Napravite kuhinjski mjerač vremena s MakerBitom: 13 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Ovaj projekt istražuje kako kuhinjski mjerač vremena radi - izradom takvog!

Davno su najkorisniji uređaji bili mehanički. Djeca bi mogla rastaviti stvari da vide dijelove unutra i prouče kako se kreću.

Moderni elektronički uređaji poput kuhinjskog mjerača vremena su različiti. Dijelovi su premali da bi se vidjeli i ne pomiču se. Promenite strategiju. Umjesto da ga rastavite da biste vidjeli kako radi, sastavite jedno!

Ova lekcija vodi vas kroz tri osnovna dijela digitalnog tajmera:

1. komponente,
2. veze,
3. kod.

Uređaj će imati tipke za postavljanje vremena i početak odbrojavanja.

Prikazat će preostalo vrijeme i dat će signale kada se odbrojavanje završi.

Signali mogu uključivati poruku na ekranu, trepćuće svjetlo ili medije kao što je unaprijed snimljena pjesma.

Zamislite tajmer koji zatrubljuje!

Studenti koji završe sve aktivnosti u ovom projektu moći će učiniti nekoliko stvari.

• Sastavite elektroničke komponente u interaktivni uređaj.
• Napišite kod zasnovan na događaju za interakciju sa korisničkim unosom i komandama.
• Napišite kod za precizno mjerenje vremena.
• Napišite kod za promjenu prikaza u stvarnom svijetu na osnovu promjena u vremenu.
• Uključite medijske uređaje za stvaranje zvukova na osnovu promjena u vremenu.
• Objasnite kako računanje omogućuje rad tajmera.

Korak 1: Skupite komponente

MakerBit+R početni komplet iz 1010 Technologies. Većina komponenti koje su vam potrebne za ovaj projekt nalaze se u Starter Kit -u. Oni uključuju:

• BBC mikro: bitni mikrokontroler
• MakerBit+R razvojna platforma
• USB kabl za povezivanje micro: bit MakerBita sa računarom.
• 9-voltna baterija i konektor za bateriju za MakerBit
• Tačke dodira, držači tačaka i LED diode, sa ribbon kablovima povezanim na MakerBit
• Grove konektori za LCD ekran i mp3 player. Ovi konektori imaju bijeli utikač na jednom kraju i četiri pojedinačne utičnice na drugom kraju.

Dodatne stavke.

Sljedeće komponente nisu uključene u MakerBit Starter Kit, ali se mogu kupiti zasebno na MakerBit.com, Amazonu i mnogim drugim prodajnim mjestima.

LCD ekran koji radi sa I2C, poput ovog.

Opcijski mp3 player i zvučnik, poput ovog seta.

Mala kartonska kutija ili komad kartona.

Korak 2: Uspostavite veze

MakerBit pruža veze za brojne različite komponente koje vaš kôd može kontrolirati.

Svaki od sljedećih koraka objašnjava kako spojiti jednu od komponenti na MakerBit.

Za svaku komponentu postoji i fotografija koja pokazuje kako se spaja.

Pronađite micro: bit i MakerBit+R uređaje u Starter Kit -u. Uključite micro: bit u MakerBit kao što je prikazano na fotografijama.

Korak 3: LCD ekran

Pronađite utičnicu I2C na MakerBit+R. Pažljivo ga pogledajte. Ima četiri male igle. Svaki od njih ima oznaku:

• GND,
• +5V,
• SDA, i
• SCL.

Svaki od pinova mora biti spojen na pin na LCD ekranu koji ima istu oznaku.

Imajte na umu da na LCD -u pin koji odgovara +5V može biti označen kao VCC.

Gurnite bijeli Grove utikač u I2C utičnicu na MakerBit+R. Obratite pažnju na boju žice koja se slaže sa GND iglom. Obično je to crna žica.

Gurnite drugi kraj te žice na GND pin LCD -a.

Učinite isto za preostale tri žice.

Zastanite i pogledajte veze na trenutak. Pazite da svaka žica ide između para pinova koji imaju istu oznaku.

Izrežite rupu u kartonu ili kutiji veličine LCD ekrana. Postavite LCD zaslon iza kartona (unutar kutije) električnom izolacijskom trakom.

Korak 4: MP3 plejer i zvučnik

Uključite Grove utikač u analognu utičnicu na MakerBit+R. Ova utičnica ima četiri sićušna pina označena sa GND, +3.3V, A1 i A0. Gurnite druge krajeve žica na MP3 player tako da svaka žica poveže dva pina koji se podudaraju na ovaj način:

MakerBit MP3

GND GND

+3.3V VCC

A1 TX

A0 RX

Povežite pojačani zvučnik sa MP3 plejerom pomoću priključka za slušalice. Vaš kôd može koristiti MP3 player za reprodukciju unaprijed snimljenog audio zapisa nakon odbrojavanja.

