Izveidojiet virtuves taimeri ar MakerBit: 13 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Šis projekts pēta, kā darbojas virtuves taimeris - izveidojot to!

Ilgu laiku lielākā daļa noderīgo ierīču bija mehāniskas. Bērni varēja izjaukt lietas, lai redzētu iekšējās daļas un izpētītu, kā tās pārvietojas.

Mūsdienu elektroniskie sīkrīki, piemēram, virtuves taimeris, ir atšķirīgi. Daļas ir pārāk sīkas, lai tās redzētu, un tās nekustas. Mainiet stratēģiju. Tā vietā, lai to izjauktu, lai redzētu, kā tas darbojas, salieciet to kopā!

Šī nodarbība palīdzēs jums iepazīties ar trim digitālā taimera pamata daļām:

1. sastāvdaļas,
2. savienojumi,
3. kods.

Ierīcei būs pogas, lai iestatītu laiku un sāktu atpakaļskaitīšanu.

Tas parādīs atlikušo laiku un sniegs signālus, kad atpakaļskaitīšana ir pabeigta.

Signāli var ietvert ziņojumu displejā, mirgojošu gaismu vai multividi, piemēram, iepriekš ierakstītu dziesmu.

Iedomājieties taimeri, kas izpūš zvanu!

Studenti, kas pabeiguši visas šī projekta aktivitātes, varēs darīt vairākas lietas.

• Salieciet elektroniskos komponentus interaktīvā ierīcē.
• Rakstiet uz notikumiem balstītu kodu, lai mijiedarbotos ar lietotāja ievadēm un komandām.
• Uzrakstiet kodu, lai precīzi izmērītu laiku.
• Rakstiet kodu, lai mainītu reālās pasaules displeju, pamatojoties uz laika izmaiņām.
• Iekļaujiet multivides ierīces, lai radītu skaņas, pamatojoties uz laika izmaiņām.
• Paskaidrojiet, kā skaitļošana ļauj iedarbināt taimeri.

1. darbība: apkopojiet komponentus

MakerBit+R sākuma komplekts no 1010 Technologies. Lielākā daļa komponentu, kas jums būs nepieciešami šim projektam, ir iekļauti sākuma komplektā. Tajos ietilpst:

• BBC mikro: bitu mikrokontrolleris
• MakerBit+R izstrādes platforma
• USB kabelis, lai savienotu micro: bit MakerBit ar datoru.
• 9 voltu akumulators un akumulatora savienotājs MakerBit
• Pieskāriena punkti, punktu turētāji un gaismas diodes ar lentes kabeļiem, kas savienoti ar MakerBit
• Grove savienotāji LCD displejam un mp3 atskaņotājam. Šiem savienotājiem ir balts spraudnis vienā galā un četras atsevišķas kontaktligzdas otrā galā.

Papildu priekšmeti.

Tālāk minētie komponenti nav iekļauti MakerBit sākuma komplektā, bet tos var iegādāties atsevišķi no MakerBit.com, Amazon un daudzām citām tirdzniecības vietām.

LCD displejs, kas darbojas ar I2C, piemēram, šis.

Papildu mp3 atskaņotājs un skaļrunis, piemēram, šis komplekts.

Neliela kartona kaste vai kartona gabals.

2. darbība: izveidojiet savienojumus

MakerBit nodrošina savienojumus vairākiem dažādiem komponentiem, kurus var kontrolēt jūsu kods.

Katrā no šīm darbību sērijām ir paskaidrots, kā savienot vienu no komponentiem ar MakerBit.

Katram komponentam ir arī fotoattēls, kurā parādīts, kā tas tiek savienots.

Sākuma komplektā atrodiet micro: bit un MakerBit+R ierīces. Pievienojiet micro: bit MakerBit, kā parādīts fotoattēlos.

3. darbība: LCD displejs

Atrodiet I2C ligzdu MakerBit+R. Paskaties uz to cieši. Tam ir četras sīkas tapas. Katram no tiem ir etiķete:

• GND,
• +5 V,
• SDA un
• SCL.

Katrai no tapām ir jābūt savienotai ar tapu LCD displejā ar tādu pašu etiķeti.

