[Micro:bit] 蒸汽彼特（STEAM on Micro:bit）之創意發明王養成班教材──主題17：小彼特鋼琴王

蒸汽彼特（STEAM on Micro:bit）

之創意發明王養成班教材[1]

主題17：小彼特鋼琴王

Ted Lee的土饅頭（To Mentor）工坊

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Sep. 27, 2018

[2]

難度

★★★★☆

任務

小彼特來自喜好藝文的鋼琴世家，現在就誏它為大家彈秦一曲莫得耳送！

（在麵包板接上拉升電阻，並利用鋁箔紙導電的特性來設計一可彈奏的鋼琴鍵盤。）

材料

品名	數量	單位
Micro:bit主板	1	塊
USB傳輸線	1	條
KSB040鋰電也擴充板	1	塊
CM-4嬌點整理盒	1	個
KSB034 I/O擴充板	1	塊
400孔麵包板	1	塊
22MΩ電阻（1/4W）	6	個
鱷魚夾	10	條
鋁箔紙	1	大塊
PP板（50cm×30cm×0.3mm）	1	塊
杜邦線（公公，10cm）	10	條
魔鬼氈（子、母）	2	段

• 共用工具組：剪刀、美工刀、油性筆、透明膠帶、雙面膠、膠水、白膠、鐵尺、切割墊…若干。
• 技術咨詢（手機加Line：https://line.me/R/ti/g/U7UpPtBc0j）。

源思

一起來欣賞來自北海小英雄故鄉的挪威的小朋友為我帶來的這套鋼琴
的DIY套歺。有沒有灵感也自己來動手做一台呢？

外觀設計

首先，我們先觀察一下各類鋼琴的外型。簡化起見，粗略的可以分為琴鍵與琴身。

1. 琴鍵：我們就先設計中音的Do、Re、Mi、Fa、So、La、Si，到最後一個高音Do。小彼特能彈奏出單音的原理是和小彼特急急棒的導電原理是相同的：手指按下琴鍵時，會形成由小彼特輸出入接腳──琴鍵──手指、身体到另一手指──接地的一連串電流迴路（loop）而誏小彼特發出響声。
2. 琴身：為了結構穩固起見，我們只做設計出可以將琴鍵和其他接線藏起來的琴体
   。

學員作品集可參考這裡和這裡。也邀請各位看官一同來欣賞這台白鋼琴神作。

功能設計

根据官方提供如下的小彼特接腳图，我們选用8隻接腳（八度音階）來連接琴鍵的彈奏控制：

• P1和P2：小彼特已設計為觸碰感測（touch sensing），所以不用接上拉電阻。
• P8和P12~P16：因為電路逻輯的準位関係，各需串接一22MΩ上拉電阻（pull-up resistor）。

图中藍線表示使用鱷魚夾接至鋁箔琴鍵，然後用手按压即可發出各別对應的單音。

功能解說

程式先針对需要接拉升電阻的6隻腳位進行初始化（initialize）。

在forever()中，我們使用巢狀if（nested if）來判斷哪一個琴鍵被按下了。針对已被按下的琴鍵則發出对應的音階並在小彼特板載的LED矩陣上顯示其音名

。

完整程式碼可由此下載。

教學活動設計

1. 活動1：笑幫杯鋼琴大賽　將學員分成若干組，各組推派一架鋼琴與兩名琴手，分別演奏一首指定曲與挑战曲。
2. 活動2：拉升不拉升有関係嗎？　不接22MΩ電阻，再更換其他阻值的電阻，觀察一下電路變化的情況，並且提出您对此類現象的解釋。
3. 活動3：紙綱琴　這位Tamás兄以四條鋁箔紙帶設計了這台hen省成本的鋼琴，詳細原理可參考陳清文老師解說版。
4. 活動4：山豬復刻版　下載一台3D模型做一台有A（rt）元素的彼特鋼琴會更讚
   。
5. 活動5：試比較您做的這台小彼特鋼琴和傳統鋼琴的差異處
   。
• 問題集：
1. 鋼琴的鋼在何處？
2. 電鋼琴為何要給電呢？
6. 活動6：鋼琴小故事賞析。
7. 活動7：挪威小朋友為何不多不少剛好做了八個琴鍵？
8. 活動8：鋼琴鍵盤上的Do是C、Re是D、Mi是E…。為何不是從A開始標記？

教學經驗分享

這裡有慘況特文供参。再特製了這份関於鋼琴的投影片補充教材，它还能帶領學員們去賞析世界三大名琴喔！
結果…結果…結果…（我…口…吃…了…）。

延伸學習

1. 挑战一下這個竹製打撃樂器。
2. 据說佛山無影腳之魔鋼大法第x代伝人已在民間世，我們特邀她來和各位讀者展示此一無上神功。大家看完後請立馬開始修習！
3. 來來來，一起來踩音樂健身啰！
4. 或者找朋友一塊兒來彈人体鋼琴，据說还能瘦身的神奇聊笑哩～。
5. 挑战一下這個四腳連踩。　
6. 改用電容式琴鍵試試。

積木指标

Basic、Input、Logic、Music、Pins。

編程指标

选擇結構（selective structure）、非同步事件處理（asynchronous event handling）。

硬体指标

上拉電阻、規格書识讀。

STEAM指標

STEAM。

和108課綱的对照

• 科技領域核心素養：科-J-B2 理解資訊與科技的基本原理，具備科技、資訊、媒體的應用能力，並能分析人與科技、資訊、媒體的互動關係。
• 科技領域／資訊科技學習重點
• 學習表現：資a-IV-4 能具備探索資訊科技之興趣。
• 學習內容：資S-IV-2 系統平台之組成架構與基本運作原理。

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参考資料：

1. 本PBL教材皆採：任務、解說（含筆者多年教學經驗分享）、教學活動設計三大段的寫作架構撰文。
2. 六種授權條款。