Local language teaching - ir.lib.ksu.edu.twir.lib.ksu.edu.tw/bitstream/987654321/21189/2/專題製作20140514.pdf · 各樣的自動控制應用，例如利用溫度感測器控制風扇的運轉、使用

崑山科技大學

資訊工程系

閩南語教學

Local language teaching

指導老師：李宗儒教授

專題組員：陳貞君學號： 4001E008

黃仲逸 4990E103

中華民國一百零三年四月

1

閩南語教學

陳貞君黃仲逸

崑山科技大學資訊工程系

摘要

依據皮亞傑的教育理念中 2~7 歲的前運思期作為我們專題的理

論基礎，在實習中使用 RFID 辨識後使帶有圖案(如人物)的圖卡可

以發出聲音。依據理論中所提到在這個時期的兒童已經有能力可以

看得懂語言所想要表達的意思，讓 2~7 歲的兒童可以藉由刷卡片的

方式來學習到閩南語正確的發音，以達到學習的效果；圖卡可以讓

2~7 歲的兒童了解到圖卡中的圖案(如人物)所代表的意義，依據理論

中所提到在這個時期的兒童已經有能力可以看得懂以一些符號代

表實際的物體。

2

Local language teaching

CHEN CHEN CHUN

HUANG CHUNG YI

Kun Shan University

Summary

According to the Piaget’ education principle 2~7-year-old ex- carry

to think expect is our special subject of theories foundation, make to

bring to have pattern(is like person) after using RFID to recognize

in the practice of the diagram card can produce a sound.According

to theories mention has already had ability to understand at this

child of the period language wants to express of meanings, make the

2~7-year-old child able to learn the local language correct

pronunciation to reach the effect of learning by using the way of

card. The diagram card can make the 2~7-year-old child

understand the meaning that the pattern(is like person) of diagram

card represents, according to theories mention having already had

ability to understand to represent actual object by some signs at the

child of this period.

3

誌謝首先我要感謝我的先生在專題研究過程中不但給我精神上的支持

也指導我學習新的硬體知識跟技術，在此專題更要感謝李宗儒老師

給予鼓勵與方向指引讓作品得以完整呈現。

本專題靈感來至於周志學老師所授的智慧幼教電子課程，在不同的

科系合作之下，硬體的應用更是貼近生活，在課程中老師不斷的給

妤我們新想法也安排了許多創意課程以及幼教課程，讓作品不但有

趣還可以應用在生活。

再者要感謝專題的同學，以及所有的評分老師，在專題最後展出老

師建議作品還可以如何發揮，以成就更廣為應用的作品。

最後，謹以此文獻給我摯愛的丈夫跟兒子。 (陳貞君)

這次可以順利完成歸功於各位組員，努力完成這次的專題。當初會

想到做這個方向的專題是受到周志學老師的啟發，我們修了一堂叫

做智慧幼教的課程，內容是教我們資訊工程如何結合幼兒教育去製

作出成品，才有今天的成果。過程中雖然遇到不少問題還有困難，

但是組員們的努力都將問題一一解決，還有我們的指導老師李宗

儒，一直擔心我們做不好，碰到就詢問說有沒有什麼困難需要幫忙，

也多虧了宗儒老師能讓這次的專題順利完成。 (黃仲逸)

4

目錄

頁數中文摘要 ................................................................................................................................... 1

英文摘要 ................................................................................................................................... 2

誌謝 ....................................................................................................................................... 3

目錄 ....................................................................................................................................... 4

圖目錄 ............................................................................................................................... 6

第一章緒論 .......................................................................................................................... 7

1.1 摘要 ................................................................................................................................. 7

1.2 研究動機與目的 ............................................................................................................. 7

1.3 研究方法與系統概述 ..................................................................................................... 8

第二章相關研究 .................................................................................................................. 9

2.1 Arduino .................................................................................................................... 9

2.2 RFID ...................................................................................................................... 10

