Tehke köögitaimer MakerBitiga: 13 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

See projekt uurib, kuidas köögitaimer töötab - tehes selle!

Kaua aega tagasi olid enamik kasulikke seadmeid mehaanilised. Lapsed saaksid asju lahti võtta, et näha sisemisi osi ja uurida, kuidas nad liiguvad.

Kaasaegsed elektroonilised vidinad nagu köögitaimer on erinevad. Osad on nägemiseks liiga väikesed ja nad ei liigu. Muutke strateegiat. Selle asemel, et see lahti võtta, et näha, kuidas see töötab, pange see kokku!

See õppetund juhendab teid digitaaltaimeri kolme põhiosa kaudu:

1. komponendid,
2. ühendused,
3. koodi.

Seadmel on nupud aja määramiseks ja loenduse alustamiseks.

See kuvab järelejäänud aja ja annab signaale, kui loendus on lõppenud.

Signaalid võivad sisaldada ekraanil olevat teadet, vilkuvat valgust või meediat, näiteks eelsalvestatud lugu.

Kujutage ette taimerit, mis lööb häirekella!

Õpilased, kes lõpetavad kõik selle projekti tegevused, saavad teha mitmeid asju.

• Pange elektroonilised komponendid kokku interaktiivseks seadmeks.
• Kirjutage sündmustepõhine kood, et suhelda kasutaja sisendite ja käskudega.
• Aja täpseks mõõtmiseks kirjutage kood.
• Kirjutage kood, et muuta reaalmaailma kuva vastavalt aja muutustele.
• Kaasake meediumiseadmeid, et toota helisid vastavalt aja muutustele.
• Selgitage, kuidas arvutus võimaldab taimeril töötada.

Samm: koguge komponendid

MakerBit+R stardikomplekt firmalt 1010 Technologies. Enamik selle projekti jaoks vajalikke komponente on saadaval stardikomplektis. Nad sisaldavad:

• BBC mikro: bit mikrokontroller
• MakerBit+R arendusplatvorm
• USB -kaabel micro: bit MakerBiti ühendamiseks arvutiga.
• 9-voldine aku ja aku pistik MakerBiti jaoks
• Puutepunktid, punktihoidjad ja valgusdioodid koos lintkaablitega, mis on ühendatud MakerBitiga
• Grove -pistikud LCD -ekraani ja mp3 -mängija jaoks. Nende pistikute ühes otsas on valge pistik ja teises otsas neli eraldi pistikupesa.

Täiendavad esemed.

Järgmised komponendid ei kuulu MakerBiti stardikomplekti, kuid neid saab osta eraldi veebisaidilt MakerBit.com, Amazon ja paljudest teistest müügikohtadest.

LCD -ekraan, mis töötab I2C -ga, nagu see.

Valikuline mp3 -mängija ja kõlar, nagu see komplekt.

Väike pappkarp või papitükk.

Samm: looge ühendused

MakerBit pakub ühendusi paljude erinevate komponentide jaoks, mida teie kood saab juhtida.

Iga järgnev sammude seeria selgitab, kuidas ühte komponenti MakerBiti külge ühendada.

Iga komponendi kohta on ka foto, mis näitab, kuidas see haakub.

Leidke stardikomplektist micro: bit ja MakerBit+R seadmed. Ühendage micro: bit MakerBitiga, nagu fotodel näidatud.

Samm: LCD -ekraan

Leidke MakerBit+R -st I2C pesa. Vaadake seda tähelepanelikult. Sellel on neli pisikest tihvti. Igal neist on silt:

• GND,
• +5V,
• SDA ja
• SCL.

Iga tihvt peab olema ühendatud LCD -ekraanil oleva sildiga, millel on sama silt.

Pange tähele, et vedelkristallekraanil võib pingel, mis vastab +5 V, olla märge VCC.

Lükake valge Grove pistik MakerBit+R I2C pesasse. Pange tähele GND tihvtiga joonduva juhtme värvi. Tavaliselt on see must traat.

Lükake selle juhtme teine ots LCD -ekraani GND -tihvtile.

Tehke sama ülejäänud kolme juhtmega.

Peatuge ja vaadake hetkeks seoseid. Veenduge, et iga traat läheb sama sildiga tihvtide paari vahele.