Ņemiet vērā, ka LCD ekrānā tapu, kas atbilst +5 V, var apzīmēt ar VCC.

Iespiediet balto Grove kontaktdakšu MakerBit+R ligzdā I2C. Ievērojiet stieples krāsu, kas sakrīt ar GND tapu. Parasti tas ir melns vads.

Piespiediet šī vada otru galu uz LCD GND tapas.

Dariet to pašu ar atlikušajiem trim vadiem.

Apstājieties un uz brīdi apskatiet savienojumus. Pārliecinieties, ka katrs vads iet starp tapām, kurām ir viena etiķete.

Izgrieziet kartonā vai kastē LCD ekrāna izmēra caurumu. Uzstādiet LCD ekrānu aiz kartona (kastes iekšpusē) ar elektrisko izolācijas lenti.

4. solis: MP3 atskaņotājs un skaļrunis

Pievienojiet Grove kontaktdakšu MakerBit+R analogā kontaktligzdā. Šai kontaktligzdai ir četras sīkas tapas ar apzīmējumu GND, +3.3V, A1 un A0. Piespiediet vadu pārējos galus uz MP3 atskaņotāja tā, lai katrs vads savienotu divas tapas, kas atbilst šādā veidā:

MakerBit MP3

GND GND

+3.3V VCC

A1 TX

A0 RX

Pievienojiet pastiprinātu skaļruni MP3 atskaņotājam, izmantojot austiņu ligzdu. Jūsu kods var izmantot MP3 atskaņotāju, lai atskaņotu iepriekš ierakstītu audio celiņu, kad laika atskaite ir pabeigta.

MakerBit.com piegādātajam skaļrunim ir uzlādējams iekšējais akumulators un ieslēgšanas / izslēgšanas slēdzis. Pārbaudiet, vai akumulators ir uzlādēts un slēdzis ir ieslēgts, kad vēlaties atskaņot jūsu melodiju.

5. darbība. Pieskarieties Sensori

Paskatieties uz gaiši pelēko kontaktligzdu MakerBit+R. Tas satur duci tapas ar marķējumu T5 līdz T16.

Sākuma komplektā atrodiet lentes kabeli, kuram ir gaiši pelēks kontaktdakša, kas atbilst kontaktligzdai. Lentes kabeļa otrā galā esošajiem vadiem ir atsevišķas, melnas vai baltas kontaktligzdas.

Atrodiet sarkano vadu kabeļa pusē, kas atrodas vistuvāk kontaktligzdas T5 pusei.

Šajā projektā tiek izmantota šī sarkanā stieple un četri vadi blakus: brūna, melna, balta un pelēka.

Sākuma komplektā atrodiet saskares punktus un punktu turētājus.

Piespiediet skārienjutīgos sensorus piecu vadu kontaktligzdās, kuras identificējāt iepriekšējā solī.

Vadi un pieskārienu sensori sakrīt ar taimera funkcijām šādā veidā:

Sarkanais vads = T5 sensors = Sākt/apturēt taimeri

Brūns vads = T6 sensors = Pievienojiet stundas

Melns vads = T7 sensors = Pievienojiet minūtes

Balts vads = T8 sensors = Pievienojiet sekundes

Pelēks vads = T9 sensors = Notīriet taimeri

Mazliet kartona var palīdzēt noturēt skārienpunktus šķirtā rindā. Vēl labāk, uzstādiet tos uz kastes. Punktu turētāji var palīdzēt cieši turēt saskares punktus. Ja kartons ir biezs, jums, iespējams, būs jāsamazina punktu turētāja garums. MakerBit.com piedāvā pamācību par saskares punktu uzstādīšanu šajā saitē.

Pēc pieskāriena sensoru uzstādīšanas uz kastes vai kartona, marķējiet katru no tiem ar funkciju, ko tā veic.

Projektā kā sensori tiek izmantoti skārienpunkti. Kods tos sauc par pieskāriena sensoriem. Pieskāriena punkti un pieskārienu sensori ir divi vienas un tās pašas lietas nosaukumi, tāpēc šajā nodarbībā tiks izmantoti abi nosaukumi.

