使用 Joystick:bit 擴充搖桿遙控 Q霸小車 V3

本實作使用兩片 micro:bit 進行無線通訊：一片裝在 Joystick:bit2 擴充搖桿，負責讀取搖桿方向；另一片安裝在 Q霸小車（CuteBot） 上，接收訊號後控制左右輪馬達。V3 保留搖桿死區、斷線自動停車與三段速度，再加入超音波安全避障，讓小車接近前方障礙物時能自動降速或停止。

學習目標
了解 micro:bit 廣播通訊、類比搖桿讀值、超音波感測與雙輪差速控制，完成具備安全保護與速度切換功能的 Q霸小車。

一、材料準備

Q霸小車套件（CuteBot）× 1
Joystick:bit2 擴充搖桿 × 1
micro:bit × 2
電池盒與電池 × 2

二、操作前準備

開啟 Microsoft MakeCode for micro:bit，分別建立「搖桿端」與「小車端」兩個專案。
在兩個專案中加入 Radio（廣播） 功能；搖桿端另加入 Joystick:bit 擴充功能，小車端加入 CuteBot 擴充功能。
兩端的廣播群組都設定為 51。群組號碼必須相同，才能互相通訊。
分別下載程式到兩片 micro:bit，再接上電池並開機。

三、搖桿端編程：死區、三段速度與訊號發送

搖桿的原始讀值介於 0～1023。本程式利用「對應」積木將數值換算為 -100～100，並先判斷搖桿是否落在中央的死區範圍，再依速度模式縮放輸出值，最後以廣播鍵值送出 x 與 y。

x 軸：控制左右轉向。
y 軸：控制前進與後退。
死區 -10～10：數值位於此區間時歸零，避免小車自己緩慢移動。
三段速度：按 A 鍵為慢速 40%、按 B 鍵為一般 70%、同時按 A+B 為快速 100%。
廣播群組 51：作為搖桿與小車共用的無線頻道。

圖1　Joystick:bit 搖桿端積木程式（可依下列 V2 邏輯補強）

搖桿端 V2 積木邏輯

建立變數：x、y、speed。
啟動時設定 speed = 70，廣播群組設為 51。
按下 A：設定 speed = 40 並顯示 1；按下 B：設定 speed = 70 並顯示 2；按下 A+B：設定 speed = 100 並顯示 3。
重複無限次：讀取並對應 x、y 軸；若 x 或 y 介於 -10～10，將該值設為 0；最後分別將 x、y 乘以 speed ÷ 100 後廣播。

四、Q霸小車端編程：超音波安全避障、斷線停車與馬達控制

小車端收到廣播鍵值後，依名稱將數值分別存入 xValue、yValue，同時記錄最後一次收到訊號的時間。若超過 500 毫秒沒有收到新訊號，便立刻停止兩輪馬達；向前行駛時，超音波感測器會依前方距離自動降速或停車。

左輪速度 = yValue + xValue
右輪速度 = yValue − xValue

當搖桿向前推時，兩輪同向前轉；向右推時，左輪速度增加、右輪速度降低，小車便向右轉。向左、向後的原理相同。斷線停車能避免電池沒電、搖桿關機或超出廣播距離時，小車仍維持原方向行駛。

圖2　Q霸小車端積木程式

小車端 V3 積木邏輯

建立變數：xValue、yValue、lastReceiveTime。
啟動時將廣播群組設為 51，並讓兩輪馬達停止。
當收到廣播鍵值：名稱為 x 時更新 xValue；名稱為 y 時更新 yValue；每次收到訊號都將 lastReceiveTime 設為「運行時間（毫秒）」。
重複無限次：若「運行時間 − lastReceiveTime」大於 500，設定左右輪速度都為 0；否則讀取超音波距離。
前方距離為 15～30 cm 時，向前行駛自動降為 40% 速度；距離小於等於 15 cm 時，向前行駛立即停止。