Lõika oma papist või kastist LCD -ekraani suurune auk. Paigaldage vedelkristallekraan papi taha (karbi sisse) elektrilise isoleerlindiga.

Samm: MP3 -mängija ja kõlar

Ühendage Grove pistik MakerBit+R analoogpesasse. Sellel pistikupesal on neli pisikest tihvti, millel on silt GND, +3.3V, A1 ja A0. Lükake juhtmete teised otsad MP3 -mängijale nii, et iga traat ühendaks kaks tihvti, mis sobivad kokku järgmiselt:

MakerBit MP3

GND GND

+3.3V VCC

A1 TX

A0 RX

Ühendage kõrvaklappide pesa abil võimendatud kõlar MP3 -mängijaga. Teie kood võib MP3-mängijat kasutada eelnevalt salvestatud heliriba esitamiseks, kui loendamine on lõppenud.

MakerBit.com tarnitud kõlaril on laetav sisemine aku ja sisse-välja lüliti. Veenduge, et aku oleks laetud ja lüliti sisse lülitatud, kui soovite, et see teie viisi mängiks.

Samm: puudutage Sensorid

Vaadake MakerBit+R helehalli pistikupesa. See sisaldab tosinat tihvti, mis on märgistatud T5 kuni T16.

Leidke stardikomplektist lintkaabel, millel on helehall pistik, mis sobib pesaga. Lintkaabli teise otsa juhtmetel on eraldi mustad või valged pistikupesad.

Leidke punane juhe kaabli küljelt, mis on pistikupesa T5 küljele kõige lähemal.

See projekt kasutab seda punast traati ja nelja juhtme kõrval: pruun, must, valge ja hall.

Leidke stardikomplektist puutepunktid ja punktide hoidjad.

Lükake puuteandurid eelmises etapis tuvastatud viie juhtme pistikupesadesse.

Juhtmed ja puuteandurid sobivad taimeri funktsioonidega järgmiselt.

Punane juhe = T5 andur = Taimeri käivitamine/peatamine

Pruun traat = T6 andur = lisage tunde

Must traat = T7 andur = Lisa minutid

Valge traat = T8 andur = sekundite lisamine

Hall traat = T9 andur = Kustuta taimer

Natuke papist võib aidata puutepunkte korralikult reas hoida. Veelgi parem, paigaldage need karpi. Punktihoidjad aitavad puutepunkte tihedalt kinni hoida. Kui papp on paks, peate võib -olla punktihoidja pikkust kärpima. MakerBit.com pakub õpetust puutepunktide paigaldamiseks sellele lingile.

Pärast puuteandurite paigaldamist kastile või papile märgistage igaüks selle funktsiooniga.

Projekt kasutab puutepunkte anduritena. Kood nimetab neid puuteanduriteks. Puutepunktid ja puuteandurid on sama asja kaks nime, nii et selles õppetükis kasutatakse mõlemat nime.

Tegelik puudutust tajuv seade on MakerBiti sisse ehitatud. Puutepunktid on lihtsalt kõrvarõngapostid, nagu need, mida müüakse käsitöökauplustes.

MakerBit tunneb, kui keegi puudutab puutepunkti. See paneb kõrvarõngad toimima anduritena. MakerBit ütleb teie koodile, millist andurit puudutati. Seda nimetatakse puuteanduri sündmuseks.

Kood võib puuteandurite sündmustele reageerida spetsiaalsete plokkidega, mida nimetatakse sündmuste käitlejateks.

Kui vaatate selle õppetunniga kaasnenud koodinäidet, siis vaadake, kas tunnete puuteürituste korral sündmuste käitlejad ära.

6. samm: LED

MakerBit+R stardikomplekt pakub lintkaableid, mille LED -id on juba paigaldatud. Neid on tõesti lihtne kasutada.

Valige punaste valgusdioodidega kaabel.

Seejärel leidke MakerBit+R -l suur must pistikupesa, mis on kõige lähemal sinisele pistikupesale. Sellel mustal pistikupesal on tihvtid, mis on märgistatud P11 kuni P16.

Lükake lintkaabli must pistik sellesse pesasse.

Uurige lintkaabli servi. Leidke külg, millel on väljast pruun traat.

See pruun traat läheb LED -ile, mida juhib tihvti number P16. Teie kood kasutab seda LED -i signaaliks, kui loendus lõpeb.