第三章系統架構 ................................................................................................................ 11

3.1 系統架構流程圖 ........................................................................................................... 11

3.2 系統操作圖 ................................................................................................................... 13

3.3 系統開發流程 ............................................................................................................... 14

3.4 程式概要 ....................................................................................................................... 15

3.4.1 如何讀取 SD 卡 ..................................................................................................... 15

3.4.2 如何撥放 MP3 ....................................................................................................... 17

第四章軟體流程 ................................................................................................................ 20

第五章硬體流程 ................................................................................................................ 21

第六章測試服務功能 ........................................................................................................ 22

6.1 操作環境 ....................................................................................................................... 22

5

6.2 硬體需求 ....................................................................................................................... 22

6.3 軟體需求 ....................................................................................................................... 23

6.4 測試環境及安裝過程 ................................................................................................... 24

第七章系統實現 ................................................................................................................ 27

總結 ......................................................................................................................................... 28

附錄 ......................................................................................................................................... 29

參考文獻 ................................................................................................................................. 38

圖片來源 ................................................................................................................................. 39

6

圖目錄

圖 2.1Arduino MEGA 2560 .......................................................................................... 9

圖 2.2RFID RC522 腳位圖 ......................................................................................... 10

圖 3.1 系統架構流程圖 .......................................................................................... 11

圖 3.2 系統操作圖 .................................................................................................. 13

圖 3.3 系統開發流程圖 ............................................................................................... 14

軟體流程圖 .................................................................................................................. 20

硬體流程圖 .................................................................................................................. 21

圖 6.1 軟體介面圖 ....................................................................................................... 23

圖 6.2 測試環境與安裝過程 1 .................................................................................... 24

圖 6.3&6.4 測試環境與安裝過程 2&3 ...................................................................... 25

圖 6.5&6.6 測試環境與安裝過程 3&4 ...................................................................... 26

