樹莓派 Raspberry Pi 使用 Scratch 控制 GPIO 連接的 LED 燈教學與範例

介紹如何在樹莓派（Raspberry Pi）中使用 Scratch 控制 GPIO，點亮與關閉連接的 LED 燈。

樹莓派的 GPIO 可以用來連接各種電子設備，製作出各種控制應用，最簡單的應用就是連接並控制 LED 燈。

這裡我們以 Scratch 3 來示範如何控制 LED 燈的開啟與關閉，這個應用非常適合讓小朋友學習入門的程式設計與自動控制。

安裝 Scratch 3

在安裝好基本的 Raspberry Pi OS 之後，可以透過 Recommended Software 來安裝各種版本的 Scratch，這裡我們以 Scratch 3 來作為示範。

若要查詢樹莓派 GPIO 排針輸出腳位，可以開啟終端機並執行 pinout 指令：

# 查詢樹莓派 GPIO 排針輸出腳位
pinout

執行此令之後，會自動偵測樹莓派的版本，並列出所有 GPIO 排針輸出腳位的配置圖。

打開 Scratch 3，點選左下角的擴充功能。

在 Scratch 3 的擴充功能中，選擇「Raspberry Pi GPIO」。

啟用「Raspberry Pi GPIO」擴充功能之後，就可以將裡面的模組加入程式中、控制樹莓派的 GPIO 了。

參考上面的樹莓派 GPIO 排針輸出腳位圖，選擇要使用的 GPIO 腳位，將 LED 燈接上去。

LED 燈的兩根針腳會有一長一短，長的那一根是正極，正極連接自己選擇的 GPIO 腳位（這裡我選擇 GPIO2），負極則連接任意的 GND 腳位。

當 GPIO 處於 high 的狀態時電壓是 3V3，不同的 LED 燈可能會有不同的工作電壓，所以要自己計算一下 LED 燈要串接多大的限流電阻，通常是建議至少加上一個低歐姆值（例如 100 Ω）的電阻以防萬一。

這是單一顆 LED 燈的接線圖。

若要使用 Scratch Raspberry Pi GPIO 擴充功能來控制連接 GPIO 的 LED 燈，可以使用這一個 GPIO 輸出的模組，它可以讓我們將指定的 GPIO 腳位設定為 low（0V）或 high（3V3），例如將 GPIO2 的腳位設定為 high 就可以這樣寫：

有了這個 GPIO 輸出模組，就可以搭配其他的 Scratch 程式做出各種 LED 燈的應用了。

在製作各種不同的應用時，可以搭配不同顏色的 LED 燈。

若要放兩顆 LED 燈，讓它們交互發亮，可以將兩顆 LED 燈接在不同的 GPIO 腳位（這裡使用 GPIO2 與 GPIO3），然後搭配類似這樣的 Scratch 程式。

這是同時接上紅色與綠色兩顆 LED 燈的接線圖。

這是控制兩顆 LED 燈交互發亮的 Scratch 程式。

若將紅色、黃色與綠色三顆 LED 燈組合起來，就可以製作成紅綠燈了。

這是同時接上紅色、黃色與綠色 LED 燈的接線圖。

這是控制三顆 LED 燈的 Scratch 程式。

參考資料：Raspberry Pi