Naredite časomer za kuhinjo z MakerBitom: 13 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Ta projekt raziskuje, kako deluje kuhinjski časomer - z izdelavo enega!

Že dolgo nazaj so bile najbolj uporabne naprave mehanske. Otroci bi lahko razstavili stvari, da bi videli dele v notranjosti in preučili, kako se gibljejo.

Sodobni elektronski pripomočki, kot je kuhinjski časovnik, so drugačni. Deli so premajhni, da bi jih videli, in se ne premikajo. Spremenite strategijo. Namesto da ga razstavite, da vidite, kako deluje, ga sestavite skupaj!

Ta lekcija vas vodi skozi tri osnovne dele digitalnega merilnika časa:

1. komponente,
2. povezave,
3. Koda.

Naprava bo imela gumbe za nastavitev časa in začetek odštevanja.

Prikazal bo preostali čas in dal signale, ko je odštevanje končano.

Signali lahko vključujejo sporočilo na zaslonu, utripajočo luč ali medije, na primer vnaprej posneto pesem.

Predstavljajte si časovnik, ki razstreli klic!

Študenti, ki zaključijo vse dejavnosti v tem projektu, bodo lahko naredili več stvari.

• Elektronske komponente sestavite v interaktivno napravo.
• Napišite kodo na podlagi dogodkov za interakcijo z uporabniškimi vnosi in ukazi.
• Napišite kodo za natančno merjenje časa.
• Napišite kodo, da spremenite prikaz v resničnem svetu glede na časovne spremembe.
• Vključite medijske naprave za ustvarjanje zvokov na podlagi časovnih sprememb.
• Pojasnite, kako izračun omogoča delovanje časovnika.

1. korak: Zberite komponente

Začetni komplet MakerBit+R iz 1010 Technologies. Večina komponent, ki jih boste potrebovali za ta projekt, je v Starter Kitu. Vključujejo:

• BBC mikro: bitni mikrokrmilnik
• MakerBit+R razvojna platforma
• USB kabel za povezavo mikro: bit MakerBita z računalnikom.
• 9-voltna baterija in priključek za baterijo za MakerBit
• Dotične točke, držala za točke in LED diode s trakovnimi kabli, priključenimi na MakerBit
• Priključki Grove za LCD zaslon in predvajalnik mp3. Ti priključki imajo na enem koncu bel vtič, na drugem pa štiri posamezne vtičnice.

Dodatni predmeti.

Naslednje komponente niso vključene v začetni komplet MakerBit, vendar jih je mogoče kupiti ločeno od MakerBit.com, Amazon in številnih drugih prodajaln.

LCD zaslon, ki deluje z I2C, kot je ta.

Izbirni predvajalnik mp3 in zvočnik, kot je ta komplet.

Majhna kartonska škatla ali kos kartona.

2. korak: vzpostavite povezave

MakerBit omogoča povezave za številne različne komponente, ki jih lahko nadzira vaša koda.

Vsak od naslednjih korakov razlaga, kako priključiti eno od komponent na MakerBit.

Za vsako komponento je tudi fotografija, ki prikazuje, kako se priklopi.

Poiščite naprave micro: bit in MakerBit+R v kompletu za zagon. Priključite micro: bit v MakerBit, kot je prikazano na fotografijah.

3. korak: LCD zaslon

Poiščite vtičnico I2C na MakerBit+R. Poglej natančno. Ima štiri drobne zatiče. Vsak ima oznako:

• GND,
• +5V,
• SDA in
• SCL.

Vsak od nožic mora biti povezan z nožico na LCD zaslonu z isto oznako.

Upoštevajte, da je na LCD -prikazovalniku pin, ki ustreza +5V, označen kot VCC.

Vtaknite beli Grove vtič v vtičnico I2C na MakerBit+R. Opazite barvo žice, ki je poravnana z zatičem GND. Običajno je črna žica.

Drugi konec te žice potisnite na zatič GND LCD -ja.

Enako naredite za preostale tri žice.

Ustavite se in za trenutek poglejte povezave. Prepričajte se, da je vsaka žica med parom nožic z isto oznako.

V kartonu ali škatli velikosti LCD zaslona izrežite luknjo. LCD -zaslon namestite za karton (znotraj škatle) z električnim izolacijskim trakom.