Faktiskā ierīce, kas uztver pieskārienu, ir iebūvēta MakerBit. Kontaktpunkti ir vienkārši auskari, piemēram, tie, kas tiek pārdoti amatniecības preču veikalos.

MakerBit jūt, kad kāds pieskaras pieskāriena punktam. Tas ļauj auskariem darboties kā sensoriem. MakerBit paziņo jūsu kodam, kurš sensors tika pieskāries. To sauc par pieskāriena sensora notikumu.

Kods var reaģēt uz pieskārienu sensoru notikumiem ar īpašiem blokiem, kurus sauc par notikumu apstrādātājiem.

Apskatot šajā nodarbībā sniegto koda piemēru, pārbaudiet, vai varat atpazīt notikumu apstrādātājus pieskāriena notikumiem.

6. darbība: LED

MakerBit+R sākuma komplekts nodrošina lentes kabeļus ar jau instalētām gaismas diodēm. Šīs ir patiešām viegli lietojamas.

Izvēlieties kabeli ar sarkanām gaismas diodēm.

Pēc tam atrodiet MakerBit+R lielo, melno kontaktligzdu, kas ir vistuvāk zilajai kontaktligzdai. Šai melnajai ligzdai ir tapas, kas apzīmētas no P11 līdz P16.

Ievietojiet lentes kabeļa melno spraudni šajā kontaktligzdā.

Pārbaudiet lentes kabeļa malas. Atrodiet pusi, kuras ārpuse ir brūna stieple.

Šis brūnais vads nonāk gaismas diodē, ko kontrolē tapas numurs P16. Jūsu kods izmantos šo LED, lai signalizētu, kad atpakaļskaitīšana ir beigusies.

Izveidojiet nelielu caurumu kartonā vai kastē, lai tas atbilstu gaismas diodei. Nospiediet gaismas diodi no aizmugures, pēc tam nostipriniet to ar lenti.

Jums, iespējams, vajadzēs viegli mizot brūno+sarkano vadu pāri no lentes kabeļa sāniem, līdz esat pietiekami atslābinājis vadu, lai tas būtu elastīgs.

7. darbība: ārējais akumulators

Sagatavojiet akumulatoru un akumulatora savienotāju. Akumulators var padarīt jūsu taimeri pārnēsājamu!

Jūs varat pievienot 9 voltu akumulatoru apaļajai ārējai kontaktligzdai MakerBit, lai ieslēgtu taimeri, kad tas nav pievienots datoram.

LCD displejam un MP3 atskaņotājam faktiski ir nepieciešams augstāks spriegums, ko nodrošina akumulators.

Mēģiniet pievienot akumulatoru, lai redzētu, vai tas aktivizē MakerBit un micro: bit gaismas.

8. solis: ievietojiet taimeri kastē

Pārveidota kartona kārba var padarīt taimeri jauku korpusu.

Tam var būt nepieciešams mazliet līmes, nedaudz celtniecības papīra un nedaudz iztēles.

Attēlā redzams viss, kas ievietots kastē.

9. darbība: zvaniet uz MP3 atskaņotāju

Šajā saitē tiešsaistē ir pieejama ļoti jauka armijas bugle zvanu kolekcija.

Autors lejupielādēja MP3 audio failu ar bugle, kas atskaņo “Mess Call”, kas ļauj karavīriem zināt, ka ēdiens ir gatavs. Tas šķita laba izvēle virtuves taimerim.

Šim projektam ilustrētais MP3 komplekts bija pieejams kā papildu pirkums vietnē MakerBit.com. Komplektā ietilpst MP3 atskaņotājs, microSD atmiņas karte, USB adapteris atmiņas kartei, pastiprināts skaļrunis un skaļruņa uzlādes vads.

Atrodiet microSD karti un ievietojiet to USB adapterī. Pievienojiet to datoram. Izveidojiet mapi ar nosaukumu “04”. Tas ir nulle četri. Atveriet mapi.

Saglabājiet šajā mapē MP3 failu, kuru vēlaties atskaņot ar taimeri. Mainiet faila nosaukumu, lai tas sāktos ar trīsciparu skaitli. Piemēram, “001_MessCall.mp3”.

