Padarykite virtuvės laikmatį naudodami „MakerBit“: 13 žingsnių

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Šis projektas tiria, kaip veikia virtuvės laikmatis - jį sukuriant!

Seniai dauguma naudingų prietaisų buvo mechaniniai. Vaikai galėtų išardyti daiktus, kad pamatytų viduje esančias dalis ir ištirtų, kaip jie juda.

Šiuolaikiniai elektroniniai įtaisai, tokie kaip virtuvės laikmatis, skiriasi. Dalys yra per mažos, kad jas būtų galima pamatyti, ir jos nejuda. Pakeiskite strategiją. Užuot išardę, kad pamatytumėte, kaip tai veikia, sudėkite vieną!

Šioje pamokoje pateikiamos trys pagrindinės skaitmeninio laikmačio dalys:

1. komponentai,
2. jungtys,
3. kodą.

Įrenginyje bus mygtukai, skirti nustatyti laiką ir pradėti atgalinį skaičiavimą.

Jis parodys likusį laiką ir duos signalus, kai atgalinis skaičiavimas bus baigtas.

Signalai gali apimti pranešimą ekrane, mirksinčią lemputę arba žiniasklaidą, pvz., Iš anksto įrašytą dainą.

Įsivaizduokite laikmatį, kuris išpūstų skambutį!

Studentai, baigę visas šio projekto veiklas, galės atlikti keletą dalykų.

• Surinkite elektroninius komponentus į interaktyvų įrenginį.
• Rašykite įvykiu pagrįstą kodą, kad galėtumėte sąveikauti su vartotojo įvestimis ir komandomis.
• Norėdami tiksliai išmatuoti laiką, parašykite kodą.
• Rašykite kodą, kad pakeistumėte realaus pasaulio ekraną, atsižvelgiant į laiko pokyčius.
• Įtraukite daugialypės terpės įrenginius, kad jie skleistų garsus pagal laiko pokyčius.
• Paaiškinkite, kaip skaičiavimas leidžia veikti laikmačiui.

1 žingsnis: Surinkite komponentus

„1010 Technologies“„MakerBit+R“pradinis rinkinys. Dauguma komponentų, kurių jums reikės šiam projektui, yra pradiniame rinkinyje. Jie įtraukia:

• BBC mikro: bitų mikrovaldiklis
• „MakerBit+R“kūrimo platforma
• USB kabelis, skirtas „micro: bit MakerBit“prijungti prie kompiuterio.
• 9 voltų baterija ir „MakerBit“akumuliatoriaus jungtis
• Prisilietimo taškai, taškų laikikliai ir šviesos diodai su juostiniais kabeliais, prijungtais prie „MakerBit“
• Grove jungtys LCD ekranui ir mp3 grotuvui. Šių jungčių viename gale yra baltas kištukas, o kitame - keturi atskiri lizdai.

Papildomi elementai.

Šie komponentai nėra įtraukti į „MakerBit Starter Kit“, tačiau juos galima įsigyti atskirai iš „MakerBit.com“, „Amazon“ir daugelio kitų pardavimo vietų.

LCD ekranas, veikiantis su I2C, kaip šis.

Pasirinktinis mp3 grotuvas ir garsiakalbis, kaip šis rinkinys.

Maža kartoninė dėžutė arba kartono gabalas.

2 veiksmas: sukurkite ryšius

„MakerBit“suteikia jungčių daugeliui skirtingų komponentų, kuriuos gali valdyti jūsų kodas.

Kiekviena iš šių veiksmų serijų paaiškina, kaip prijungti vieną iš komponentų prie „MakerBit“.

Taip pat yra kiekvieno komponento nuotrauka, kurioje parodyta, kaip jis užsikabina.

Pradžios rinkinyje raskite „micro: bit“ir „MakerBit+R“įrenginius. Prijunkite „micro: bit“prie „MakerBit“, kaip parodyta nuotraukose.

3 žingsnis: LCD ekranas

Raskite „I2C“lizdą „MakerBit+R“. Atidžiai pažiūrėkite. Jame yra keturi maži kaiščiai. Kiekvienas iš jų turi etiketę:

• GND,
• +5 V,
• SDA ir
• SCL.

