有人說學習全球化的語言，現在不只是要學英文，程式語言其實更是未來的趨勢，於是許許多多針對兒童打造的編碼玩具映入我們的眼簾，如同本作品，能讓小朋友透過排列代表方向的積木，來操控玩具車的行走路徑，藉此訓練編碼的邏輯能力。

本作品使用微處理器HT32F1765作為教具盒的運算核心，搭配藍牙模組將不同積木的電阻值傳送至嵌入式系統開發平台NUC140VE3CN，來控制輪車執行相對應的動作（前、左、右、function），再藉由事先設計的關卡，觀察兒童每次完成任務的積木排列順序，從中學習到程式設計的基礎邏輯能力，以及解決事情的方法。

前言

動機

在資訊科技發達的社會，相信每個人都擁有智慧型手機或平板電腦，就連小孩也不例外。雖然科技帶給人們方便的生活，但也導致許多的後遺症，其中低頭族的平均年齡逐年下降正是一個需要各位家長重視的問題。

與其讓您的孩子從小當低頭族得近視眼，為什麼不在他最適合進行邏輯訓練的年齡培養他的思考能力呢？亦可以從此教具中學會最初步的程式觀念，例如程式中循序的概念，透過放置積木的方式，一步一步逐一執行。另外還有程式中事件觸發的概念，藉由放置特殊積木的方法，可以先執行特定的動作在跳回原本的程式順序中。

如果您不希望讓你的小孩從小就生活在虛幻的世界裡，每天面對著小小的螢幕在傻笑，您真的應該試試真的可以看的到，也摸的到，還可以幫助小孩邏輯思考，提升小孩對程式的興趣，激發幼童的創意!

目的

市面上販售的兒童教具總類繁多，但多數的教具都過於生硬，只是死板的讓孩童做學習，對於年紀較小的兒童來說，輕易的便會失去耐心，而無法達到預計的學習效益。

因此，我們設計了這套可以實機操作的教具，放置不同的積木，控制車子的移動方向、距離，搭配事前設定的關卡地圖，家長可以觀察孩童每次破解關卡的程序，提升學童的邏輯思考能力。

創新與實用性

本作品有別於市面上的傳統教具，具有優良的人機介面，提供使用者容易的操作模式，放置積木後按下按鈕開關，即可看到車子的移動，比起一般紙本教具的紙上談兵，更可引發小孩的注意。

同時，可以在玩的過程中學到最基礎的電腦程式循序概念；透過控制輪車閃避障礙物或達到特定目的，讓孩子學著如何解決問題；更可以藉由家長自行設計關卡，給小孩闖關，進而增進親子間的感情。

工作原理

本作品利用兩個Android嵌入式平台透過藍牙模組互相連接，傳輸不同電阻值的元件訊號，達成控制輪車的動作。

嵌入式作業系統

嵌入式作業系統為支援嵌入式平台運作的主要系統軟體，在嵌入式系統組成中，佔極重要的角色，嵌入式作業系統繼承一般通用作業系統的基本特點，例如有效管理複雜系統資源、行程管理、儲存管理、處理器資源調度、設備資源管理與中斷事件處理等任務。

一般嵌入式作業系統著重於如何建立與硬體底層的驅動軟體，並建立系統核心，結合相關設備驅動介面、通信協定、圖形化介面、標準化瀏覽器等軟體模組。因此，嵌入式作業系統透過硬體虛擬化，使系統開發人員可避免執行複雜的驅動程式移植及維護。而與一般作業系統相比較，嵌入式作業系統在系統即時性、硬體的相關相依性、軟體固化以及應用的專用性等方面具有突出的特點。

Android系統開發分析

在本作品中，Android 應用程式用於觀測兒童的操作行為，並紀錄及分析，是給監護者或父母使用的軟體，因此不會對兒童的操作有任何的影響。由於Android系統本身的功能目前仍在逐漸增加和調整，因此Android系統的開發也是一個重要的技術方向。這種類型的開發涉及Android軟體系統的各個層級。

Android系統開發的一個比較典型的範例，就是當系統需要某種功能時，為了提供呼叫的介面給Java層級的應用程式，需要從底層到上層的整體開發，其步驟如下：

(1) 增加C或C++的本機函式庫。

(2) 定義Java層級所需要的類別（系統API）。

(3) 將所需要的程式碼封裝成JNI（Java Native Interface）。

(4) 結合Java類別和JNI。

(5) 應用程式呼叫Java類別。

如果涉及Android系統API的修改，則一定要慎重處理。因為系統API的修改可能涉及Android應用程式的不相容問題。然而，在更多的時候，Android系統開發只是在不改變系統API的情況下，僅修正系統的缺陷，並增加系統的穩定性而已。

HT32F1765核心功能

本作品中共使用了兩塊HT32F1765為控制板，分別為教具盒以及輪車的核心控制板。

作品結構

本作品分為兩大部分：教具盒以及輪車，接著我們將就這兩個部分的硬體架構與軟體流程作詳細的介紹。

教具盒部分使用盛群的HT32F1765為核心控制板，再將信號藉由Arduino MEGA 2560的Ｉ/Ｏ，透過HC-05藍牙模組將指令傳輸給輪車。

教具盒硬體架構(圖1)

圖1 : 教具盒硬體架構圖

輪車硬體架構(圖2)

輪車部分仍以HT32F1765為核心控制板，藉由HC-06藍牙模組所收到的訊號，傳送相對應的數值給L298N馬達驅動板，以控制輪車的行動。

圖2 : 輪車硬體架構圖

作品操作流程圖

本作品的操作流程詳見(圖3)。

圖3 : 作品操作流程圖

軟體流程圖

本作品的軟體流程圖詳見(圖4)。

圖4 : 軟體流程圖

測試方法

以下我們將針對設計這項作品時，進行的各項實驗與測試項目。

教具盒測試

教具盒線路配置完成後，使用三用電表量測各插槽是否確認導通，待所有位置都確認接收電阻值正確，即可將盒蓋固定。

元件測試

圖5 : 元件測試流程圖

（本文作者陳國益1、陳凱威2、盧柏安3、張竣惟4、陳韋皓5為國立虎尾科技大學資訊工程系1教授與2-5學生）