Izņemiet no datora atmiņas karti un adapteri. Izņemiet atmiņas karti no adaptera. Ievietojiet karti MP3 atskaņotājā. Bīdiet to uztvērējā, līdz tas noklikšķ un nofiksējas vietā.

Taimera kods var izvēlēties un atskaņot vēlamo failu, pamatojoties uz mapes numuru un faila numuru. Šajā piemērā tā būtu mape #4 un fails #1.

Taimerī varat atskaņot daudz un dažādus MP3 audio failus, saglabājot tos microSD kartē šādā veidā: divciparu mapēs ar failu nosaukumiem, kas sākas ar 3 ciparu cipariem.

10. darbība: paņemiet kodu

Jūs izmantosit MakeCode, lai paņemtu kodu un ievietotu to savā micro: bit.

MakeCode ir balstīts uz pārlūkprogrammu un pieejams tiešsaistē bez maksas. Viņi to īpaši izstrādāja micro: bit. Tas darbojas ar daudzām modernām tīmekļa pārlūkprogrammām, kas darbojas operētājsistēmā ChromeBooks, Mac, Windows un pat dažos Linux datoros.

Noklikšķiniet uz šīs saites, lai pārlūkprogrammā atvērtu MakeCode.

Faktiskais šī projekta kods tiks automātiski ievadīts, lai jūs varētu strādāt.

Jūsu ekrānam vajadzētu izskatīties zemāk redzamajā attēlā.

11. darbība: augšupielādējiet kodu savā Micro: bitā

Tālāk redzamo attēlu stūros ir cipari, lai palīdzētu jums šajā procesā.

1. Pievienojiet micro: bit datoram, izmantojot USB kabeli.
2. Pārbaudiet datora failu sistēmu, lai redzētu, vai MICROBIT tiek parādīts jūsu atmiņas ierīču sarakstā. Fotoattēls ar šo rakstu ir tas, kā tas izskatās Chromebook datorā.
3. Noklikšķiniet uz pogas Saglabāt vietnē MakeCode. Fotoattēlā redzama bultiņa, kas norāda uz pogu.
4. Jūsu dators jautās, kur vēlaties saglabāt programmu. Dodieties uz MICROBIT atmiņas ierīci un atveriet to. Noklikšķiniet uz pogas Saglabāt.
5. Koda augšupielādes laikā mikro: bita lampiņa ātri mirgos. Datora ekrānā var parādīties ziņojumi, kas stāsta par progresu. Kad augšupielāde ir pabeigta, izņemiet MICROBIT ierīci no failu sistēmas. Pēc tam atvienojiet USB kabeli.
6. Pievienojiet akumulatoru MakerBit. Izbaudiet savu taimeri!

Starp citu, jūs varat izvēlēties kodu saglabāt datorā un pēc tam augšupielādēt, velkot faila kopiju uz micro: bit.

Papildu soļa priekšrocība ir tā, ka jūs varat importēt koda failu atpakaļ MakeCode no sava datora, bet ne no micro: bit.

12. solis: izpētiet kodu

Atveriet MakeCode pārlūkprogrammā ar ielādētu taimera kodu, kā norādīts 10. darbībā.

Novietojiet datora peles rādītāju uz koda bloka un ļaujiet tam īslaicīgi atpūsties.

Parādīsies neliels ziņojums ar informāciju par bloku.

Vai varat sekot notikumu secībai? Padoms: tas sākas blokā “ieslēgt”. Tad tas pāriet uz bloku ar nosaukumu “clearTheTimer”. Pēc tam tas pāriet uz bloku ar nosaukumu “uz visiem laikiem”. Kas notiek pēc tam?

Mēģiniet pieskarties taimera pogām, kamēr pētāt kodu.

Kuras koda daļas, šķiet, aktivizējas, pieskaroties pogai? Kāpēc? Vai, aplūkojot kodu, varat paredzēt, ko poga darīs?

Mācīšanās lasīt ir būtiska rakstīšanas iemācīšanās sastāvdaļa. Studenti, kuri mācās rakstīt kodu, var gūt labumu, lasot citu cilvēku rakstīto kodu.