Kiekvienas iš kaiščių turi būti prijungtas prie kaiščio LCD ekrane, turinčio tą pačią etiketę.

Atminkite, kad LCD ekrane kaištis, atitinkantis +5 V, gali būti pažymėtas VCC.

Įdėkite baltą „Grove“kištuką į „MakerBit+R“I2C lizdą. Atkreipkite dėmesį į vielos spalvą, kuri sutampa su GND kaiščiu. Paprastai tai yra juoda viela.

Kitą laido galą pastumkite ant LCD GND kaiščio.

Tą patį padarykite su likusiais trimis laidais.

Sustokite ir akimirką pažiūrėkite į jungtis. Įsitikinkite, kad kiekviena viela eina tarp kaiščių, turinčių tą pačią etiketę, poros.

Iškirpkite skylę savo kartone arba dėžutėje tokio dydžio kaip LCD ekranas. Uždėkite skystųjų kristalų ekraną už kartono (dėžutės viduje) su elektros izoliacine juostele.

4 žingsnis: MP3 grotuvas ir garsiakalbis

Įjunkite „Grove“kištuką į „MakerBit+R“analoginį lizdą. Šiame lizde yra keturi maži kaiščiai, pažymėti GND, +3.3V, A1 ir A0. Įkiškite kitus laidų galus į MP3 grotuvą taip, kad kiekvienas laidas sujungtų du kaiščius, kurie sutampa taip:

MakerBit MP3

GND GND

+3.3V VCC

A1 TX

A0 RX

Prijunkite sustiprintą garsiakalbį prie MP3 grotuvo naudodami ausinių lizdą. Jūsų kodas gali naudoti MP3 grotuvą iš anksto įrašytam garso takeliui paleisti, kai baigsite skaičiuoti atgalinį laiką.

MakerBit.com tiekiamas garsiakalbis turi įkraunamą vidinę bateriją ir įjungimo-išjungimo jungiklį. Įsitikinkite, kad akumuliatorius yra įkrautas ir jungiklis įjungtas, kai norite, kad jis skambėtų pagal jūsų melodiją.

5 veiksmas: palieskite jutiklius

Pažiūrėkite į šviesiai pilką „MakerBit+R“lizdą. Jame yra keliolika kaiščių, pažymėtų nuo T5 iki T16.

Pradžios rinkinyje raskite juostelės kabelį, kurio šviesiai pilkas kištukas yra taip, kad tilptų į lizdą. Laidai kitame juostinio kabelio gale turi atskirus, juodus arba baltus lizdus.

Raskite raudoną laidą toje kabelio pusėje, kuri yra arčiausiai T5 lizdo pusės.

Šiame projekte naudojama ta raudona viela ir keturi šalia jos esantys laidai: ruda, juoda, balta ir pilka.

Pradiniame rinkinyje raskite sąlyčio taškus ir taškų laikiklius.

Įstumkite jutiklinius jutiklius į penkių laidų, kuriuos nustatėte atlikdami ankstesnį veiksmą, lizdus.

Laidai ir jutikliniai jutikliai atitiks laikmačio funkcijas taip:

Raudona viela = T5 jutiklis = paleisti/sustabdyti laikmatį

Ruda viela = T6 jutiklis = Pridėti valandų

Juoda viela = T7 jutiklis = Pridėti minučių

Balta viela = T8 jutiklis = pridėkite sekundžių

Pilka viela = T9 jutiklis = Išvalykite laikmatį

Šiek tiek kartono gali padėti atskirti sąlyčio taškus tvarkingoje eilėje. Dar geriau, pritvirtinkite juos ant dėžutės. Taškų laikikliai gali padėti tvirtai laikyti prisilietimo taškus. Jei kartonas yra storas, gali tekti sutrumpinti taško laikiklio ilgį. „MakerBit.com“siūlo pamoką apie kontaktinių taškų montavimą šioje nuorodoje.

Sumontavę jutiklinius jutiklius ant dėžutės ar kartono, pažymėkite kiekvieną jų funkciją.