7

第一章緒論

1.1 摘要

依據皮亞傑的教育理念中 2~7 歲的前運思期作為我們專題的理

論基礎，在實習中使用 RFID 辨識後使帶有圖案(如人物)的圖卡可

以發出聲音。依據理論中所提到在這個時期的兒童已經有能力可以

看得懂語言所想要表達的意思，讓 2~7 歲的兒童可以藉由刷卡片的

方式來學習到閩南語正確的發音，以達到學習的效果；圖卡可以讓

2~7 歲的兒童了解到圖卡中的圖案(如人物)所代表的意義，依據理論

中所提到在這個時期的兒童已經有能力可以看得懂以一些符號代

表實際的物體。

1.2 研究動機與目的

動機：

現在多元的社會，語言也不只是只有普遍的中文，為了讓學生

有國際觀因此提倡英文，不但在考試科目中增設英文考科，連外面

的補習班也為此語言設立眾多補習班，但在這學習的過程中，我們

卻忽略的母語的重要，而在生活中母語的重要性提醒著我們忽略的

歷史與過去，鄉土的文化以及語言被衝突的外來語給取而代之，在

我們的土地上是否我們該注重本屬我們的語言呢？

目的：

多數長輩至今都還使用母語來溝通，而國民教育推廣的國際觀

讓我們把語言的根基設為中文第二語言設立為英文，致使我們的學

生多數都忘記母語，所以我們在做此專題著重在發音的部分，加上

我們的對象是小朋友，所以除了發音我們也著重於顏色辨認以及文

字認知，讓小朋友裡用簡單的動作學習到我們所要傳達的目的。

8

1.3 研究方法與系統概述

研究方法：

本專案使用 Arduino IDE 開發環境撰寫程式碼，搭配

Arduino MEGA 2560 與 RFID-RC522 開發及測試，利用程式解碼

的方式將預先儲存的音源檔，利用函數庫解碼的方式撥放出來，不

使用 MP3 解碼晶片來撥放音源。

系統概述：

將任何音源檔轉換成 AFM 檔，再利用函數庫，將 AFM 檔轉換

成音頻的方式，撥放出音源，利用 Arduino 可進行解碼特性，將音

源轉成音頻的方式撥放出來，讓 Arduino發音不再是簡單的機械音，

而是可以將人聲完整的轉換，再利用 RFID 感應的方式，從 SD 卡

中讀取到對應的 AFM 音源檔，可以充分利用 MEGA 2560 的特性，

假定在安裝一個 MP3 會減少使用其他功能特性可能會無法使用

RFID 感應模組等等問題

9

第二章相關研究

2.1 Arduino

用者可以在 Arduino 板子上接上各種電子裝置，例如 LED 燈、

喇叭、馬達、開關、溫濕度感測器、紅外線發射與接收器、LCD 顯

示裝置，以及 Ethernet, WiFi, XBee, Bluetooth, RFID, GPS 等各種

通訊模組。

再配合撰寫一些自動控制的程式，就能利用 Arduino 做出各式

各樣的自動控制應用，例如利用溫度感測器控制風扇的運轉、使用

可變電阻控制燈光的明暗、控制馬達的轉速、利用紅外線遙控家電

／利用伺服機(Servo)控制機械手臂或機器人，以及製作自走車、

飛行器等等。

Arduino 最大的特色就是開放源碼。

僅軟體是開放源碼，連硬體也是開放的。開發軟體用的 IDE 可

免費下載，Arduino 的電路設計圖也可以從網路上下載。

圖 2.1Arduino MEGA 2560

10

2.2 RFID

上有 VCC、RST、GND、MISO、MOSI、SCK、

NSS、IRQ 這八個腳位分別對應如下圖：

圖 2.2RFID RC522 腳位圖

11

第三章系統架構

3.1 系統架構流程圖

如要新增資料，是利用個人電腦在 Arduino IDE 上撰寫程式碼，連

結語音檔以撥放音效。

圖 3.1 系統架構流程圖

12

開啟電源：

打開電源啟動 Arduino

啟動函式庫：

Arduino 內部開啟程式函式庫，載入程式碼與 SD 卡資料(AFM

檔)

啟動 RFID 讀取：

進入待機狀態，等待使用者拿 RFID 卡讓系統偵測，讀取不到

則繼續待機，若讀取到 RFID 卡號則關閉 RFID 讀取，進入函式庫

開啟 SD 卡讀取：

讀取到 RFID 卡號，系統根據函式庫讀取 SD 卡內卡號對應的

AFM 檔，並藉由喇叭撥放出聲音，完畢後關閉 SD 卡讀取，回到待

機狀態

13

3.2 系統操作圖

使用者選取卡片之後，放置到 RFID-RC522 上。感測到 RFID 卡號

之後則播放卡號對應的 WAV 檔並撥放出聲音。

圖 3.2 系統操作圖

14

3.3 系統開發流程

圖 3.3 系統開發流程圖

15

3.4 程式概要

3.4.1 如何讀取 SD 卡

打開 arduino 範例 files.pde。

利用這個程式了解如何建立檔案、移除檔案、判斷檔案是否存在

#include <SD.h> –>拉入函式庫

File myFile;–>建一個 File 物件，名字叫 myfile

myFile = SD.open("example.txt", FILE_WRITE); –> 建立一個檔案叫

example.txt。(檔名不可超過 8 個字)

myFile.close();–>關閉檔案，完成檔案建立。

SD.exists("example.txt")–>用來查看有沒有這個 example.txt 檔案

SD.remove("example.txt");–>移除這個 example.txt 檔案

16

打開 arduino 範例 ReadWrite.pde。

利用這個程式了解如何寫入資料、讀出資料

同樣要修改程式碼

!SD.begin(4)–>!SD.begin(10) 註：SD 擴充卡為 PIN(10)

