聖誕之珠：
使用VIA Pixetto視覺感測器之四月標記功能
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Feb. 27, 2021
[1]
難易度：★★★★★
。
主題：聖誕樹
Jingle bells 、jingle bells…鈴聲多響亮 。逢此歲末年終之際，讓我一起動動手來做一棵與眾不同的聖誕樹吧！
任務：mBlock5+8787擴充積木
設計一自動感應裝置來控制手作聖誕樹的燈光變化（利用8787 的16h5家族四月標記[2]功能來觸發WS2812B燈條的顏色切換效果）。
材料
|
品名 |
數量 |
單位 |
備註 |
|
VIA Pixetto視覺感測器（含長、短micro USB傳輸線各一條） |
1 |
盒 |
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|
4-pin UART傳輸線 |
1 |
條 |
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Arduino Nano（FT232晶片） |
1 |
組 |
含mini USB傳輸線100 cm一條 |
|
WS2812B燈條 |
1 |
組 |
焊妥SGV接線 |
|
170孔麵包板
|
1 |
塊 |
|
|
PP板（10×18cm） |
1 |
塊 |
|
|
透明壓克力圓管（內徑80mm） |
1 |
枝 |
|
|
*大膠帶紙捲 |
1 |
個 |
選配 |
|
*棉花 |
若干 |
選配 |
|
|
*冰棒棍 |
若干 |
選配 |
|
造形設計（電路、結構）
參考手作聖誕樹（https://reurl.cc/2b48Km）及Make a modern Christmas tree with cardboard（https://reurl.cc/jq3rA ） 的外觀畫出一棵屬於你自己的聖誕樹設計稿，例如：
（註：請預留麵包板擺放到聖誕樹上的位置）。
（註：請預留麵包板擺放到聖誕樹上的位置）。接著，依照下表及接線圖將8787、Nano、燈條和電腦連接好，以便進行後續測試。
WS2812B | Nano | 8787（Grove線） |
| D4 | 黃 |
| D5 | 白 |
DIN | D8 | |
+5V | 5V | 紅 |
GND | GND | 黑 |
完整的參考設計流程為：- 樹體造形手稿
。 - 樹體造形部件
。 - 底座造形部件
。 - 底座手作
。 - 機電整合接線
。
- 機電整合電路板手焊
。
- 機電整合電路板固定
。
- 樹面黏著棉花美化
。
- 0~2四月標記手作
。
- 原型成品照
。
學生們的相關作品如下：
。
- 樹體造形手稿。
- 樹體造形部件。
- 底座造形部件。
- 底座手作 。
- 機電整合接線。
- 機電整合電路板手焊 。
- 機電整合電路板固定。
- 樹面黏著棉花美化。
- 0~2四月標記手作。
- 原型成品照 。
。功能設計
- 套用8787內建的AI功能 在Pixetto Utility
上先套用四月標記偵測功能
。 - 接線 依照上小節設計的接線圖接妥控制電路。
- 設定開發環境 在Pixetto Junior上
，選好開發板類型
、連接埠
。 - 撰寫積木程式樣板 因為Pixetto Junior沒有燈條的擴充積木，所以我們先用它來產出一個四月標記偵測到0、1、2編碼圖形後讓燈條打出相對應的紅、綠、藍三原色的積木樣板程XmasEye.sb3
。此時我們先將Pixetto Junior由積木程式自動產生的Arduino語法程式
複製並貼到任一文字編輯器（例如：記事本、Notepad++、…）中
再以XmasEye.ino為檔名存檔
。其中，
這塊積木上的Arduino Nano接腳（管腳為大陸用語，英文都是pin）編號無特別意義。我們會在下一個步驟中，使用Arduino IDE來修改成燈的控制語法。 - 編修Arduino語法程式 開啟已在步驟4存檔的XmasEye.ino。依照下列程式的內容修改後，參考筆者拙著〈心情指數：使用VIA Pixetto視覺感測器之形狀偵測（Shape Detection）功能（https://reurl.cc/9Z7QaO）〉，下載Adafruit的Arduino版NeoPixel函式庫（https://reurl.cc/3N7ZQj）後將程式燒錄到Arduino Nano中做整體測試了。
#include <Adafruit_NeoPixel.h> //Adafruit的燈條控制函式庫NeoPixel
#include <Arduino.h>
#include <Pixetto.h> //8787的控制函式庫（V1.4.2版又改回這個名字）Pixetto ss(4,5); //D4：黃、D5：白
#define PIN 8 //燈條接在Arduino Nano的D8#define NUMPIXELS 17 //燈條上的LED數目Adafruit_NeoPixel pixels(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB+NEO_KHZ800);
void setup() { ss.begin(); //初始化8787
//初使化燈條並做開機顏色測試 pixels.begin(); pixels.fill(0x00FF00, 0, NUMPIXELS); //從0~NUMPIXELS將打亮LED為全綠色（綠色的成份是FF、紅色及藍色的成份為0） pixels.show(); //顯示LED的顏色設定 delay(500); //清除燈條顏色 pixels.clear(); pixels.show();} //end of setup()