Labs veids, kā pārbaudīt savas zināšanas par kodēšanu, varētu būt kaut ko mainīt taimera kodā.

Paredziet, kā izmaiņas ietekmēs taimera darbību. Pēc tam augšupielādējiet mainīto kodu micro: bit un redziet, kas notiek!

Jūs, iespējams, pieļausit kļūdas. Tas ir ok. To dara visi. Gandrīz katrs kodēšanas projekts iziet fāzi, ko sauc par atkļūdošanu, kas būtībā nozīmē kļūdu atrašanu un labošanu.

Jūs vienmēr varat sākt no jauna ar kodu, par kuru zināt, ka tas darbosies. Vienkārši noklikšķiniet uz saites 10. darbībā, lai vēlreiz lejupielādētu kodu.

13. darbība. Biežāk uzdotie jautājumi

Kāpēc kods ir sadalīts daļās?

Katra daļa veic tikai vienu uzdevumu.

Katra uzdevuma kods tiek rakstīts tikai vienu reizi.

Daļām ir aprakstoši nosaukumi, lai palīdzētu cilvēkiem nolasīt kodu.

Taimeris aktivizē koda daļu pēc nosaukuma, kad tai ir jādara uzdevums, ko veic koda daļa. To sauc par “procedūras izsaukšanu”.

Kā skaitļošana ļauj iedarbināt taimeri?

Taimeris izmanto aprēķinus trīs dažādos veidos.

Pievienojiet laiku, kad lietotājs pieskaras pieskāriena punktam, lai iestatītu taimeri. Atņemiet laiku pēc tam, kad lietotājs pieskaras pieskāriena punktam, lai iedarbinātu taimeri. Pārveidojiet sekunžu skaitu stundās, minūtēs un sekundēs. Procedūra “uz visiem laikiem” izmanto atņemšanu, lai izmērītu laiku divos veidos.

Pārbaudiet micro: bit, lai pateiktu, kad pagājusi viena sekunde. Pēc katras sekundes atņemiet 1 no atpakaļskaitīšanas, līdz atskaite sasniedz nulli. Procedūrā “addSeconds” tiek izmantota papildināšana, lai palielinātu atpakaļskaitīšanu pēc tam, kad lietotājs stundām, minūtēm vai sekundēm nospiež kādu no skārientaustiņiem.

Procedūrā “showTimeRemaining” tiek izmantots veselu skaitļu dalījums, lai atpakaļskaitīšanu pārveidotu par laika displeju, kas cilvēkam ir vieglāk saprotams.

Kādas citas kodēšanas metodes tiek izmantotas kodā?

Aprakstošie mainīgo nosaukumi palīdz cilvēkiem saprast, kā kods pārvalda noteiktus faktus.

Mainīgais ir vienkārši nosaukums, kas pievienots faktam, ka micro: bit saglabā tā atmiņā.

Fakti ļauj taimerim izsekot tam, ko lietotājs vēlas.

Procedūra var mainīt mainīgajam pievienoto vērtību. Jauno vērtību var izmantot citā procedūrā.

Loģikas bloki novērtē patiesus vai nepatiesus faktus. Tādā veidā taimeris, pamatojoties uz faktiem, var noteikt pareizo darbību.

Patiess vai nepatiess fakts var būt divu skaitļu salīdzināšanas rezultāts. Vai skaitļi ir vienādi? Vai viens skaitlis ir lielāks par otru? Vai mazāk?

Kods mainīgajam var pievienot arī patiesu vai nepatiesu vērtību.

Procedūra var mainīt patiesa vai nepatiesa mainīgā vērtību, lai mainītu citas procedūras darbību. Tādā veidā T5 notikumu apstrādātājs šajā kodā izslēdz trauksmi procedūrā ar nosaukumu soundTheAlarm.

Loģiskie bloki var būt vienkārši: ja vērtība vai salīdzinājums ir patiess, tad dariet kaut ko; pretējā gadījumā nedariet neko.