Projektas naudoja jutiklinius taškus kaip jutiklius. Kodas juos vadina lietimo jutikliais. Liečiami taškai ir jutikliai yra du to paties pavadinimo pavadinimai, todėl šioje pamokoje bus naudojami abu pavadinimai.

Tikrasis prietaisas, kuris jaučia jutimą, yra integruotas į „MakerBit“. Kontaktiniai taškai yra tiesiog auskarų stulpai, tokie kaip tie, kurie parduodami amatų reikmenų parduotuvėse.

„MakerBit“jaučia, kai kas nors paliečia lietimo tašką. Dėl to auskarai veikia kaip jutikliai. „MakerBit“nurodo jūsų kodą, kuris jutiklis buvo paliestas. Tai vadinama jutiklinio jutiklio įvykiu.

Kodas gali reaguoti į jutiklinių jutiklių įvykius specialiais blokais, vadinamais įvykių tvarkytojais.

Žiūrėdami į šioje pamokoje pateiktą kodo pavyzdį, pažiūrėkite, ar atpažįstate prisilietimo įvykių tvarkytojus.

6 žingsnis: šviesos diodas

„MakerBit+R“pradiniame rinkinyje yra juostiniai kabeliai su jau sumontuotais šviesos diodais. Tai tikrai paprasta naudoti.

Pasirinkite kabelį su raudonais šviesos diodais.

Tada suraskite didelį, juodą lizdą „MakerBit+R“, kuris yra arčiausiai mėlyno lizdo. Šis juodas lizdas turi kaiščius, pažymėtus nuo P11 iki P16.

Į šį lizdą įstumkite juostelės juostelės kabelį.

Patikrinkite juostos kabelio kraštus. Raskite pusę, kurios išorėje yra ruda viela.

Ši ruda viela eina į šviesos diodą, valdomą kaiščiu P16. Jūsų kodas naudos šį šviesos diodą, kad praneštų, kai baigsis atgalinis skaičiavimas.

Padarykite nedidelę skylę kartone ar dėžutėje, kad tilptų šviesos diodas. Stumkite šviesos diodą iš galo, tada pritvirtinkite juostele.

Jums gali tekti lengvai nulupti rudos ir raudonos spalvos laidų porą nuo juostos kabelio šono, kol pakankamai atlaisvinsite laidą, kad jis būtų lankstus.

7 žingsnis: išorinė baterija

Paruoškite akumuliatorių ir akumuliatoriaus jungtį. Baterija gali padaryti laikmatį nešiojamą!

Galite įjungti 9 voltų bateriją į apvalų išorinį „MakerBit“maitinimo lizdą, kad įjungtumėte laikmatį, kai jis nėra prijungtas prie kompiuterio.

LCD ekranui ir MP3 grotuvui iš tikrųjų reikalinga didesnė akumuliatoriaus įtampa.

Pabandykite prijungti akumuliatorių, kad pamatytumėte, ar jis įjungia „MakerBit“ir „micro: bit“lemputes.

8 veiksmas: įdėkite laikmatį į dėžutę

Iš naujo suplanuota kartoninė dėžutė gali būti puikus laikmačio korpusas.

Tam gali prireikti šiek tiek klijų, šiek tiek statybinio popieriaus ir šiek tiek vaizduotės.

Nuotraukoje parodyta viskas, kas įdėta į dėžutę.

9 veiksmas: skambinkite „Bugle“skambučiu MP3 grotuve

Šioje nuorodoje internete yra labai graži armijos klaidų skambučių kolekcija.

Autorius atsisiuntė MP3 garso failą iš klaidos, grojančios „Mess Call“, kad kariai žinotų, kad maistas paruoštas. Tai atrodė geras pasirinkimas virtuvės laikmačiui.

Šiam projektui iliustruotą MP3 rinkinį buvo galima įsigyti pasirinktinai iš „MakerBit.com“. Į komplektą įeina MP3 grotuvas, „microSD“atminties kortelė, atminties kortelės USB adapteris, sustiprintas garsiakalbis ir garsiakalbio įkrovimo laidas.

Raskite „microSD“kortelę ir įdėkite ją į USB adapterį. Prijunkite tai prie kompiuterio. Sukurkite aplanką pavadinimu „04“. Tai yra nulis-keturi. Atidarykite aplanką.