4. korak: MP3 predvajalnik in zvočnik

Priključite vtič Grove v analogno vtičnico na MakerBit+R. Ta vtičnica ima štiri majhne zatiče z oznako GND, +3,3 V, A1 in A0. Druge konce žic potisnite na predvajalnik MP3, tako da vsaka žica poveže dva zatiča, ki se ujemata na ta način:

MakerBit MP3

GND GND

+3,3 V VCC

A1 TX

A0 RX

Ojačani zvočnik povežite s predvajalnikom MP3 s priključkom za slušalke. Vaša koda lahko s predvajalnikom MP3 predvaja vnaprej posneti zvočni posnetek, ko je odštevanje končano.

Zvočnik MakerBit.com ima notranjo baterijo za ponovno polnjenje in stikalo za vklop / izklop. Ko želite, da predvaja vašo melodijo, preverite, ali je baterija napolnjena in ali je stikalo vklopljeno.

5. korak: Senzorji na dotik

Poglejte svetlo sivo vtičnico na MakerBitu+R. Vsebuje ducat zatičev z oznako T5 do T16.

V začetnem kompletu poiščite tračni kabel s svetlo sivim vtičem, ki ustreza vtičnici. Žice na drugem koncu trakovnega kabla imajo ločene, črne ali bele vtičnice.

Poiščite rdečo žico na strani kabla, ki je najbližje strani T5 vtičnice.

Ta projekt uporablja tisto rdečo žico in štiri žice poleg nje: rjavo, črno, belo in sivo.

V začetnem kompletu poiščite stične točke in nosilce točk.

Senzorje na dotik potisnite v vtičnice na petih žicah, ki ste jih identificirali v prejšnjem koraku.

Žice in senzorji na dotik se bodo tako ujemali s funkcijami časovnika:

Rdeča žica = senzor T5 = Zagon/ustavitev časovnika

Rjava žica = senzor T6 = Dodajte ure

Črna žica = senzor T7 = Dodajte minute

Bela žica = senzor T8 = Dodaj sekunde

Siva žica = senzor T9 = Počistite časovnik

Košček kartona lahko pomaga držati stične točke ločeno v vrsti. Še bolje, namestite jih na škatlo. Nosilci točk lahko pomagajo trdno držati stične točke. Če je vaš karton debel, boste morda morali obrezati dolžino držala. MakerBit.com ponuja vadnico o namestitvi stičnih točk na tej povezavi.

Po namestitvi senzorjev na dotik na škatlo ali karton označite vsakega s funkcijo, ki jo opravlja.

Projekt uporablja dodirne točke kot senzorje. Koda jih imenuje senzorji na dotik. Dotične točke in senzorji na dotik so dve imeni za isto stvar, zato bosta v tej lekciji uporabljeni obe imeni.

Dejanska naprava, ki zaznava dotik, je vgrajena v MakerBit. Dotične točke so preprosto uhani, kot so tisti, ki se prodajajo v trgovinah z ročno opremo.

MakerBit zazna, ko se nekdo dotakne stične točke. Uhani delujejo kot senzorji. MakerBit pove vaši kodi, katerega senzorja ste se dotaknili. To se imenuje dogodek senzorja dotika.

Koda se lahko odzove na dogodke senzorja dotika s posebnimi bloki, imenovanimi upravljavci dogodkov.

Ko pogledate primer kode, ki je priložen tej lekciji, preverite, ali lahko prepoznate upravljalce dogodkov za dogodke na dotik.

6. korak: LED

Začetni komplet MakerBit+R vsebuje tračne kable z že nameščenimi LED diodami. Ti so res enostavni za uporabo.

Izberite kabel z rdečimi LED diodami.

Nato na MakerBit+R, ki je najbližje modri vtičnici, poiščite veliko črno vtičnico. Ta črna vtičnica ima nožice z oznako P11 do P16.

Črni vtič trakovnega kabla potisnite v to vtičnico.

Preglejte robove trakovnega kabla. Poiščite stran, ki ima na zunanji strani rjavo žico.

Ta rjava žica gre do LED diode, ki jo upravlja pin P16. Vaša koda bo s to LED diodo signalizirala, ko se odštevanje konča.

