弄清遊戲規則(123紅綠燈人)
弄清遊戲規則(行人)
製作遊戲流程圖
選擇指令功能及製作指令編程
運用最初的編程進行測試
不斷討論及反思改良建議 紅燈時段中，如行人的動
作感 測器偵 測到行人的 動作超過犯規標準，會在 紅 綠燈人 及行人的遊 戲 盒發出犯規響 聲及 顯示 Ｆ字。
犯規行人返回起點後，需 按紅按鈕停止犯規響聲。
紅 綠燈 人也可以 通 過 顯 示器上的Ｆ字找出犯規行 人。
紅綠燈人重複綠燈時段 和紅燈時段，直到有行人 觸及紅綠燈人後，便完成 遊戲。
最先觸及紅綠燈人的行 人，成為下一回合遊戲的 紅綠燈人。
一起討論如何使用Micro:bit在遊戲過程中
討論「編程」的流程：
因為123紅綠燈程式中，有多個條件是需要同 時判斷，因此在進行編程的初期出現了不少困 難。後來經過老師指導下，我們先討論和記錄 遊戲中會出現的情況，利用紙條排序弄清了遊 戲規則，再設計遊戲流程，通過形像化的流程 圖，用實際遊戲來模擬和測試流程圖，然後把 流程再轉換成為程式。這過程需要的時間比直 接編寫程式長，但通過流程圖可容易找出錯處 和改正的方法。
編程的製作及結果：
程式—「行人動作感測器」：
「行人動作感測器」程式分為5部份，分別為：
1. 當啟動時設定變數。
2. 當接收到紅綠燈人控制器發出的廣播訊息時，設定變數通知動作感測及播放音效程式執行相關 動作。
3. 根據播放音效的變數設定，執行相關的音效播放動作。
4. 根據動作感測的變數設定，執行動作偵測動作，當偵測到犯規情況後發出廣播訊息到紅綠燈人 控制器及設定變數通知播放音效程式執行相關動作。
5. 偵測按鈕動作，執行靜音或電子羅盤校準動作。
程式—「紅綠燈人控制器」：
「紅綠燈人控制器」程式分為3部份，分別為：
1. 當啟動時設定變數。
2. 當接收到紅綠燈人控制器發出的廣播訊息時，設定變數通知動作感測及播放音效程式執行相關 動作。
3. 根據播放音效的變數設定，執行相關的動作
4. 最後偵測按鈕動作，執行發出廣播訊息動作(開始、綠燈時段或紅燈時段) 。
設定動作感測及犯規動作標準：
我們在設計初期是希望利用Micro:bit的加速 計，配合on shake指令找出犯規的行人，但經 測試後發現需要很大程度的動作才能觸發on shake指令。後來經過老師指導後，了解到on shake指令是需要2g或以上的加速度才能觸發 指令，而一般細微的人體移動動作可能會遠遠 低過2g。
初期利用on shake指令的程式
g = 重力加速度(acceleration due to gravity)
搖擺、跌落和震動測試：
為這個解決問題，我們利用了Micro:bit的「加 速度感測值」指令配合了一些自製測試器具，
包括搖擺，跌落和震動測試，嘗試找出犯規動 作的標準力度。由於自製的測試器具所得的數 值太大，而我們移動的幅度太少，最後利用了 實際遊戲中直接測試人體移動動作獲得的不同 數值，再讓組員進行實際遊戲測試後，投票決 定最後的犯規動作標準：加速度感測≥90mg的 動作會觸發犯規。
監察方位功能：
在測試過程中，我們也發現行人可以透過緩慢 移動減低感測所偵測到的加速度，避過了觸 發犯規，因此加入了監察方位功能（磁力感應 器），利用「方位感測值」指令讀取方位數值 (Compass)，及通過實際遊戲測試決定了犯規 標準：方位移動≥15度的動作會觸發犯規。
揚聲器：
控制器及動作感測器上各擁有一個發聲元件，
用作播放一些提示聲響。
在123紅 綠 燈 設 計 的 初 期 ， 本 來 希 望 利 用 Micro:bit板上的LED顯示屏來顯示各種不同狀 態，但後來發現因為行人動作感測器上的顯示 屏在設計成手帶形式再加上跑動時，是不容易 被看到，因此決定加入發聲元件作為提示。