Šiame aplanke išsaugokite MP3 failą, kurį norite leisti laikmatis. Pakeiskite failo pavadinimą, kad jis prasidėtų 3 skaitmenų skaičiumi. Pavyzdžiui, „001_MessCall.mp3“.

Išimkite atminties kortelę ir adapterį iš kompiuterio. Išimkite atminties kortelę iš adapterio. Įdėkite kortelę į MP3 grotuvą. Stumkite jį į imtuvą, kol jis užsifiksuos ir liks.

Laikmačio kodas gali pasirinkti ir paleisti norimą failą pagal aplanko numerį ir failo numerį. Šiame pavyzdyje tai būtų aplankas #4 ir failas #1.

Laikmačiu galite atkurti daugybę skirtingų MP3 garso failų, išsaugodami juos „microSD“kortelėje taip: 2 skaitmenų aplankuose, kuriuose failų pavadinimai prasideda 3 skaitmenų skaičiais.

10 žingsnis: paimkite kodą

Naudodami „MakeCode“kodą paimsite ir įdėsite į „micro: bit“.

„MakeCode“yra pagrįsta naršykle ir prieinama internete nemokamai. Jie sukūrė jį specialiai „micro: bit“. Jis veikia su daugeliu šiuolaikinių žiniatinklio naršyklių, kurios veikia „ChromeBooks“, „Mac“, „Windows“ir net kai kuriuose „Linux“kompiuteriuose.

Spustelėkite šią nuorodą, kad naršyklėje atidarytumėte „MakeCode“.

Tikrasis šio projekto kodas bus automatiškai įvestas, kad galėtumėte dirbti.

Jūsų ekranas turėtų atrodyti taip, kaip parodyta žemiau.

11 veiksmas: įkelkite kodą į „Micro:“bitą

Žemiau esančių paveikslėlių kampuose yra skaičiai, kurie padės jums atlikti procesą.

1. Prijunkite „micro: bit“prie kompiuterio USB kabeliu.
2. Patikrinkite kompiuterio failų sistemą, ar saugojimo įrenginių sąraše rodomas MICROBIT. Nuotrauka su šiuo straipsniu atrodo taip, kaip atrodo „Chromebook“.
3. „MakeCode“spustelėkite mygtuką Išsaugoti. Nuotraukoje rodoma rodyklė, nukreipta į mygtuką.
4. Jūsų kompiuteris paklaus, kur norite išsaugoti programą. Eikite į MICROBIT saugojimo įrenginį ir atidarykite jį. Spustelėkite mygtuką Išsaugoti.
5. Įkėlus kodą, „micro: bit“lemputė greitai mirksės. Kompiuterio ekrane gali pasirodyti pranešimai, kuriuose pasakojama apie pažangą. Kai įkėlimas bus baigtas, išimkite MICROBIT įrenginį iš savo failų sistemos. Tada atjunkite USB kabelį.
6. Prijunkite akumuliatorių prie „MakerBit“. Mėgaukitės savo laikmačiu!

Beje, galite pasirinkti išsaugoti kodą savo kompiuteryje, tada įkelti jį, nuvilkdami failo kopiją į „micro: bit“.

Papildomo veiksmo pranašumas yra tas, kad galite iš kompiuterio importuoti kodo failą atgal į „MakeCode“, bet ne iš „micro: bit“.

12 žingsnis: išstudijuokite kodą

Atidarykite „MakeCode“naršyklėje su įkeltu laikmačio kodu, kaip nurodyta 10 veiksme.

Padėkite kompiuterio pelės žymeklį ant kodo bloko ir leiskite jam trumpam pailsėti.

Bus rodomas mažas pranešimas, kuriame bus pateikta informacija apie bloką.

Ar galite sekti įvykių seką? Patarimas: jis prasideda „įjungimo“bloke. Tada jis pereina prie bloko, pavadinto „clearTheTimer“. Po to jis šokinėja į bloką, pavadintą „amžinai“. Kas nutiks po to?

Pabandykite paliesti laikmačio mygtukus, kol studijuojate kodą.