V kartonu ali škatli naredite majhno luknjo, da se prilega LED. Potisnite LED od zadaj in jo pritrdite s trakom.

Morda boste morali rjav+rdeč par žic rahlo odlepiti stran od traku, dokler ne sprostite dovolj žice, da bo prilagodljiva.

7. korak: Zunanja baterija

Pripravite baterijo in priključek za baterijo. Baterija lahko naredi vaš časomer prenosni!

9-voltno baterijo lahko priključite v okroglo zunanjo vtičnico na MakerBitu, da napajate časovnik, ko ni povezan z računalnikom.

LCD zaslon in predvajalnik MP3 dejansko potrebujejo višjo napetost, ki jo zagotavlja baterija.

Poskusite priključiti baterijo, da preverite, ali aktivira luči na MakerBitu in micro: bitu.

8. korak: Časovnik vstavite v škatlo

Ponovno namenjena kartonska škatla je lahko lepo ohišje za časomer.

Morda bo potrebno malo lepila, nekaj gradbenega papirja in malo domišljije.

Na sliki je prikazano vse, kar je v škatli.

9. korak: Na predvajalnik MP3 položite Bugle Call

Na tej povezavi je na spletu zelo lepa zbirka vojaških klicev.

Avtor je prenesel zvočno datoteko MP3 hrošča, ki igra "Mess Call", ki vojakom sporoča, da je hrana pripravljena. Zdelo se je kot dobra izbira za kuhinjski časovnik.

Komplet MP3, prikazan za ta projekt, je bil na voljo kot neobvezen nakup pri MakerBit.com. Komplet vključuje predvajalnik MP3, pomnilniško kartico microSD, adapter USB za pomnilniško kartico, ojačan zvočnik in polnilni kabel za zvočnik.

Poiščite kartico microSD in jo vstavite v adapter USB. Priključite to v računalnik. Ustvarite mapo z imenom "04". To je nič štiri. Odprite mapo.

V to mapo shranite datoteko MP3, ki jo želite predvajati s časovnikom. Spremenite ime datoteke, tako da se začne s 3-mestno številko. Na primer »001_MessCall.mp3«.

Pomnilniško kartico in adapter odstranite iz računalnika. Odstranite pomnilniško kartico iz adapterja. Kartico vstavite v predvajalnik MP3. Potisnite ga v sprejemnik, da se zaskoči in ostane.

Koda za časovnik lahko izbere in predvaja želeno datoteko glede na številko mape in številko datoteke. V tem primeru bi bila to mapa #4 in datoteka #1.

V časovniku lahko predvajate veliko različnih zvočnih datotek MP3, tako da jih shranite na kartico microSD na ta način: v 2-mestnih mapah z imeni datotek, ki se začnejo s 3-mestnimi številkami.

10. korak: Vzemite kodo

Uporabili boste MakeCode, da vzamete kodo in jo vnesete v svoj micro: bit.

MakeCode temelji na brskalniku in je na voljo brezplačno na spletu. Oblikovali so ga posebej za micro: bit. Deluje s številnimi sodobnimi spletnimi brskalniki, ki delujejo v ChromeBooks, Mac, Windows in celo nekaterih računalnikih Linux.

Kliknite to povezavo, da v brskalniku odprete MakeCode.

Delovna koda za ta projekt bo samodejno vnesena za delo.

Zaslon bi moral izgledati kot na spodnji sliki.

11. korak: Naložite kodo na svoj Micro: bit

Spodnje slike imajo v kotih številke, ki vas vodijo skozi postopek.

1. S kablom USB povežite micro: bit z računalnikom.
2. Preverite datotečni sistem računalnika in preverite, ali se MICROBIT pojavi na vašem seznamu naprav za shranjevanje. Fotografija s tem člankom je, kako izgleda na Chromebooku.
3. Kliknite gumb Shrani v MakeCode. Na fotografiji je puščica, ki kaže na gumb.
4. Računalnik vas bo vprašal, kam želite shraniti program. Pomaknite se do pomnilniške naprave MICROBIT in jo odprite. Kliknite gumb Shrani.
5. Med nalaganjem kode bo lučka na micro: bitu hitro utripala. Na zaslonu računalnika se lahko prikažejo sporočila o napredku. Ko je nalaganje končano, odstranite napravo MICROBIT iz datotečnega sistema. Nato odklopite kabel USB.
6. Priključite baterijo v MakerBit. Uživajte v časovniku!

