⚡ PWM與馬達驅動
學會控制震動馬達，掌握PWM調速和馬達驅動電路技術！
🔌 本功課所需杜邦線
整合數碼管、RGB、蜂鳴器與震動馬達時線材較多，請依下表備齊（含公公與公母；直接對照右側「收納位置」欄到收納盒取線即可）。上方為數量表，下方為接線圖。
| 顏色 | 長度 | 規格 | 數量 | 收納位置 |
|---|---|---|---|---|
| 紅 | 15 cm | 公公 | 1 | C1 |
| 黑 | 10 cm | 公公 | 1 | C1 |
| 藍 | 10 cm | 公公 | 1 | C1 |
| 黑 | 30 cm | 公公 | 1 | C3 |
| 紅 | 30 cm | 公公 | 1 | C3 |
| 黑 | 30 cm | 公母 | 1 | C2 |
| 紅 | 30 cm | 公母 | 1 | C2 |
圖：功課四（震動馬達整合專案）接線圖
🎯 最終挑戰任務
製作一個整合所有元件的完整系統！結合數碼管、RGB燈、蜂鳴器和震動馬達：
按下按鈕 → 蜂鳴器+震動馬達響1秒 → 開始倒數 → 燈光變化 → 完成！
🤖
與ChatGPT協作
你可以試著問ChatGPT這些問題來獲得幫助和完整程式碼：
我想用Arduino製作一個整合多個元件的倒數計時系統。
功能需求：
1. 按下按鈕時，蜂鳴器和震動馬達同時運作1秒
2. 提示音結束後開始從9倒數到0
3. 倒數時數碼管顯示數字
4. 根據倒數數字顯示不同顏色：
- 9~7：藍燈
- 6~4：紅燈
- 3~0：綠燈
5. 倒數結束後全部關閉
硬體接線：
- 按鈕接在接腳2
- 紅色LED接在接腳3
- 綠色LED接在接腳4
- 藍色LED接在接腳5
- TM1637的DIO接在接腳6
- TM1637的CLK接在接腳7
- 震動馬達接在接腳9
- 蜂鳴器接在接腳11
請幫我寫Arduino程式碼，並加上詳細註解。
💡 提問技巧
- 說明你要整合哪些元件
- 描述清楚每個元件的功能和時機
- 詢問如何控制震動馬達（digitalWrite vs analogWrite）
- 如果有疑問，可以請ChatGPT分別解釋每個部分
📝 程式碼詳細解說
讓我們一步步了解這個完整的整合專案！
📚 第一部分：引入函式庫
繼續使用TM1637數碼管函式庫
#include <TM1637Display.h> // 數碼管控制函式庫
🎯 第二部分：腳位定義
這是最完整的專案！我們用到了所有學過的元件
// --- 腳位定義 ---
const int buttonPin = 2; // 按鈕接在2號接腳
const int redPin = 3; // 紅燈接在3號接腳
const int greenPin = 4; // 綠燈接在4號接腳
const int bluePin = 5; // 藍燈接在5號接腳
const int DIO = 6; // 數碼管資料線
const int CLK = 7; // 數碼管時鐘線
const int motorPin = 9; // 🔄 震動馬達接在9號接腳
const int buzzerPin = 11; // 🔔 蜂鳴器接在11號接腳
🎨 第三部分：建立物件和變數
建立數碼管控制器和狀態變數
// --- 數碼管物件 ---
TM1637Display display(CLK, DIO);
// --- 狀態變數 ---
int lastButtonState = HIGH; // 上一次按鈕狀態
bool counting = false; // 是否正在倒數
int counter = 9; // 倒數從9開始
⚙️ 第四部分：setup 開機設定
設定所有接腳，這次多了震動馬達！
void setup() {
pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP); // 按鈕設為輸入
pinMode(redPin, OUTPUT); // 紅燈設為輸出
pinMode(greenPin, OUTPUT); // 綠燈設為輸出
pinMode(bluePin, OUTPUT); // 藍燈設為輸出
pinMode(motorPin, OUTPUT); // 🔄 震動馬達設為輸出
pinMode(buzzerPin, OUTPUT); // 🔔 蜂鳴器設為輸出
display.setBrightness(7);
display.showNumberDec(0);
allOff();
Serial.begin(9600);
Serial.println("系統準備好了～ 按下按鈕開始倒數！");
}
🔄 第五部分：loop 主要迴圈
按下按鈕時，蜂鳴器和震動馬達會同時運作1秒！
void loop() {
int buttonState = digitalRead(buttonPin);
// 偵測按下事件（HIGH → LOW）
if (buttonState == LOW && lastButtonState == HIGH) {
if (!counting) {
counting = true;
counter = 9;
// 🔊🔄 蜂鳴器與震動馬達同步運作 1 秒
tone(buzzerPin, 1000); // 蜂鳴器發出1000Hz音調
digitalWrite(motorPin, HIGH); // 震動馬達開始震動
delay(1000); // 等待1秒
noTone(buzzerPin); // 停止蜂鳴器
digitalWrite(motorPin, LOW); // 停止震動馬達
Serial.println("開始倒數！");
startCountdown();
}
}
lastButtonState = buttonState;
}
🔄 什麼是震動馬達？
⚡ 震動馬達的原理
震動馬達就是一個小型馬達，軸上裝了一個偏心的重物。當馬達轉動時，這個偏心重物會造成不平衡，產生震動效果！
💡 手機的震動就是這樣來的！
digitalWrite(motorPin, HIGH)- 打開馬達，開始震動digitalWrite(motorPin, LOW)- 關閉馬達，停止震動- 也可以用
analogWrite(motorPin, 速度)控制震動強度（0~255）
🎮 應用場景：
- 遊戲手把的震動回饋
- 手機來電震動
- 提醒裝置（例如手環）
- 觸覺反饋系統
⏱️ 第六部分：倒數函式
執行倒數，控制數碼管和燈光
// --- 倒數函式 ---
void startCountdown() {
for (int i = counter; i >= 0; i--) {
display.showNumberDec(i, false); // 顯示數字
if (i > 6) {
setColor(0, 0, 1); // 9,8,7 → 藍燈
