LOW);
 }

 // 往左跑（3 → 2，跳過頭尾避免重複亮）
 for (int i = numLeds - 2; i > 0; i--) {
 digitalWrite(ledPins[i], HIGH);
 delay(delayTime);
 digitalWrite(ledPins[i], LOW);
 }
}

往回跑的迴圈從 numLeds - 2（index 2，第三顆）跑到 i > 0（index 1，第二顆）就停，頭尾兩顆刻意跳過。原因是它們已經分別在「往右」的末尾和「往左」的起頭各亮過一次——不跳過的話這兩顆會連亮兩次，視覺上會頓一下。

Ex04：星星閃爍效果

這個練習加入 random() 亂數函數，讓每顆 LED 每次拿到不同的 PWM 亮度值，模擬夜空星星隨機閃爍的效果。

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const int ledPins[] = {5, 4, 12, 14}; // D1, D2, D5, D6
const int numLeds = 4;

void setup() {
 analogWriteRange(1023); // 明確設定 PWM 範圍為 0~1023
 for (int i = 0; i < numLeds; i++) {
 pinMode(ledPins[i], OUTPUT);
 }
}

void loop() {
 for (int i = 0; i < numLeds; i++) {
 int randomBrightness = random(0, 1024); // 產生 0~1023 的隨機亮度
 analogWrite(ledPins[i], randomBrightness);
 }
 delay(100); // 更新頻率，數字越小閃爍越快
}

delay(100) 控制亮度更新的頻率，可以改成 50 或 200 感受一下視覺差異。

這三個練習的核心是同一件事：用迴圈和變數讓程式碼更容易修改和擴充。從寫死的數值，到抽出 delayTime，再到讓亮度完全由亂數決定——每一步都在降低「想改一個參數要動多少地方」的成本。

WiFi 遙控車：核心零件介紹與開發環境設定

Mon, 25 May 2026 00:00:00 +0000

這份筆記偏向「踩坑記錄」性質，紀錄的是實際開發與學習過程中遇到問題、查資料、反覆確認才搞清楚的細節與背景知識，不是從頭到尾的零件清單介紹組裝教學。如果你也在做類似的 WiFi 小車專案，希望這些筆記能幫你少走幾段彎路。

壹、核心控制板：NodeMCU V2（ESP-12E）

這塊小板子是整台車的大腦，負責處理 WiFi 連線、接收感測器的資料，以及執行所有程式邏輯。

我使用的型號是 NodeMCU 1.0（ESP-12E Module）V2 Amica 版，也就是俗稱的「窄版」。核心晶片是 ESP8266，單核心處理器，CPU 時脈 80 MHz，大約是傳統 Arduino Uno 的五倍速。內建 4 MB 的快閃記憶體（Flash），空間相當充裕，甚至可以在板子上架一個迷你網頁伺服器。可用的工作記憶體（Free Heap）約為 43 KB，對於控制小車的程式來說綽綽有餘。最重要的是，它內建 Wi-Fi 模組，開箱即可連接無線網路，這也是為什麼選它來做 WiFi 遙控車的主要原因。

貳、開發環境設定（Arduino IDE）

Arduino IDE 本來是為 Arduino 系列開發板設計的，要讓它支援 ESP8266，需要手動加入開發板套件。步驟如下：

打開 Arduino IDE，依序點選「File」→「Preferences…」可以更改配色與語言，欄位填入以下網址：https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json，接著到「工具」→「開發板」→「開發板管理員」，搜尋 esp8266 (By Community) 並安裝。安裝完成後，IDE 就能辨識 NodeMCU 了。

連接好開發板後，到「工具」選單確認以下設定都正確，否則可能無法上傳程式或程式行為異常：

項目	設定值
開發板	NodeMCU 1.0 (ESP-12E Module)
Flash Size	4M (2M OTA)
CPU Frequency	80 MHz
Upload Speed	115200

叁、底層驅動：L293D 馬達驅動擴展板

這塊擴展板是整台車的「肌肉」，負責實際驅動馬達轉動。因為 ESP8266 的輸出電流非常小，完全不足以驅動馬達，如果直接連接，輕則馬達不動，重則燒毀開發板。這塊擴展板內建 L293D 雙 H 橋驅動晶片，原理是用 ESP8266 發出的微弱控制訊號，去「指揮」電池直接供電給馬達，實現「小電流控制大電流」的效果，同時保護核心板不受高電流衝擊。右下角標示的區域則是日後外接超音波測距、紅外線循跡等感測器的腳位。

馬達腳位對應表

程式裡控制馬達轉速與方向時，需要對應正確的腳位。轉速透過 PWM 訊號控制（PWM 是一種藉由快速切換開關來模擬不同電壓、進而調控轉速的技術），方向則透過高低電位訊號決定正轉或反轉。如果反轉則將正負 A+、A- 交換、右側輪胎則是 B+、B- 交換。

馬達	功能	擴展板標示腳位	拓展版接口	底層 GPIO
馬達 A	轉速	D1	A+	GPIO 5
馬達 A	方向	D3	A-	GPIO 0
馬達 B	轉速	D2	B+	GPIO 4
馬達 B	方向	D4	B-	GPIO 2

肆、相關照片

使用的電池盒線的原因，還是有額外接穩壓板去分流。上面一條線接到擴展版的 VIM。底下左右會有兩條插腳接到 VM 和 GND 。

額外穩壓板	馬達接線視圖	馬達接線視圖