五、MakeCode Python 程式碼

若要使用 Python 模式，請在 MakeCode 先加入 Joystick:bit 與 CuteBot 擴充功能，再分別建立兩個專案並貼上以下程式。

（一）Joystick:bit 搖桿端

x = 0
y = 0
speed = 70

radio.set_group(51)
basic.show_number(2)  # 開機預設為一般速度

def on_button_pressed_a():
    global speed
    speed = 40
    basic.show_number(1)  # 慢速
input.on_button_pressed(Button.A, on_button_pressed_a)

def on_button_pressed_b():
    global speed
    speed = 70
    basic.show_number(2)  # 一般速度
input.on_button_pressed(Button.B, on_button_pressed_b)

def on_button_pressed_ab():
    global speed
    speed = 100
    basic.show_number(3)  # 快速
input.on_button_pressed(Button.AB, on_button_pressed_ab)

def on_forever():
    global x, y

    x = Math.map(joystickbit.get_rocker_value(joystickbit.rockerType.X),
        0, 1023, -100, 100)
    y = Math.map(joystickbit.get_rocker_value(joystickbit.rockerType.Y),
        0, 1023, -100, 100)

    # 搖桿死區：回到中央時停止
    if x >= -10 and x <= 10:
        x = 0
    if y >= -10 and y <= 10:
        y = 0

    # 依速度模式縮放輸出值
    x = x * speed / 100
    y = y * speed / 100

    radio.send_value("x", x)
    radio.send_value("y", y)
    basic.pause(50)

basic.forever(on_forever)

（二）Q霸小車端：V3 超音波安全避障

xValue = 0
yValue = 0
lastReceiveTime = -1000
distance = 0

radio.set_group(51)
basic.show_number(51)
cuteBot.motors(0, 0)

def on_received_value(name, value):
    global xValue, yValue, lastReceiveTime
    if name == "x":
        xValue = value
    elif name == "y":
        yValue = value
    lastReceiveTime = control.millis()

radio.on_received_value(on_received_value)

def on_forever():
    global distance
    # 優先保護 1：逾 0.5 秒未收到訊號，立即停車
    if control.millis() - lastReceiveTime > 500:
        cuteBot.motors(0, 0)
    else:
        distance = cuteBot.ultrasonic(cuteBot.SonarUnit.Centimeters)
        leftSpeed = Math.constrain(yValue + xValue, -100, 100)
        rightSpeed = Math.constrain(yValue - xValue, -100, 100)

        # 優先保護 2：僅在向前時啟用前方避障
        if yValue > 0 and distance > 0 and distance <= 15:
            cuteBot.motors(0, 0)
            basic.show_icon(IconNames.NO)
        elif yValue > 0 and distance > 15 and distance <= 30:
            cuteBot.motors(leftSpeed * 0.4, rightSpeed * 0.4)
            basic.show_icon(IconNames.SMALL_DIAMOND)
        else:
            cuteBot.motors(leftSpeed, rightSpeed)
            basic.clear_screen()
    basic.pause(30)

basic.forever(on_forever)

測試提示：本程式假設 yValue > 0 是前進。如果實測發現前進方向相反，請把小車端的兩個 yValue > 0 改為 yValue < 0。

六、完成後的操作方式

圖3　Q霸小車與 Joystick:bit 擴充搖桿實體外觀

搖桿操作	小車動作
向前推	前進
向後拉	後退
向左推	左轉
向右推	右轉
回到中央	停止（死區保護）
按 A／B／A+B	切換慢速／一般／快速模式
搖桿關機或超出距離	0.5 秒後自動停車

七、除錯小提醒

小車沒有反應：先確認兩端廣播群組是否都為 51，以及兩片 micro:bit 是否都有供電。
前後方向相反：將 y 軸對應範圍由 -100～100 改為 100～-100，或將馬達速度乘以 -1。
左右方向相反：將 x 軸對應範圍反向，或在小車端交換加、減的運算方向。
停下仍會緩慢移動：先確認死區已設定為 -10～10；若仍有誤差，可加大為 -15～15。
小車經常自動停車：確認兩端群組號相同、電池電力充足，並將斷線判斷時間由 500 毫秒調整為 800 毫秒。

八、延伸挑戰

按下搖桿按鍵時，讓小車發出聲音或亮起車燈。
加入超音波避障：前方太近時，即使搖桿要求前進也自動停車。
將小車改造成校園導覽車、農場巡檢車或智慧物流車，設計任務關卡。

教學重點：這個作品不是只讓小車「動起來」，而是把感測輸入、無線傳輸與馬達輸出串成完整的智慧控制系統。學生可從中理解物聯網裝置如何把人的操作，轉換成真實世界的行動。

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2026年9月3日星期四