資料寫入

myFile = SD.open("test.txt", FILE_WRITE); –>開啟 test.txt，

準備寫資料

myFile.println("testing 1, 2, 3."); –>寫入"testing 1, 2, 3."到檔

案中

myFile.close(); –>完成寫入

資料讀出

myFile = SD.open("test.txt"); –>開啟 test.txt，準備讀資料

while (myFile.available()) { –>判斷檔案中是否有資料

{Serial.write(myfile.read());–>透過監控視窗，將 SD 卡中的資

料 show 出

myFile.close(); –>完成讀取

17

3.4.2 如何撥放 MP3

如何透過平台產生立體音頻，平台本身無可容納音效檔案所需

的記憶體，可利用 SD 卡存取所需的音效檔案，如下圖電路，利用

平台本身 IO 讀取 SD 卡的內容，且平台本身並無支援 MP3 解碼功

能，需搭配 VLSI 公司製作的 VS1003，MP3 解碼晶片，才可透過

VS1003 解碼產生音頻發聲。

18

讀取 SD 卡範例程式如下

1. Serial.begin(9600);

2. Serial.print("Set SD card...");

3. while (!SD.begin()){

4. }

5. Serial.println("sd ready.");

6. root = SD.open("/");

7. printDirectory(root, 0);

8. Serial.print("Totally ");

9. Serial.print(fileNumber);

10. Serial.print(" file(s)");

11. Serial.println();

12. }

以下是驅動 VS1003 晶片的驅動程式

1. void Mp3Reset(){

2. digitalWrite(xReset,LOW);

3. delay(100);

4. digitalWrite(xCs,HIGH);

5. digitalWrite(xDcs,HIGH);

6. digitalWrite(xReset,HIGH);

7. commad(0X00,0X08,0X04); //向 MODE 中寫入

8. delay(10);

9. if(DREQ==HIGH){

10. commad(0X03,0XC0,0X00);//設置 VS1003 的時鐘

11. delay(10);

12. commad(0X05,0XBB,0X81);//設置 VS1003 的取樣率

44kps 立體聲

19

13. delay(10);

14. commad(0X02,0X00,0X55);//設置重音

15. delay(10);

16. commad(0X0B,volume,volume);//音量最高 0x0000 音量

最低 0xFEFE

17. delay(10);

18. SPI.transfer(0);




22. digitalWrite(xCs,HIGH);

23. digitalWrite(xReset,HIGH);

24. digitalWrite(xDcs,HIGH);

25. digitalWrite(sspin,LOW);

26. }

27. }

20

第四章軟體流程

軟體流程圖

21

第五章硬體流程

硬體流程圖

Arduino MEGA2560

LCD

SD Read

喇叭

RFID

Read

22

第六章測試服務功能

6.1 操作環境

1.需先到 Arduino 官方下載 Arduino 軟體，並且依照個人作業系

統安裝檔案。

2.將板子連接電腦，從 Ardino 資料夾內選取安裝驅動程式。

3.從裝置管理員內查出 Arduino 板的連接埠。

4.在 Arduino 介面下設定「Tools」-「Board」 (註：板子型號)

5.在 Arduino 介面下設定「Tools」-「Serial Port」連接埠號

6.2 硬體需求

Arduino MEGA 2560 RFID-RC522

SD 卡模組 LCD Keypad

23

6.3 軟體需求

Arduino 的軟體開發環境是開放源碼的 IDE (Open-source IDE)，

可以在它的官網免費下載，它所用的程式語言語法類似於 C/C++，

而且 Arduino IDE 是跨平台的，有 Windows, Macintosh OSX 和

Linux 的版本。Arduino IDE 的軟體介面如下:

圖 6.1 軟體介面圖

24

6.4 測試環境及安裝過程

程式開發需要有一台電腦、Arduino、RFID 感測器、LCD

KEYPAD 與外接式喇叭，並在電腦上安裝 Arduino IDE 以撰寫程

式。

軟體安裝過程：

1.下載 Arduino 開發環境：

到 Arduino 官方網站 Arduino.cc 下載軟體。Arduino 軟體不需要安

裝，下載後解開壓縮檔即可使用，解壓縮之後，雙擊 arduino.exe 就

可以啟動主程式。

2.連接控制板與安裝驅動程式：

將板子連接電腦，會跳出 FTDI 驅動程式安裝畫面。

圖 6.2 測試環境與安裝過程 1

按下「下一步」，接著要指定驅動程式的位置。Arduino 軟體裏已經

內附 FTDI 驅動程式，直接把位置指定到"Arduino-00xx\drivers\

http://arduino.cc/en/Main/Software

25

FTDI USB Drivers” 後開始進行安裝。

3.從裝置管理員內查出 Arduino 板的連接埠：

安裝完後打開裝置管理員，檢察 Arduino 連接在哪個 COM PORT

上。

圖 6.3&6.4 測試環境與安裝過程 2&3

26

4.選擇 Arduino 控制板：

點選「Tools」-「Board」選擇對應的 Arduino 板

5.選擇 Serial Port：

點選「Tools」-「Serial Port」選擇連接埠埠號。

圖 6.5&6.6 測試環境與安裝過程 3&4

27

第七章系統實現

插入耳機孔，可以是耳機或者喇叭，我們在成品中有開洞可插入

使用者開啟電源，進入待機狀態↓

選擇 RFID卡片放置到盒子上頭

播放聲音→

28

總結

經由課程讓我們更了解幼童的玩具不單單只是為了好玩而已，

在很多次的小組討論後我們發現，幼教玩具他可以變成一個學習的

機器也可以變成家長與小孩的親子時間不僅能讓小孩輕鬆學習更能

讓小孩與家長的親子關係更為緊密。

除了針對小朋友的教學以外還可以廣泛運用在各個年齡層；閩

南語為台灣文化的根本身為台灣人的我們能做的必然是把"根"留存

並永續發展。

學習語言的過程中,文字的認別跟相呼應的發音都是小朋友比較

需要花費時間去學習的,而這些動作重覆性高也讓小朋友從剛開始

的高度熱情覺得乏味而不願意學習甚至排斥學習,所以在玩樂中學

習或是有趣的的方式藉此達到小朋友學習的效果,此教具不僅可運

用在學習發音的部分,尚未接觸文字的學齡前兒童也可以藉此教具

奠定文字的基礎,不論著重哪一方面,學習者不單只有吸收某一小部

分知識還可多重學習,認知判別,讓學習的架構更穩固。

29

附錄

程式碼:

#include <SimpleSDAudio.h> //SD 播放音樂文件庫

#include <SPI.h> //SPI 定義文件庫

#include <RFID.h>// RFID 定義文件庫

RFID rfid(3,5); //定義 RFID SDA/CS 信號腳,RST 信號腳

#include <LiquidCrystal.h> //LED 定義文件庫

LiquidCrystal lcd(8,9,4,5,6,7); //腳位定義 lcd(RS,E,D4,D5,D6,D7);

void setup()//主程式

{

SPI.begin(); //初始化 SPI 腳位

SdPlay.setSDCSPin(2);//SD CS 信號腳

rfid.init();//啟動 RFID

lcd.begin(16, 2);//啟動 LCD

lcd.print("==Arduino RFID==");//SHOW "==Arduino RFID=="

lcd.setCursor(0, 1);//SHOW 位置

lcd.print("Swipe Your Card!"); //SHOW "Swipe Your Card!"

