本系列文已改編成書「Arduino 自造趣：結合 JavaScript x Vue x Phaser 輕鬆打造個人遊戲機」，本書改用 Vue3 與 TypeScript 全面重構且加上更詳細的說明，

在此感謝 iT 邦幫忙、博碩文化與編輯小 p 的協助，歡迎大家前往購書，鱈魚在此感謝大家 (｡･∀･)。

若想 DIY 卻不知道零件去哪裡買的讀者，可以參考此連結 。( •̀ ω •́ )✧

數位 I/O 視窗當然是要有數位訊號相關功能啦。

數位 I/O 功能

在 Supported Modes 中，可以看到所有支援功能：

DIGITAL_INPUT      (0x00)
DIGITAL_OUTPUT     (0x01)
ANALOG_INPUT       (0x02)
PWM                (0x03)
SERVO              (0x04)
SHIFT              (0x05)
I2C                (0x06)
ONEWIRE            (0x07)
STEPPER            (0x08)
ENCODER            (0x09)
SERIAL             (0x0A)
INPUT_PULLUP       (0x0B)

SPI                (0x0C)
SONAR              (0x0D)
TONE               (0x0E)
DHT                (0x0F)

其中與數位 I/O 相關功能為：

DIGITAL_INPUT      (0x00)
DIGITAL_OUTPUT     (0x01)
INPUT_PULLUP       (0x0B)

以下依序介紹功能。

數位輸入（Digital Input）

Uno 的每一隻腳位都可以作為數位輸入使用，也就是每一隻腳位都可以接收 0 至 5V 的電壓。

數位輸出（Digital Output）

和輸入相反，Uno 的每一隻腳位也可以作為數位輸出使用，也就是可以輸出 0 至 5V 的電壓。

上拉輸入（Input Pullup）

基本上和數位輸入相同，都是輸入數位訊號，差別在 Uno 會在內部啟用上拉電阻，

甚麼是上拉電阻？我們可以先來談討以下問題。

電子助教：「一定是 0 吧」

鱈魚：「答案是『不一定』。」

電子助教：「怎麼那麼多不一定 (´・ω・`) ... 」

鱈魚：「就像人生一樣嘛」

電子助教：「... 」

當 Uno 腳位為數位輸入時會進入高阻抗狀態，此時如果輸入腳位斷路，沒有任何電壓接入，就會處於「浮接（Floating）」狀態。

這個時候腳位非常容易受到外部磁場干擾，變成像天線一般的存在，為了避免這種情況，就需要「上拉電阻」登場了。

上拉電阻會在開關斷開後，將電壓固定至指定電壓（Uno 為 5V），而下拉電阻則是固定至 GND（0V）。

想閱讀更詳細說明的朋友可以參考以下連結：
浮接 Floating 是甚麼? 電路的不確定因素

硬體實作

終於要來實際接電路了！

首先需要準備以下設備與零件：

• 三用電表 * 1

• 麵包板 * 1

• 按鈕 * 1

  推薦使用這種兩隻腳的按鈕。

• LED * 1

  全名「發光二極體（light-emitting diode）」，功能與燈泡相同，通電就會發亮。

  準備甚麼顏色都可以。

• 電阻 220 歐姆 * 1

  用來分配電路中的電壓、電流。

檢查硬體

開始連接電路前必須先確認每一個硬體都能正常運作，讓除錯更有效率，如同單元測試的概念一般。

按鈕

利用三用電表確認按鈕是否能夠正常通導。

如果電表都沒有發出嗶嗶聲，那就換一個按鈕試試看。

LED

利用三用電表確認 LED 是否能夠正常發光。

LED 沒有亮的話，可以試試看：

• 探棒交換連結長短腳
• 確保金屬接觸良好
• 換一個 LED

電阻

利用三用電表確認電阻選用是否正確且功能正常。

如果數值都一直顯示 1，可以試試看：

• 確認量測檔位正確
• 確保金屬接觸良好
• 換一個電阻

電子助教：「為甚麼量出來和 220 差有點多？」

鱈魚：「因為是便宜貨嘛 ╮(′～‵〞)╭」

電子助教：（憐憫的眼神 (´● ω ●`)）

鱈魚：「亮個 LED 用不著精密電阻啦 ⎝(・ω´・⎝)，才不是因為我買不起好嘛！」

電阻依其品質有其允許誤差範圍，具體判讀方式可以參考連結：電阻色碼

連接電路

以下為參考接線方式，可以不用完全相同，只要效果相同即可。

使用 Uno 板子上的 5V 為 +、GND 為 -。

數位輸入

我們希望訊號平常狀態為「低電位（0）」，按下狀態為「高電位（1）」，所以這裡採用下拉電阻。

上拉輸入

因為 Uno 啟動內部上拉，所以不需要任何上下拉電阻。

數位輸出

長腳一定要接在與 Pin 連接的位置，因為我們要由 Uno 輸出高電壓推動 LED 燈，所以 Pin 需要連接 LED 的正極。

補充說明

為何 LED 需要串聯電阻

如果流經 LED 的電流過大，會導致 LED 過熱燒毀，所以需要電阻進行「限流」，不要讓電流過大。

換個比喻，電阻就像是河流中的石頭，可以減緩水流（減少電流），保護水車（LED）不會被衝壞（燒壞）。

更好的元件驅動方式

其實驅動元件最好的方式應為「透過額外的電晶體（BJT 或 MOSDET 等等）驅動，Uno 只負責提供控制訊號」。

根據官方資料 Uno 所有 I/O 腳位輸出總電流不能超過 200mA，若超過容易造成 Uno 損壞，但為了簡單呈現效果且只有 1 個 LED 也不會超載，所以在此使用腳位驅動。

總結

• 了解 Firmata 支援的基本數位功能
• 完成數位輸入、輸出電路