Tehke oma pappi või karpi väike auk, et see LED -ile sobiks. Lükake LED tagantpoolt läbi ja kinnitage see teibiga.

Võimalik, et peate pruuni+punase juhtmepaari koorima lintkaabli küljest kergelt eemale, kuni olete traadi paindlikuks muutmiseks piisavalt lahti.

Samm: väline aku

Valmistage aku ja aku pistik ette. Aku võib muuta teie taimeri kaasaskantavaks!

Saate ühendada 9-voldise aku MakerBiti ümmarguse välise pistikupesaga, et taimerit toita, kui see pole arvutiga ühendatud.

LCD -ekraan ja MP3 -mängija vajavad tegelikult aku kõrgemat pinget.

Proovige aku ühendada, et näha, kas see aktiveerib MakerBiti ja micro: bit'i tuled.

Samm: pange taimer kasti

Ümberkujundatud pappkarp võib taimerile kena korpuse teha.

See võib vajada natuke liimi, ehituspaberit ja natuke kujutlusvõimet.

Pildil on näha kõik kasti sisse pandud.

9. samm: helistage MP3 -mängijale

Sellel lingil on veebis saadaval väga kena armee bugle -kõnede kogu.

Autor laadis alla MP3 -helifaili, mis mängis “Mess Call” mängivat lutikat, mis annab sõduritele teada, et toit on valmis. See tundus hea valik köögitaimeri jaoks.

Selle projekti jaoks illustreeritud MP3 -komplekt oli saadaval valikulise ostuna saidilt MakerBit.com. Komplekti kuulub MP3 -mängija, microSD -mälukaart, mälukaardi USB -adapter, võimendatud kõlar ja kõlari laadimisjuhe.

Leidke microSD -kaart ja sisestage see USB -adapterisse. Ühendage see arvutiga. Looge kaust nimega “04”. See on null-neli. Avage kaust.

Salvestage sellesse kausta MP3 -fail, mida soovite taimeriga esitada. Muutke faili nime nii, et see algab 3-kohalise numbriga. Näiteks „001_MessCall.mp3”.

Eemaldage mälukaart ja adapter arvutist. Eemaldage mälukaart adapterist. Sisestage kaart MP3 -mängijasse. Lükake see vastuvõtjasse, kuni see klõpsatab oma kohale ja jääb paigale.

Taimeri kood saab valida ja esitada soovitud faili vastavalt kausta numbrile ja failinumbrile. Selles näites oleks see kaust #4 ja fail #1.

Saate taimeris esitada palju erinevaid MP3 helifaile, salvestades need microSD-kaardile sel viisil: kahekohaliste numbritega kaustades, mille failinimed algavad kolmekohaliste numbritega.

Samm: haarake kood

Kasutate MakeCode'i koodi haaramiseks ja oma micro: bitisse sisestamiseks.

MakeCode on brauseripõhine ja veebis tasuta saadaval. Nad kujundasid selle spetsiaalselt micro: bit jaoks. See töötab paljude kaasaegsete veebibrauseritega, mis töötavad ChromeBooksis, Macis, Windowsis ja isegi mõnes Linuxi arvutis.

MakeCode'i avamiseks oma brauseris klõpsake seda linki.

Selle projekti tegelik kood tuuakse teile automaatselt tööle.

Teie ekraan peaks välja nägema nagu allpool näidatud pildil.

Samm: laadige kood üles oma bitile Micro:

Allolevate piltide nurkades on numbrid, mis juhendavad teid protsessi.

1. Ühendage micro: bit arvutiga USB -kaabli abil.
2. Kontrollige oma arvuti failisüsteemi, et näha, kas MICROBIT kuvatakse teie salvestusseadmete loendis. Selle artikliga foto näeb välja Chromebookis.
3. Klõpsake MakeCode'is nuppu Salvesta. Fotol on nupule osutav nool.
4. Arvuti küsib, kuhu soovite programmi salvestada. Minge MICROBIT -i salvestusseadmesse ja avage see. Klõpsake nuppu Salvesta.
5. Koodi üleslaadimise ajal vilgub tuli mikro: bitil kiiresti. Arvuti ekraanile võivad ilmuda sõnumid, mis räägivad edusammudest. Kui üleslaadimine on lõppenud, eemaldage MICROBIT -seade oma failisüsteemist. Seejärel ühendage USB -kaabel lahti.
6. Ühendage aku MakerBitiga. Nautige oma taimerit!