Kurios kodo dalys suaktyvinamos palietus mygtuką? Kodėl? Ar galite nuspėti, ką darys mygtukas, žiūrėdamas į kodą?

Išmokti skaityti yra esminė mokymosi rašyti dalis. Studentai, mokantys rašyti kodą, gali būti naudingi skaitydami kitų žmonių parašytą kodą.

Geras būdas patikrinti savo žinias apie kodavimą gali būti ką nors pakeisti laikmačio kode.

Numatykite, kaip pakeitimas paveiks laikmačio veikimą. Tada įkelkite pakeistą kodą į „micro: bit“ir pažiūrėkite, kas atsitiks!

Tikriausiai padarysite klaidų. Tai yra gerai. Visi daro. Beveik kiekvienas kodavimo projektas praeina fazę, vadinamą derinimu, o tai iš esmės reiškia klaidų paiešką ir taisymą.

Visada galite pradėti nuo kodo, kuris, kaip žinote, veiks. Tiesiog spustelėkite 10 veiksmo nuorodą, kad vėl atsisiųstumėte kodą.

13 žingsnis: dažniausiai užduodami klausimai

Kodėl kodas yra padalintas į dalis?

Kiekviena dalis atlieka tik vieną užduotį.

Kiekvienos užduoties kodas rašomas tik vieną kartą.

Dalys turi aprašomuosius pavadinimus, padedančius žmonėms perskaityti kodą.

Laikmatis aktyvuoja kodo dalį pagal pavadinimą, kai jam reikia atlikti užduotį, kurią atlieka kodo dalis. Tai vadinama „vadinimu“„procedūra“.

Kaip skaičiavimas įgalina laikmatį veikti?

Laikmatis naudoja skaičiavimą trimis skirtingais būdais.

Pridėkite laiko, kai naudotojas paliečia jutiklinį tašką, kad nustatytų laikmatį. Atimkite laiką po to, kai naudotojas paliečia jutiklinį tašką, kad paleistų laikmatį. Konvertuokite sekundžių skaičių į valandas, minutes ir sekundes. „Amžinai“procedūra naudoja atimtį, kad laikas būtų matuojamas dviem būdais.

Patikrinkite „micro: bit“, kad sužinotumėte, kada praėjo viena sekundė. Po kiekvienos sekundės atimkite 1 iš atgalinio skaičiavimo, kol atgalinis skaičiavimas pasieks nulį. „AddSeconds“procedūra naudoja papildymą, kad padidintų atgalinį laiką, kai vartotojas kelias valandas, minutes ar sekundes paspaudžia vieną iš jutiklinių kaiščių.

„ShowTimeRemaining“procedūra naudoja sveikųjų skaičių padalijimą, kad atgalinis laikas būtų paverstas žmogui lengviau suprantamu laiko rodiniu.

Kokie kiti kodavimo būdai naudojami kode?

Aprašomieji kintamųjų pavadinimai padeda žmonėms suprasti, kaip kodas valdo tam tikrus faktus.

Kintamasis yra tiesiog pavadinimas, pridedamas prie fakto, kad „micro: bit“saugo jo atmintyje.

Faktai leidžia laikmačiui sekti, ką vartotojas nori.

Procedūra gali pakeisti kintamojo reikšmę. Nauja vertė gali būti naudojama kitoje procedūroje.

Logikos blokai įvertina tikrus ar melagingus faktus. Taip laikmatis gali nustatyti teisingą veiksmą, remdamasis faktais.

Tikras ar klaidingas faktas gali būti dviejų skaičių palyginimo rezultatas. Ar skaičiai vienodi? Ar vienas skaičius didesnis už kitą? Arba mažiau?

Kodas taip pat gali prie kintamojo pridėti faktinę true arba false reikšmę.

Procedūra gali pakeisti teisingo ar klaidingo kintamojo vertę, kad pakeistų kitos procedūros veikimą. Taip šio kodo T5 įvykių tvarkytojas išjungia aliarmą pagal procedūrą, pavadintą soundTheAlarm.

Loginiai blokai gali būti paprasti: jei vertė ar palyginimas yra teisingi, darykite ką nors; kitaip nedaryk nieko.