Mimogrede, lahko se odločite, da kodo shranite v računalnik, nato pa jo naložite tako, da kopijo datoteke povlečete na micro: bit.

Prednost dodatnega koraka je, da lahko kodno datoteko uvozite nazaj v MakeCode iz svojega računalnika, ne pa iz micro: bita.

12. korak: preučite kodo

Odprite MakeCode v brskalniku s kodo časovnika, kot v 10. koraku.

Kazalec miške računalnika postavite na kodni blok in ga za kratek čas počivajte.

Pojavilo se bo majhno sporočilo z informacijami o bloku.

Ali lahko sledite zaporedju dogodkov? Namig: začne se v bloku »ob zagonu«. Nato skoči v blok z imenom “clearTheTimer”. Po tem skoči v blok z imenom "za vedno". Kaj se zgodi po tem?

Med preučevanjem kode se poskusite dotakniti gumbov na časovniku.

Kateri deli kode se zdijo aktivirani, ko pritisnete gumb? Zakaj? Ali lahko s pogledom na kodo predvidite, kaj bo gumb naredil?

Učenje branja je bistveni del učenja pisanja. Učenci, ki se učijo pisati kodo, imajo koristi od branja kode, ki so jo napisali drugi ljudje.

Dober način, da preizkusite svoje znanje o kodiranju, je, če spremenite nekaj v kodi za časovnik.

Predvidite, kako bo vaša sprememba vplivala na delovanje časovnika. Nato naložite spremenjeno kodo v micro: bit in poglejte, kaj se zgodi!

Verjetno boste naredili napake. To je v redu. Vsakdo to počne. Skoraj vsak projekt kodiranja gre skozi fazo, imenovano odpravljanje napak, kar v bistvu pomeni iskanje in odpravljanje napak.

Vedno lahko začnete znova s kodo, za katero veste, da bo delovala. Samo kliknite povezavo v 10. koraku, da znova prenesete kodo.

Korak: Pogosta vprašanja

Zakaj je koda ločena na dele?

Vsak del obravnava samo eno nalogo.

Koda za vsako nalogo je napisana samo enkrat.

Deli imajo opisna imena, ki ljudem pomagajo prebrati kodo.

Časovnik aktivira kodni del po imenu, ko mora opraviti nalogo, ki jo opravlja kodni del. To je znano kot "klicanje" kot "postopek".

Kako računanje omogoči delovanje časovnika?

Časovnik uporablja izračun na tri različne načine.

Dodajte čas, ko se uporabnik dotakne stične točke, da nastavite časovnik. Odštejte čas, ko se uporabnik dotakne stične točke za zagon časovnika. Pretvorite število sekund v ure, minute in sekunde za prikaz. Postopek "za vedno" uporablja odštevanje za merjenje časa na dva načina.

Preverite micro: bit, da ugotovite, kdaj je minila ena sekunda. Po vsaki sekundi odštejte 1 od odštevanja, dokler odštevanje ne doseže nič. Postopek »addSeconds« uporablja dodatek za povečanje odštevanja, potem ko uporabnik pritisne eno od tipk za dotik za ure, minute ali sekunde.

Postopek "showTimeRemaining" uporablja celobrojno deljenje za pretvorbo odštevanja v časovni prikaz, ki ga človek lažje razume.

Katere druge tehnike kodiranja se uporabljajo v kodi?

Opisna imena spremenljivk pomagajo ljudem razumeti, kako koda upravlja z nekaterimi dejstvi.

Spremenljivka je preprosto ime, povezano z dejstvom, ki ga micro: bit shrani v pomnilnik.

Dejstva omogočajo časovniku, da spremlja, kaj želi uporabnik.

Postopek lahko spremeni vrednost, pritrjeno na spremenljivko. Nova vrednost se lahko uporabi v drugačnem postopku.

Logični bloki ocenjujejo resnična ali napačna dejstva. Tako lahko časovnik na podlagi dejstev določi pravo dejanje.