Muide, saate koodi salvestada arvutisse ja seejärel selle üles laadida, lohistades faili koopia mikro: bitile.

Täiendava sammu eeliseks on see, et saate koodifaili oma arvutist MakeCode'i tagasi importida, kuid mitte mikro: bitist.

12. samm: uurige koodi

Avage MakeCode brauseris taimerikoodiga, nagu 10. sammus.

Asetage arvuti hiirekursor koodiplokile ja laske sellel korraks puhata.

Ilmub väike teade, mis annab teavet ploki kohta.

Kas saate jälgida sündmuste jada? Vihje: see algab käivitusplokist. Seejärel hüppab see plokki nimega “clearTheTimer”. Pärast seda hüppab see plokki nimega "igavesti". Mis saab pärast seda?

Proovige koodi uurimise ajal puudutada taimeri nuppe.

Millised koodi osad näivad aktiveeruvat, kui puudutate nuppu? Miks? Kas saate koodi vaadates ette näha, mida nupp teeb?

Lugema õppimine on kirjutamise õppimise oluline osa. Õpilased, kes õpivad koodi kirjutama, saavad kasu teiste inimeste kirjutatud koodi lugemisest.

Hea viis oma teadmiste kontrollimiseks kodeerimisest võib olla taimeri koodi muutmine.

Ennustage, kuidas teie muudatus mõjutab taimeri toimimist. Seejärel laadige muudetud kood micro: bitisse ja vaadake, mis juhtub!

Tõenäoliselt teete vigu. See on ok. Kõik teevad. Peaaegu iga kodeerimisprojekt läbib faasi, mida nimetatakse silumiseks, mis tähendab põhimõtteliselt vigade leidmist ja parandamist.

Võite alati otsast alustada koodiga, millest teate, et see töötab. Koodi uuesti allalaadimiseks klõpsake lihtsalt 10. sammus olevat linki.

13. samm: korduma kippuvad küsimused

Miks kood on osadeks eraldatud?

Iga osa täidab ainult ühte ülesannet.

Iga ülesande kood kirjutatakse ainult üks kord.

Osadel on kirjeldavad nimed, mis aitavad inimestel koodi lugeda.

Taimer aktiveerib koodiosa nime järgi, kui ta peab täitma ülesande, mida koodiosa täidab. Seda nimetatakse "protseduuriks" kutsumiseks.

Kuidas arvutus võimaldab taimeril töötada?

Taimer kasutab arvutamist kolmel erineval viisil.

Taimeri seadistamiseks lisage aega, kui kasutaja puudutab puutepunkti. Taimeri käivitamiseks lahutage aeg pärast seda, kui kasutaja puudutab puutepunkti. Teisendage sekundite arv kuvamiseks tundideks, minutiteks ja sekunditeks. Protseduur „igavesti” kasutab lahutamist, et mõõta aega kahel viisil.

Kontrollige micro: bit, et teada saada, kui üks sekund on möödas. Pärast iga sekundi möödumist lahutage loendurist 1, kuni loendur jõuab nulli. Protseduur „addSeconds” kasutab täiendust, et suurendada loendust pärast seda, kui kasutaja on tundide, minutite või sekundite jooksul vajutanud ühte puutetundlikust.

Protseduur „showTimeRemaining” kasutab täisarvude jagamist, et muuta loendur inimesele hõlpsamini mõistetavaks ajakuvaks.

Milliseid muid kodeerimistehnikaid koodis kasutatakse?

Kirjeldavad muutujate nimed aitavad inimestel mõista, kuidas kood teatud fakte haldab.

Muutuja on lihtsalt nimi, mis on seotud faktiga, mille micro: bit mällu salvestab.

Faktid võimaldavad taimeril jälgida, mida kasutaja soovib.

Protseduur võib muuta muutujale lisatud väärtust. Uut väärtust võib kasutada teistsuguses protseduuris.

Loogikaplokid hindavad tõeseid või valesid fakte. Nii saab taimer faktide põhjal õige tegevuse kindlaks määrata.