初時曾經利用蜂鳴器通過Micro:bit P0引腳發 聲，但發現蜂鳴器在播放音樂時的音響質量不 佳；然後我們也嘗試了使用揚聲器代替蜂鳴器 改善音響質量，但是出現了音量不足的問題。
最後在老師指導下，利用擴音器加上揚聲器來 解決了音量不足的問題，但同時可以保留較佳 的音質。
手帶內外觀設計：
擴展板：
因為Micro:bit主板邊緣不方便外接電線及電線 容易脫落，因此利用Micro:bit擴展板改善這些 問題。
外接按扭：
控制器Micro:bit板上A及B按鈕原計劃用作選 擇紅燈或綠燈，但因為配合外觀設計，所以 利用了兩顆分別為紅綠兩色的按鈕，連接上 Micro:bit板上與A及B按鈕共用的P5及P11接腳。
動作感測器Microbit上的B按鈕是用作「犯規 聲 響 」 消 音
功 能 。 與 控 制 器 的 情 況 相 同 ， 需 要 外 接 一 個 按 鈕至P11引腳 來 配 合 感 測 器 手 帶 的 外 觀設計。
我們在市面上採購了一些供Micro:bit引腳指令 使用的外接按鈕模組，但我們在連接線路後不 能成功讓外接按鈕觸發A及B按鈕的功能，後來 經過老師指導下，利用萬用電表找出外接按鈕 模組上的真實接駁線路（VCC及Out腳），然後 再把按鈕模組上連接按鈕的兩腳，連接Micro:bit 擴展版，最後成功把A及B按鈕連接出來。
接線圖—「紅綠燈人」的「控制器」
接線圖—「行人」的「動作感測器」
感測器的硬件設計：
感測器要求：
• 輕（比手錶重少許）
• 不會脫落
• 外型細（Compact design／緊密設計）
• 易戴易除
• 按鈕容易觸碰
• 可更換電池
• 可調教
• 戴於前臂
• Micro:bit可取出重用
我們最後選用設計圖B，但要把元件放置更緊密。
最後，加上外觀設計，完成感測器（手帶）的 設計。
機身主體方面，為準確量度身體移動，我們縮 短手臂與Micro:bit感應器的距離和減少中間物 料所造成的餘震效果，主機身的底層用兩塊硬 卡紙黏貼組成加強硬度，外殼其他部分則只用 一層硬卡紙。
手 帶 方 面 ， 我 們 利 用 舊 衣 物 循 環 再 造 (up-cycling)，以魔術貼作固定在手腕上，所 有部件以熱熔膠黏合，布帶則倚靠釘書機釘固 定在機身主體上。
檢查後發覺主機身高度不足，經改良後，利用 流程圖再製造其餘產品。
設計草圖 A 設計草圖 B
遊戲測試的問卷調查：
為 了 進 一 步 了 解 「123紅綠燈」遊戲盒的效 能，組員同學特別邀請其他同學一起試玩這個 遊戲。每次邀請4-5位同學，重複進行6次，即 是有26位同學參與。之後，我們以問卷調查模 式訪問他們，以下是遊戲測試問卷調查的數據 及分析：
大 部 份 人 認 為 「123紅錄燈」（Micro:bit遊 戲盒）：
1. 遊戲規則簡單清楚，容易理解
2. 能幫助找出犯規者，遊戲更具公平性。
3. 最大特色是遊戲具趣味性、有不同音響及 圖畫。
4. 手帶的裝置設計是：
• 按鈕容易操作
• 擴音器的指令音響清晰、音量足夠
• 手帶容易配帶
• 用環保物料製作
• 外觀新穎——STEM玩樂工具
困難及建議
總結
我們成功把Micro:bit結合「123紅綠燈」遊戲，令它變成一個更公平（能偵測到所有人的動態）、
更少限制和更有趣味的遊戲。因為只要有足夠手帶，就算很多人都能同時玩，加上有聲音提示
（協助盲人）、有圖畫在顯示屏出現（協助聾人）去進行遊戲。
我們期望日後有足夠時間去研究，利用Micro:bit編程和一些配件，如彈簧／伺服馬達去取代「紅 綠燈人」的角色，再利用有不同快慢節奏的音樂長短聲做提示，增加遊戲刺激感。
困難 可能原因及改善建議
1 距離受限制 可能電量不足，接收信息弱，建議用新電進行測試
（曾量度紅綠燈人和行人可最少相距14m）
2 連接各玩家的Micro:bit板 反應參差
可能電量不足，或不同的Micro:bit板的敏感度不一樣，建議找出 敏感度相似的Micro:bit板才使用