Resnično ali napačno dejstvo je lahko posledica primerjave dveh števil. Ali so številke enake? Je eno število večje od drugega? Ali manj?

Koda lahko spremenljivki pripiše tudi dejansko vrednost true ali false.

Postopek lahko spremeni vrednost spremenljivke true ali false, da spremeni način delovanja drugega postopka. Tako upravljavec dogodkov T5 v tej kodi izklopi alarm v postopku z imenom soundTheAlarm.

Logični bloki so lahko preprosti: če je vrednost ali primerjava resnična, naredite nekaj; drugače pa ne naredi nič.

Logični bloki so lahko zapleteni: če je vrednost ali primerjava resnična, naredite eno; sicer (pomeni drugače) naredite nekaj drugega.

Logični bloki imajo lahko v sebi "ugnezdene" druge logične bloke.

Včasih je za oceno dejstva in izbiro pravega dejanja potrebna serija več logičnih blokov zapored.

Zakaj blok "za vedno" uporablja številko 995?

Koda uporablja 995, da pove, kdaj je minila ena sekunda časa.

Micro: bit samodejno poveča spremenljivko z imenom "čas delovanja" približno 1000 -krat na sekundo. Ni ravno 1000, ampak blizu.

Poskus z dejanskim mikro: bitom, uporabljenim za izdelavo tega primera, je pokazal, da je bil v povprečju bližje 995.

Ta koda ustreza opazovanemu povprečju. Čaka, da se vrednost časa delovanja poveča za 995, preden začne z logičnimi bloki, da odšteva eno sekundo.

Kako bi zasnovali poskus, da bi ugotovili, kako hitro vaš micro: bit posodobi spremenljivko časa delovanja? Koliko časa bi morali izvesti poskus, da bi bili prepričani v svoje odkritje?

Vi ste inženir svojega merilnika časa. To pomeni, da ste edini, ki se lahko odloči, ali bi s spremembo 995 na drugo vrednost vaš časovnik postal natančnejši.

Kako bi lahko časovnik spremenili tako, da bi spremenil samo kodo?

Če bodo sestavljene komponente ostale enake, bi lahko nekaj sprememb kode spremenilo časovnik v drug izdelek.

Štoparica

Senzor na dotik »Start-Stop« bi deloval po pričakovanjih. Tudi "Clear" senzor na dotik bi.

Senzorji na dotik za ure, minute in sekunde ne bi bili potrebni.

Postopek "za vedno" bi se spremenil tako, da šteje navzgor in ne navzdol.

Napredna sprememba bi bila merjenje in prikaz časa v korakih po 1/10 sekunde.

Namizna ura

Senzor na dotik »Start-Stop« bi deloval kot gumb »Nastavi«.

Senzorji na dotik so ure, minute in sekunde delovali po pričakovanjih brez kakršnih koli sprememb.

Postopek "za vedno" bi moral šteti navzgor in ne navzdol.

Tudi postopek "za vedno" bi potreboval izračun za "prevrnitev na nič" ob polnoči.

Senzor na dotik "Clear" ne bi bil potreben. Lahko pa bi dobili novo funkcijo.

Napredna sprememba je lahko uporaba senzorja na dotik kot kontrolnika za izbiro načina. Preklopite med 24-urnim zaslonom v vojaškem slogu in običajnim, 12-urnim prikazom zjutraj in popoldne. dodan na zaslon.

Budilka

V tem primeru lahko senzor na dotik "Clear" spremenite v "Alarm".

Za spremljanje novih dejstev bo morda potrebno več spremenljivk, na primer ob času alarma in ali je uporabnik alarm omogočil ali onemogočil.

Zanimivo bi bilo videti, kako bi se različni študenti na različne načine lotili te spremembe.

Nadzirajte svet

Z MakerBitom bi lahko dodali več senzorjev, ki bi omogočili, da ura zazna dogodke, kot so gibanje, hrup ali odpiranje in zapiranje vrat.

Ura se lahko odloči, da oglasi alarm, če se dogodki zaznajo v določenem časovnem obdobju.

Podobno bi lahko uro uporabili za omogočanje ali onemogočanje zunanjih naprav glede na čas. En primer je lahko elektronska ključavnica za vrata, priključena na zatič na MakerBitu.