【Arduino專案教學】手把手打造 3 人搶答器：按鍵與 LED 多路 GPIO 控制實作 | 米羅科技文創學院

【Arduino入門教學課程】第九篇：經典 3 人搶答器設計與 GPIO 多路控制實作

2026-08-07
發佈由管理員

在電視綜藝節目或知識競賽中，我們經常看到選手面前各有一個搶答按鈕——誰先按下，對應的指示燈就會亮起。這種互動機制不僅趣味十足，更是學習單晶片（Microcontroller）控制非常經典的入門專案。

本章節將帶您將上一篇的「單一按鍵控制 LED」概念延伸，升級為 3 組按鍵控制 3 組 LED 的搶答器專案，共計使用 Arduino 的 6 個數位 I/O Pin（腳位）。

🛠️ 實驗所需材料清單

進行本實驗前，請先準備以下電子零件與開發板：

Arduino Uno R3
USB 傳輸線
直插LED
按鍵開關
220Ω直插電阻
10kΩ直插電阻
麵包板
麵包板跳線

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🔌 電路接線說明與腳位對照表

本實驗需要同時處理 3 個輸入訊號（按鍵）與 3 個輸出訊號（LED）。為了讓電路清晰易讀，建議依照顏色的對應進行接線：

1. 按鍵與 LED 腳位分配表

按鍵（數位輸入 Pin）：
- 紅色按鍵 (Red Key) ➡️ Pin 10
- 黃色按鍵 (Yellow Key) ➡️ Pin 9
- 綠色按鍵 (Green Key) ➡️ Pin 8
LED 燈（數位輸出 Pin）：
- 紅色 LED (Red LED) ➡️ Pin 7
- 黃色 LED (Yellow LED) ➡️ Pin 6
- 綠色 LED (Green LED) ➡️ Pin 5

2. 接線細節注意事項

LED 接法：LED 長腳（正極 Anode）連接至對應的 Arduino Pin（5, 6, 7），短腳（負極 Cathode）經由 220Ω 限流電阻連接至 Arduino 的 GND。
按鍵接法：按鍵一端接 Arduino 5V，另一端接 Arduino 對應輸入 Pin（8, 9, 10），同時該端需接一支 10kΩ 下拉電阻連至 GND，以確保按鍵未按下時維持穩定的低電位（LOW）。

3. 接線說明

💻 Arduino 完整程式碼範例

將以下範例程式碼複製並貼上至 Arduino IDE 中，然後燒錄至您的 Arduino Uno 開發板：

/*
 * 專案名稱：Arduino 3 人搶答器專案
 * 發佈單位：米羅科技文創學院
 * 功能說明：讀取 3 組按鍵狀態，並即時控制對應顏色的 LED 燈亮滅
 */

// 1. 定義按鍵與 LED 腳位
const int redkey = 10;
const int yellowkey = 9;
const int greenkey = 8;

const int redled = 7;
const int yellowled = 6;
const int greenled = 5;

// 2. 宣告儲存按鍵狀態的變數
int redkey_val = 0;
int yellowkey_val = 0;
int greenkey_val = 0;

void setup() {
  // 設定 LED 腳位為輸出模式 (OUTPUT)
  pinMode(redled, OUTPUT);
  pinMode(yellowled, OUTPUT);
  pinMode(greenled, OUTPUT);

  // 設定按鍵腳位為輸入模式 (INPUT)
  pinMode(redkey, INPUT);
  pinMode(yellowkey, INPUT);
  pinMode(greenkey, INPUT);
}

void loop() {
  // --- 紅色選手通道 ---
  redkey_val = digitalRead(redkey);      // 讀取 Pin 10 的電位
  if (redkey_val == HIGH) {              // 當按鍵按下時 (高電位)
    digitalWrite(redled, HIGH);          // 點亮紅色 LED
  } else {
    digitalWrite(redled, LOW);           // 放開時熄滅
  }

  // --- 黃色選手通道 ---
  yellowkey_val = digitalRead(yellowkey);  // 讀取 Pin 9 的電位
  if (yellowkey_val == HIGH) {
    digitalWrite(yellowled, HIGH);        // 點亮黃色 LED
  } else {
    digitalWrite(yellowled, LOW);         // 放開時熄滅
  }

  // --- 綠色選手通道 ---
  greenkey_val = digitalRead(greenkey);   // 讀取 Pin 8 的電位
  if (greenkey_val == HIGH) {
    digitalWrite(greenled, HIGH);         // 點亮綠色 LED
  } else {
    digitalWrite(greenled, LOW);          // 放開時熄滅
  }
}
 💡 程式 logic 優化說明：在下拉電阻（Pull-down）接法下，按鍵按下時輸入端會讀取到 HIGH（高電位），此時亮燈；放開時為 LOW（低電位），此時滅燈。

🔍 程式碼逐行重點解析

腳位與變數宣告 (const int)：
- 使用 redkey、yellowkey 等具意義的名稱代替直接寫死數字，提高程式碼的可讀性與日後維護彈性。
初始化設定 (setup())：
- 使用 pinMode(pin, OUTPUT) 將 Pin 5、6、7 宣告為數位輸出（驅動 LED）。
- 使用 pinMode(pin, INPUT) 將 Pin 8、9、10 宣告為數位輸入（讀取按鍵狀態）。
主程式迴圈 (loop())：
- digitalRead(pin)：持續輪詢（Polling）各按鍵腳位狀態。
- if / else 邏輯判斷：當檢測到按鈕觸發時，透過 digitalWrite(pin, HIGH) 讓對應的 LED 燈亮起。

🚀 學習延伸與挑戰：如何做成「真正」的搶答器？

目前我們完成的簡易搶答器是「按著才亮燈、放開就熄滅」，且「多人同時按會同時亮」。若想升級為正式比賽用的搶答器，您可以嘗試以下進階邏輯：

第一按鎖定機制（First-press Lockout）：
- 加入一個標記變數（Flag），當第一位選手按下後，立即鎖定程式，此時其他選手再按按鈕將無效。
結合聲音提示（無源/有源蜂鳴器）：
- 結合上一篇或下一篇的 [Arduino 蜂鳴器教學]，當有選手搶答成功時，發出「嗶——」聲音提示主持人。
主持人復位按鈕（Reset Button）：
- 增加第 4 個按鈕作為主持人的重置鍵，按下後才清除燈號與鎖定狀態，進入下一題搶答。