Tõsi või vale fakt võib olla kahe numbri võrdlemise tulemus. Kas numbrid on võrdsed? Kas üks number on teisest suurem? Või vähem?

Kood võib muutujale lisada ka tegeliku väärtuse true või false.

Protseduur võib muuta tõese või vale muutuja väärtust, et muuta teise protseduuri toimimist. Nii lülitab selle koodi T5 sündmuste käitleja alarmi välja protseduuris nimega soundTheAlarm.

Loogikaplokid võivad olla lihtsad: kui väärtus või võrdlus on tõene, siis tehke midagi; muidu ära tee midagi.

Loogikaplokid võivad olla keerulised: kui väärtus või võrdlus on tõene, siis tehke ühte asja; muidu (tähendab teisiti), tehke teisiti.

Loogikaplokkide sees võib olla ka teisi loogikaplokke.

Mõnikord kulub fakti hindamiseks ja õige toimingu valimiseks järjest mitu loogikaplokki.

Miks kasutab plokk “igavesti” numbrit 995?

Kood kasutab 995 -d, et öelda, kui üks sekund on möödas.

Micro: bit suurendab automaatselt muutuja nimega "tööaeg" ligikaudu 1 000 korda sekundis. See pole täpselt 1 000, kuid lähedal.

Selle näite loomiseks kasutatud tegeliku mikro: bitiga tehtud katses leiti, et see oli keskmiselt 995 -le lähemal.

See kood käib vaadeldava keskmisega. See ootab, kuni tööaja väärtus tõuseb 995 võrra, enne kui alustatakse loogikablokkidest, et loendusest lahutada üks sekund.

Kuidas kavandaksite katset, et avastada, kui kiiresti teie micro: bit värskendab tööaja muutujat? Kui kaua peaksite katset läbi viima, et tunda end oma avastuses kindlalt?

Olete oma taimeri insener. See tähendab, et olete ainus, kes saab otsustada, kas 995 muutmine mõnele teisele väärtusele muudaks teie taimerit täpsemaks.

Kuidas saaks taimerit muuta, et teha midagi muud, muutes ainult koodi?

Kui kokkupandud komponendid jäävad samaks, võivad mõned koodimuudatused muuta taimeri teiseks tooteks.

Stopper

Puuteandur “Start-Stop” töötaks ootuspäraselt. Ka „selge” puutetundlik andur.

Puutetundlikke tunde, minuteid ja sekundeid poleks vaja.

„Igaveseks” protseduur muutuks pigem üles, mitte alla.

Täiustatud modifikatsioon oleks aja mõõtmine ja kuvamine 1/10 sekundi kaupa.

Lauakell

Puuteandur „Start-Stop” toimiks nupuna „Set”.

Tundide, minutite ja sekundite puuteandurid töötaksid ootuspäraselt ilma muudatusteta.

Protseduur „igavesti” peaks loendama üles, mitte alla.

Samuti vajaks „igavesti” protseduur südaööl „nulli ümbermineku” arvutust.

Puuteandurit „Selge” pole vaja. Sellele võiks aga anda uue funktsiooni.

Täiustatud modifikatsioon võib olla selle puuteanduri kasutamine režiimi valimise juhtnupuna. Lülituge ööpäevaringse militaarstiilis ekraani ja tavapärase 12-tunnise ekraani vahel kella ja hommikul. lisatud ekraanile.

Äratuskell

Sel juhul võidakse „Clear” puuteandur asendada „Alarm” juhtnupuga.

Uute faktide jälgimiseks võib olla vaja rohkem muutujaid, näiteks seda, millal häire kõlab ja kas kasutaja on häire lubanud või keelanud.

Oleks huvitav näha, kuidas erinevad õpilased võiksid sellele muudatusele erinevalt läheneda.

Kontrolli maailma

MakerBiti kaudu saab lisada rohkem andureid, mis võimaldavad kellal tuvastada selliseid sündmusi nagu liikumine, müra või ukse avamine ja sulgemine.

Kell võib otsustada heliseda, kui sündmused tuvastatakse teatud aja jooksul.

Sarnaselt saab kella kasutada väliste seadmete lubamiseks või keelamiseks aja alusel. Üks näide võib olla elektrooniline ukselukk, mis on ühendatud MakerBiti tihvtiga.