}

30

void loop()//迴旋程式

{

SdPlay.deInit();//關閉 SD CS

if (rfid.isCard()) { //找

尋卡片

if (rfid.readCardSerial()) { //取得卡片的 ID+CRC 校驗

碼

if(rfid.serNum[4]==244) {//比較 CRC 校驗碼,如果相

同就往下


lcd.print(" father "); //SHOW "FATHER"

rfid.halt(); //關閉 RFID

for(int x=1;x>0;x--){//執行一次

if (!SdPlay.init(SSDA_MODE_FULLRATE |

SSDA_MODE_MONO | SSDA_MODE_AUTOWORKER)) {//啟動

SD CS SD 內部資料正確並往下

while(1);//執行一次

}

if(!SdPlay.setFile("1.AFM")) {//讀取 SD

卡中檔案"EXAMPLE.AFM"

31


}

SdPlay.play();//播放音樂檔

while(!SdPlay.isStopped()) {//執行次數

為音樂停止時往下

;

}


delay(100); //延時 0.1 秒


lcd.print("Swipe Your Card!"); //SHOW

"Swipe Your Card!"

break;//跳出迴圈

}

}

if(rfid.serNum[4]==513) {//比較 CRC 校驗碼,

如果相同就往下


lcd.print(" grand father "); //SHOW

"FATHER"




32




}




}




;

}


delay(100); //延時 0.1 秒



"Swipe Your Card!"


}

}

if(rfid.serNum[4]==455) {//比

33

較 CRC 校驗碼,如果相同就往下


lcd.print(" grand mother "); //SHOW

"FATHER"







}




}




;

}


delay(100); //延時 0.1 秒

34



"Swipe Your Card!"


}

}

if(rfid.serNum[4]==155) {//

比較 CRC 校驗碼,如果相同就往下


lcd.print(" brother "); //SHOW

"FATHER"







}




}



35


;

}


delay(100); //延時 0.1 秒



"Swipe Your Card!"


}

}

if(rfid.serNum[4]==155) {//比較 CRC 校驗碼,如果相同就往下


lcd.print(" sisther "); //SHOW

"FATHER"







}


36



}




;

}


delay(100); //延時 0.1 秒



"Swipe Your Card!"


}

}

if(rfid.serNum[4]==213)//比較 CRC 校驗碼,如果相

同就往下

{


lcd.print(" mother ");//SHOW

"MOTHER"

rfid.halt();//關閉 RFID


37





}

if(!SdPlay.setFile("6.AFM")) {//讀取 SD 卡中

檔案"E.AFM"


}




;

}


delay(100); //延時 0.1 秒



"Swipe Your Card!"


}

}

}

}

}

38

參考文獻

1. http://coopermaa2nd.blogspot.tw/，CooperMaa，Arduino 教學系列

2. http://blog.davidou.org/archives/684，Davidou's Blog，[Arduino]RFID 讀取

3. http://www.geek-workshop.com/thread-104-1-1.html，極客工坊，Arduino 學

習筆記 18-SD 卡讀寫實驗

4. 楊茗富、鄭維勳、黃彥棖、陳俊宏著，專題製作-車牌辨識系統，崑山科

技大學資訊工程系

5. 戴輝童著，專題製作，崑山科技大學資訊工程系，2013

6. http://www.arduino.cc/，Arduino，Learning>Examples

39

圖片來源

1. http://coopermaa2nd.blogspot.tw/2010/12/arduino.html，Cooper Maa，Arduino

筆記-準備開發環境，圖 6-1&圖 6-2&圖 6-3&圖 6-4&圖 6-5&圖 6-6

2. http://blog.davidou.org/，Davidou's Blog，RFID 讀取，圖 2-2

3. http://www.droboticsonline.com/index.php/arduino-lcd-keypad-shield.html，

D-ROBOTICSonline，LCD Keypad

4. http://videosespetaculares.com/wp-content/uploads/2012/06/，Index of

/wp-content/uploads/2012/06，Arduino MEGA 2560

5. http://air.imag.fr/index.php/RFID-RC522_RF_IC_Card_Sensor_Module_2035

17，AIR，RFID-RC522

Documents

Local language teaching - ir.lib.ksu.edu.twir.lib.ksu.edu.tw/bitstream/987654321/21189/2/專題製作20140514.pdf · 各樣的自動控制應用，例如利用溫度感測器控制風扇的運轉、使用