Loģiskie bloki var būt sarežģīti: ja vērtība vai salīdzinājums ir patiess, tad dariet vienu; citādi (tas nozīmē citādi), dariet citādi.

Loģisko bloku iekšpusē var būt “ligzdoti” citi loģikas bloki.

Dažreiz, lai novērtētu faktu un izvēlētos pareizo darbību, ir nepieciešama virkne vairāku loģikas bloku pēc kārtas.

Kāpēc blokā “uz visiem laikiem” tiek izmantots numurs 995?

Kods izmanto 995, lai norādītu, kad ir pagājusi viena sekunde.

Mikro: bits automātiski palielina mainīgo ar nosaukumu "darbības laiks" aptuveni 1 000 reizes sekundē. Tas nav tieši 1 000, bet tuvu.

Eksperimentā ar faktisko mikro: bitu, kas tika izmantots, lai izveidotu šo piemēru, tika konstatēts, ka tas ir vidēji tuvāks 995.

Šis kods atbilst novērotajam vidējam. Tas gaida, līdz darbības laika vērtība palielināsies par 995, pirms sāk loģiskos blokus, lai no atskaites atskaitītu vienu sekundi.

Kā jūs izstrādātu eksperimentu, lai atklātu, cik ātri jūsu micro: bit atjaunina darbības laika mainīgo? Cik ilgi jums vajadzētu veikt eksperimentu, lai justos pārliecināts par savu atklājumu?

Jūs esat sava taimera inženieris. Tas nozīmē, ka tikai jūs varat izlemt, vai, mainot 995 uz citu vērtību, jūsu taimeris būtu precīzāks.

Kā taimeri varētu mainīt, lai darītu kaut ko citu, mainot tikai kodu?

Saglabājot samontētos komponentus nemainīgus, dažas koda izmaiņas var pārveidot taimeri par citu produktu.

Hronometrs

Pieskāriena sensors “Start-Stop” darbosies, kā paredzēts. Arī “Skaidrs” pieskāriena sensors būtu.

Pieskārienu sensori stundām, minūtēm un sekundēm nebūtu nepieciešami.

Procedūra “uz visiem laikiem” tiktu mainīta uz augšu, nevis uz leju.

Uzlabota modifikācija būtu laika mērīšana un parādīšana ar 1/10 sekundes soli.

Galda pulkstenis

Pieskāriena sensors “Start-Stop” darbotos kā poga “Set”.

Skāriena sensori stundām, minūtēm un sekundēm darbosies, kā paredzēts, bez izmaiņām.

Procedūra “uz visiem laikiem” būtu jāskaita uz augšu, nevis uz leju.

Turklāt procedūrai “uz visiem laikiem” būtu nepieciešams aprēķins, lai pusnaktī “apgāztos līdz nullei”.

Skārienjutīgais sensors “Skaidrs” nebūtu vajadzīgs. Tomēr tam varētu piešķirt jaunu funkciju.

Uzlabota modifikācija varētu būt šī pieskāriena sensora izmantošana kā režīma izvēles vadīkla. Pārslēdzieties starp diennakts militāro displeju un parasto 12 stundu displeju ar plkst. pievienots displejam.

Modinātājs

Šādā gadījumā skārienjutīgo sensoru “Clear” var nomainīt uz “Alarm” vadību.

Lai varētu izsekot jauniem faktiem, piemēram, cikos jāskan modinātājs un vai lietotājs ir iespējojis vai atspējojis modinātāju, var būt nepieciešami citi mainīgie.

Būtu interesanti redzēt, kā dažādi studenti varētu dažādi pieiet šai modifikācijai.

Kontrolēt pasauli

Izmantojot MakerBit, var pievienot vairāk sensoru, lai pulkstenis varētu noteikt tādus notikumus kā kustība, troksnis vai durvju atvēršana un aizvēršanās.

Pulkstenis var izlemt izsaukt trauksmi, ja notikumi tiek atklāti noteiktā laika periodā.

Līdzīgi pulksteni var izmantot, lai iespējotu vai atspējotu ārējās ierīces, pamatojoties uz laiku. Viens piemērs varētu būt elektroniska durvju slēdzene, kas savienota ar MakerBit tapu.