3 提示聲效音量太小 受戶外嘈音影響，音響訊號難覺察得到，建議加大音量
4 手帶不穩固 每人手型及粗幼不一，可以在手帶上加海綿布料
總結
陳奕文同學：
在過程中我感到很開心，因我學會了編程和STEM 知識——123 紅綠燈的編程。在 過程中，我覺得最困難的部分是手帶的設計，並不是太理想。我克服困難，和組員合作，互相鼓 勵並努力探究問題。如果再做一次，我會注意手帶的外觀。奕文家長心聲：
覺得很鼓舞，因為小朋友可以學習到這樣重要的知識，雖然看似是一個普通的 遊戲，但看得出過程的流程一點也不簡單，已經包含了由構思、設計程式、實驗和反思等，這些 經驗對未來的學習是重要的第一步，而且這是一個小組的成果，更值得紀念。陳家彤同學：
我感到十分感恩，因我學會了很多科學上的知識（例如：重力測試）。我最滿意 的部分是我們一直都很努力，沒有放棄！這次遇到最大的困難是我們起初設定錯了某些編程，但 不知如何改善。為了克服困難，我們每人提出意見，再一次改良。如果再做一次，我會更注意作 品的外觀。家彤家長心聲：
這次的活動給予家彤一個很好的機會，可以去探索和突破自己，亦給予家彤體 驗群體合作精神的機會，讓他能學習如何與同學合作，領會團隊精神。另外，123 紅綠燈能讓她從 有趣的科學活動中，領略科學探究精神，發掘自己對科學的興趣，亦令作為家長的我們深感安慰。家彤，加油！
參考資料 鳴謝
Mirco:bit。維基百科。擷取至：
https://zh.wikipedia.org/zh-tw/Micro_Bit 透 過PINS連 接 M icro:bit至 其 他 裝 置 （ 一 ）
（二）（三）。擷取至：
https://w w w.hkedcit y.net/goelear ning/
resource/5aab36b6316e836e3b000000
Wilson Yuen Stanley Hui
馮力希同學：
在過程中我感到很簡單，我學會了與人合作，過程中我多謝Stanley Sir 和 Wilson Sir 的教導。雖然與同學合作感到困難，但也可以克服，因為學習要有耐心和忍耐。力希家長心聲：
很好的機會去學習合作和包容，辛苦老師和同學了，希望你們的勞苦有所回報。徐樂然同學：
我們在這次研發123 紅綠燈 Micro:bit 手帶的過程中，都遇到不少困難和挫折，但 是我們沒有氣餒，克服這些困難後，我們相信在世界上方法總比困難多。樂然家長心聲：
我很高興學校讓樂然可以參與這個活動，發揮所長。過程中，他學到了很多東西，亦積極地參與，留下了不少美好的回憶，相信這次寶貴的經驗，對他日後學習科學起了正面的作 用。希望學校可以繼續參加這些活動，讓更多對科學有興趣的學生可以一展所長。
王建文同學：
在過程中，我感到獲益良多，因為我學會了「合作精神」、「尊重」、「聆聽別 人的意見」。建文家長心聲：
藉着這次活動，小兒對編程起了興趣，學會跟同學一同研究、討論和分工合作 精神。陳恩浩同學：
在這次研習中，我發現製作編程很困難，幸得有老師指導，「遊戲盒」能夠誕生，我感到很有成功感和滿足。當中是要依賴一支團隊，一齊合力、分工合作才能完成。如果有多些 時間，我想繼續研究Micro:bit 的編程，讓它有更多發揮。
小 貼 士
同學們發現現今 123 紅綠燈之不足，從 而改善其公平性及輔助視障人士參與。
他們亦了解程式的限制，從多方面入手 提升遊戲體驗。
內置Micro:bit的輸入和輸出Motion Sensor（動態感應器）指南針功能(Compass)。擷取至：
https://www.hkedcity.net/goelearning/resource/5aab3372316e83703a000000 一二三紅綠燈。維基百科。擷取至：
https://zh-yue.wikipedia.org/wiki/一二三紅綠燈