第 27 課：使用 Arduino 的內建上拉電阻

本課程將進一步探討上拉電阻的概念，並介紹 Arduino 開發板內建的上拉電阻功能，避免外加電阻，達到簡化電路的目的。學生將從實際電路中理解上拉與下拉電阻的操作方式，並實踐如何透過 Arduino 內建指令啟用上拉電阻，精簡按鈕開關控制 RGB LED 的電路。

課程大綱

1. 課程背景介紹：
   • 簡單回顧先前課程中使用外部上拉電阻的 RGB LED 控制電路，介紹上拉電阻如何協助按鈕判斷狀態。
   • 總結按鈕按下、放開時的電壓讀取行為與邏輯：按下時接地 (0V, digital 0)，放開時接 5V (digital 1)。
2. 上拉電阻與下拉電阻的比較：
   • 上拉電阻：簡單說明為何按鈕放開時會讀取到 5V，以及這種設計在數位系統中代表按鈕放開時為高電位。
   • 下拉電阻：解釋如何將電阻與按鈕間接地，達到按鈕放開時讀取 0V 的效果，便於理解不同電路邏輯下的應用。
   • 簡單比較兩者的效果，並分享在實踐中偏好使用上拉電阻的原因。
3. Arduino 內建上拉電阻介紹：
   • 介紹 Arduino 的數位輸入腳位內建上拉電阻的功能，以及如何利用內建功能進一步精簡電路。
   • 說明如何在 pinMode() 指令中加入 INPUT_PULLUP 參數，輕鬆啟動內建上拉電阻。
4. 程式碼實踐：
   • 新建 Arduino 程式，設定按鈕腳位（數位腳位 6）為 INPUT_PULLUP 模式以啟用上拉電阻。
   • 撰寫程式讀取按鈕狀態，透過 Serial Monitor 印出按鈕按下、放開的數位訊號（1 表示放開，0 表示按下），驗證內建上拉電阻的運作。
5. 課堂作業：
   • 將先前 RGB LED 控制電路的外部上拉電阻替換為內建上拉電阻。
   • 要求學生拍攝並提交包含電路連接、程式碼和操作演示的影片，證明電路無外接上拉電阻情況下仍能正常運作。
6. 課堂建議與提示：
   • 鼓勵學生在構建電路時保持整潔，使用合適長度的接線並規劃電路佈局以便於除錯，減少線路混亂。
   • 鼓勵建立緊湊而有序的電路，並說明隨著電路的複雜度增加，良好的佈線習慣能顯著提高電路的穩定性與可讀性。