void loop() { if (ss.isDetected()) { if (ss.getTypeID()==0) { //四月標記0：燈條亮紅色 pixels.fill(0xFF0000, 0, NUMPIXELS); pixels.show(); delay(800); } else if (ss.getTypeID()==1) { //四月標記1：燈條亮綠色 pixels.fill(0x00FF00, 0, NUMPIXELS); pixels.show(); delay(800); } else if (ss.getTypeID()==2) { //四月標記2：燈條亮藍色 pixels.fill(0x0000FF, 0, NUMPIXELS); pixels.show(); delay(800); } //end of if：四月標記數字0、1、2？
delay(2*1000); //讓8787延遲2秒再開始偵測 } //end of if：8787偵測到四月標記？} //end of loop()
- 套用8787內建的AI功能 在Pixetto Utility上先套用四月標記偵測功能
。 - 接線 依照上小節設計的接線圖接妥控制電路。
- 設定開發環境 在Pixetto Junior上
，選好開發板類型
、連接埠。 - 撰寫積木程式樣板 因為Pixetto Junior沒有燈條的擴充積木，所以我們先用它來產出一個四月標記偵測到0、1、2編碼圖形後讓燈條打出相對應的紅、綠、藍三原色的積木樣板程XmasEye.sb3。此時我們先將Pixetto Junior由積木程式自動產生的Arduino語法程式複製並貼到任一文字編輯器（例如：記事本、Notepad++、…）中
再以XmasEye.ino為檔名存檔
。其中，這塊積木上的Arduino Nano接腳（管腳為大陸用語，英文都是pin）編號無特別意義。我們會在下一個步驟中，使用Arduino IDE來修改成燈的控制語法。 - 編修Arduino語法程式 開啟已在步驟4存檔的XmasEye.ino。依照下列程式的內容修改後，參考筆者拙著〈心情指數：使用VIA Pixetto視覺感測器之形狀偵測（Shape Detection）功能（https://reurl.cc/9Z7QaO）〉，下載Adafruit的Arduino版NeoPixel函式庫（https://reurl.cc/3N7ZQj）後將程式燒錄到Arduino Nano中做整體測試了。
#include <Adafruit_NeoPixel.h> //Adafruit的燈條控制函式庫NeoPixel
#include <Arduino.h>
#include <Pixetto.h> //8787的控制函式庫（V1.4.2版又改回這個名字）
Pixetto ss(4,5); //D4：黃、D5：白
#define PIN 8 //燈條接在Arduino Nano的D8
#define NUMPIXELS 17 //燈條上的LED數目
Adafruit_NeoPixel pixels(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB+NEO_KHZ800);
void setup() {
ss.begin(); //初始化8787
//初使化燈條並做開機顏色測試
pixels.begin();
pixels.fill(0x00FF00, 0, NUMPIXELS); //從0~NUMPIXELS將打亮LED為全綠色（綠色的成份是FF、紅色及藍色的成份為0）
pixels.show(); //顯示LED的顏色設定
delay(500);
//清除燈條顏色
pixels.clear();
pixels.show();
} //end of setup()
void loop() {
if (ss.isDetected()) {
if (ss.getTypeID()==0) { //四月標記0：燈條亮紅色
pixels.fill(0xFF0000, 0, NUMPIXELS);
pixels.show();
delay(800);
} else if (ss.getTypeID()==1) { //四月標記1：燈條亮綠色
pixels.fill(0x00FF00, 0, NUMPIXELS);
pixels.show();
delay(800);
} else if (ss.getTypeID()==2) { //四月標記2：燈條亮藍色
pixels.fill(0x0000FF, 0, NUMPIXELS);
pixels.show();
delay(800);
} //end of if：四月標記數字0、1、2？
delay(2*1000); //讓8787延遲2秒再開始偵測
} //end of if：8787偵測到四月標記？
} //end of loop()
成果展示
本例的展示影片如此（https://reurl.cc/rarXnx）所示。
教學活動設計
- 16h5家族的30組數字 密西根大學研發的這套16h5家族四月標記共有0~29共30個數字的圖形編碼（encoding）可用（https://reurl.cc/7y7WE1）。請試著修改範例程式XmasEys.ino，讓辛辛苦若手作的聖誕樹能展現出更多的燈光變化，例如：3亮霹靂燈、4亮彩虹燈…。
- 流水燈 參考Adafruit NeoPixel函式庫中的simple範例（這個例子是讓燈條呈現流水燈的燈光變化），將它和本例的XmasEye.ino整合，使得聖誕樹樹可以用四月標記0來啟動流水燈的展示效果。註：讀者請在simple.ino的第37行加上「pixels.show();」，否則燈條第一次顯示完流水燈特效後編號0的第1顆LED會一直亮著不會清除。
實作練習題
使用Pixetto Editor的AprilTag積木
做為視覺感測，當8787偵測到四月標記1時，讓Arduino Nano板載的LED點亮。同理，當8787偵測到四月標記0時，讓LED熄滅。
參考程式：
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做為視覺感測，當8787偵測到四月標記1時，讓Arduino Nano板載的LED點亮。同理，當8787偵測到四月標記0時，讓LED熄滅。參考程式：
。参考資料：
- 六種授權條款。
- Apriltag原理簡介及原始程式碼：https://reurl.cc/0Dz1kx。