} else if (i > 3) {
setColor(1, 0, 0); // 6,5,4 → 紅燈
} else {
setColor(0, 1, 0); // 3,2,1,0 → 綠燈
}
delay(1000);
}
// 倒數結束
allOff();
display.showNumberDec(0);
Serial.println("倒數結束！");
counting = false;
}
💡 第七部分：輔助函式
控制RGB燈光的函式
// --- 控制RGB燈 ---
void setColor(int r, int g, int b) {
digitalWrite(redPin, r);
digitalWrite(greenPin, g);
digitalWrite(bluePin, b);
}
// --- 關燈 ---
void allOff() {
digitalWrite(redPin, LOW);
digitalWrite(greenPin, LOW);
digitalWrite(bluePin, LOW);
}
🧠 完整系統運作流程
想像你在體驗一個完整的計時系統：
- 🎮 按下按鈕：系統啟動！
- 🔔🔄 蜂鳴器+震動馬達：雙重提示音，告訴你「我準備好了！」（1秒）
- 🔢 數碼管倒數：從9倒數到0，每秒顯示一個數字
- 🚦 燈光變化：
- 藍燈（9~7）：冷靜的開始
- 紅燈（6~4）：注意！時間過半
- 綠燈（3~0）：最後衝刺
- 🏁 倒數結束：所有東西關閉，系統回到待命狀態
💡 為什麼要同時用蜂鳴器和震動馬達？
這叫做「多感官反饋」！聲音+震動可以讓使用者更清楚地感受到系統的狀態變化，就像手機來訊息時會震動+響鈴一樣！
🎯 這個專案整合了你學過的所有技能：
- ✅ 按鈕輸入控制
- ✅ RGB LED 燈光效果
- ✅ TM1637 數碼管顯示
- ✅ tone() 蜂鳴器音效
- ✅ digitalWrite() 馬達控制
- ✅ 狀態機邏輯設計
- ✅ 多元件協同運作
📋 完整程式碼
點擊展開完整程式碼
#include <TM1637Display.h>
// --- 腳位定義 ---
const int buttonPin = 2;
const int redPin = 3;
const int greenPin = 4;
const int bluePin = 5;
const int DIO = 6;
const int CLK = 7;
const int motorPin = 9;
const int buzzerPin = 11;
// --- 數碼管物件 ---
TM1637Display display(CLK, DIO);
// --- 狀態變數 ---
int lastButtonState = HIGH;
bool counting = false;
int counter = 9;
void setup() {
pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);
pinMode(redPin, OUTPUT);
pinMode(greenPin, OUTPUT);
pinMode(bluePin, OUTPUT);
pinMode(motorPin, OUTPUT);
pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
display.setBrightness(7);
display.showNumberDec(0);
allOff();
Serial.begin(9600);
Serial.println("系統準備好了～ 按下按鈕開始倒數！");
}
void loop() {
int buttonState = digitalRead(buttonPin);
// 偵測按下事件（HIGH → LOW）
if (buttonState == LOW && lastButtonState == HIGH) {
if (!counting) {
counting = true;
counter = 9;
// 🔊🔄 蜂鳴器與震動馬達同步運作 1 秒
tone(buzzerPin, 1000);
digitalWrite(motorPin, HIGH);
delay(1000);
noTone(buzzerPin);
digitalWrite(motorPin, LOW);
Serial.println("開始倒數！");
startCountdown();
}
}
lastButtonState = buttonState;
}
// --- 倒數函式 ---
void startCountdown() {
for (int i = counter; i >= 0; i--) {
display.showNumberDec(i, false);
if (i > 6) {
setColor(0, 0, 1); // 藍燈
} else if (i > 3) {
setColor(1, 0, 0); // 紅燈
} else {
setColor(0, 1, 0); // 綠燈
}
delay(1000);
}
// 倒數結束
allOff();
display.showNumberDec(0);
Serial.println("倒數結束！");
counting = false;
}
// --- 控制RGB燈 ---
void setColor(int r, int g, int b) {
digitalWrite(redPin, r);
digitalWrite(greenPin, g);
digitalWrite(bluePin, b);
}
// --- 關燈 ---
void allOff() {
digitalWrite(redPin, LOW);
digitalWrite(greenPin, LOW);
digitalWrite(bluePin, LOW);
}
🎉 完成功課四：震動馬達整合專案！
恭喜你完成整合多元件的專案！現在你學會了：
- ✅ 如何控制震動馬達（digitalWrite）
- ✅ 如何同時控制多個元件（蜂鳴器+馬達）
- ✅ 多感官反饋設計（聲音+震動）
- ✅ 完整系統整合與協調
- ✅ 學會從簡單到複雜的專案開發流程
🎓 你已經完成的學習路程：
- ✅ Arduino IDE安裝與使用
- ✅ 接腳原理與電路基礎
- ✅ 功課一：RGB LED顏色控制
- ✅ 功課二：數碼管顯示與倒數
- ✅ 功課三：蜂鳴器音效控制
- ✅ 功課四：震動馬達與完整整合
- 🔜 功課五：電流急急棒（下一頁）
🚀 下一步：請繼續挑戰 功課五：電流急急棒，結合感測、計時與警報的遊戲式專案！