Loginiai blokai gali būti sudėtingi: jei vertė ar palyginimas yra teisingi, atlikite vieną dalyką; kitaip (reiškia kitaip) darykite kitaip.

Loginių blokų viduje gali būti „įdėti“kiti loginiai blokai.

Kartais, norint įvertinti faktą ir pasirinkti tinkamą veiksmą, reikia kelių loginių blokų iš eilės.

Kodėl „amžinai“bloke naudojamas skaičius 995?

Kodas naudoja 995, kad praneštų, kada praėjo viena sekundė.

„Micro: bit“automatiškai padidina kintamąjį „veikimo laikas“maždaug 1 000 kartų per sekundę. Tai nėra tiksliai 1 000, bet arti.

Eksperimentas su tikruoju „micro: bit“, naudojamas šiam pavyzdžiui sukurti, nustatė, kad jis vidutiniškai buvo arčiau 995.

Šis kodas atitinka stebimą vidurkį. Jis laukia, kol veikimo laiko vertė padidės 995, prieš pradedant loginius blokus ir atimant vieną sekundę iš atgalinės atskaitos.

Kaip suplanuotumėte eksperimentą, kad sužinotumėte, kaip greitai jūsų „micro: bit“atnaujina veikimo laiko kintamąjį? Kiek laiko turėsite atlikti eksperimentą, kad būtumėte tikri savo atradimu?

Jūs esate savo laikmačio inžinierius. Tai reiškia, kad jūs vienintelis galite nuspręsti, ar pakeitus 995 į kitą vertę jūsų laikmatis taptų tikslesnis.

Kaip būtų galima pakeisti laikmatį, kad jis veiktų kitaip, pakeisdamas tik kodą?

Jei surinkti komponentai išliks tie patys, keli kodo pakeitimai gali pakeisti laikmatį į kitą produktą.

Chronometras

„Start-Stop“jutiklinis jutiklis veiktų taip, kaip tikėtasi. „Clear“jutiklinis jutiklis taip pat būtų.

Jutikliniai jutikliai valandoms, minutėms ir sekundėms nebūtų reikalingi.

„Amžinai“procedūra pasikeistų skaičiuoti aukštyn, o ne žemyn.

Išplėstinė modifikacija būtų matuoti ir rodyti laiką 1/10 sekundės žingsniais.

Stalo laikrodis

„Start-Stop“jutiklinis jutiklis veiktų kaip „Set“mygtukas.

Lietimo jutikliai valandas, minutes ir sekundes veiktų taip, kaip tikėtasi, be jokių pakeitimų.

„Amžinai“procedūrą reikėtų skaičiuoti aukštyn, o ne žemyn.

Be to, „amžinai“procedūrai reikėtų apskaičiuoti, kad vidurnaktį „nuvirtų iki nulio“.

„Clear“jutiklinio jutiklio nereikėtų. Tačiau jam gali būti suteikta nauja funkcija.

Išplėstinė modifikacija gali būti naudoti tą jutiklinį jutiklį kaip režimo pasirinkimo valdiklį. Perjunkite 24 valandų karinio stiliaus ekraną į įprastą 12 valandų ekraną su rytais ir po pietų. pridėtas prie ekrano.

Žadintuvas

Tokiu atveju „Clear“jutiklinis jutiklis gali būti pakeistas į „Alarm“valdiklį.

Norint sekti naujus faktus, gali prireikti daugiau kintamųjų, pvz., Kada skambėti, ir ar vartotojas įjungė ar išjungė aliarmą.

Būtų įdomu pamatyti, kaip skirtingi studentai gali skirtingai priimti šį pakeitimą.

Kontroliuoti pasaulį

Per „MakerBit“galima pridėti daugiau jutiklių, kad laikrodis galėtų aptikti tokius įvykius kaip judėjimas, triukšmas ar durų atidarymas ir uždarymas.

Laikrodis gali nuspręsti skambėti, jei įvykiai aptinkami tam tikru laikotarpiu.

Panašiai laikrodis gali būti naudojamas įjungti arba išjungti išorinius įrenginius pagal laiką. Vienas iš pavyzdžių gali būti elektroninis durų užraktas, prijungtas prie „MakerBit“kaiščio.