Zvučnik koji isporučuje MakerBit.com ima unutrašnju punjivu bateriju i prekidač za uključivanje-isključivanje. Provjerite je li baterija napunjena i je li prekidač uključen kada želite da svira vašu melodiju.

Korak 5: Dodirnite senzore

Pogledajte svijetlo sivu utičnicu na MakerBit+R. Sadrži desetak pinova označenih T5 do T16.

Trakasti kabel pronađite u početnom kompletu sa svijetlo sivim utikačem koji odgovara utičnici. Žice na drugom kraju vrpčnog kabela imaju zasebne, crne ili bijele utičnice.

Pronađite crvenu žicu na strani kabela koja ide najbliže strani T5 utičnice.

Ovaj projekt koristi tu crvenu žicu i četiri žice pored nje: smeđu, crnu, bijelu i sivu boju.

Pronađite dodirne tačke i držače tačaka u Starter Kit -u.

Gurnite senzore dodira u utičnice na pet žica koje ste identifikovali u prethodnom koraku.

Žice i senzori dodira uskladiće se s funkcijama mjerača vremena na ovaj način:

Crvena žica = T5 senzor = Pokretanje/zaustavljanje mjerača vremena

Smeđa žica = T6 senzor = Dodajte sate

Crna žica = T7 senzor = Dodajte minute

Bijela žica = T8 senzor = Dodajte sekunde

Siva žica = T9 senzor = Obrišite mjerač vremena

Malo kartona može pomoći u držanju dodirnih točaka odvojeno u urednom nizu. Još bolje, montirajte ih na kutiju. Držači tačaka mogu vam pomoći da čvrsto držite dodirne tačke. Možda je potrebno izrezati dužinu držača šiljaka ako vam je karton debeo. MakerBit.com nudi vodič o postavljanju dodirnih tačaka na ovoj vezi.

Nakon ugradnje senzora dodira na kutiju ili karton, označite svaki od njih funkcijom koju obavlja.

Projekt koristi dodirne točke kao senzore. Kod ih naziva senzorima dodira. Dodirne tačke i senzori dodira dva su imena za istu stvar, pa će ova lekcija koristiti oba naziva.

Stvarni uređaj koji osjeća dodir dodir ugrađen je u MakerBit. Dodirne točke jednostavno su naušnice poput onih koje se prodaju u trgovinama zanatskih potrepština.

MakerBit oseća kada neko dodirne dodirnu tačku. Čini naušnice funkcijom senzora. MakerBit govori vašem kodu koji je senzor dodirnut. To se naziva događajem senzora dodira.

Kod može reagirati na događaje senzora dodira posebnim blokovima, koji se nazivaju rukovatelji događajima.

Kada pogledate primjer koda koji se nalazi u ovoj lekciji, provjerite možete li prepoznati rukovatelje događajima za dodirne događaje.

Korak 6: LED

MakerBit+R Starter Kit sadrži vrpčane kabele sa već instaliranim LED diodama. Ovi su zaista laki za korištenje.

Odaberite kabel s crvenim LED diodama.

Zatim pronađite veliku, crnu utičnicu na MakerBit+R koja je najbliža plavoj utičnici. Ova crna utičnica ima pinove označene od P11 do P16.

Gurnite crni utikač vrpčnog kabela u ovu utičnicu.

Pregledajte rubove vrpčnog kabela. Pronađite stranu sa vanjske strane smeđe žice.

Ova smeđa žica ide do LED diode kojom upravlja pin broj P16. Vaš kôd će koristiti ovu LED lampicu za signalizaciju kada odbrojavanje završi.

Napravite malu rupu u kartonu ili kutiji kako biste uklopili LED diodu. Gurnite LED diodu sa stražnje strane, a zatim je pričvrstite trakom.

Možda ćete morati malo odlijepiti smeđi+crveni par žica sa strane vrpčnog kabela dok ne olabavite žicu dovoljno da bude fleksibilna.

Korak 7: Vanjska baterija

Pripremite bateriju i konektor za bateriju. Baterija može učiniti vaš mjerač vremena prijenosnim!

Možete uključiti 9-voltnu bateriju u okruglu vanjsku utičnicu za napajanje na MakerBitu za napajanje tajmera kada nije povezan s vašim računarom.

LCD ekranu i MP3 playeru je zapravo potreban veći napon koji osigurava baterija.

Pokušajte priključiti bateriju da provjerite aktivira li svjetla na MakerBitu i micro: bitu.

Korak 8: Stavite tajmer u kutiju

Ponovno namjenjena kartonska kutija može biti lijepo kućište za mjerač vremena.

Možda će trebati malo ljepila, malo građevinskog papira i malo mašte.

Na slici je prikazano sve što se nalazi u kutiji.

Korak 9: Stavite Bugle Call na MP3 player

Na ovom linku postoji vrlo lijepa kolekcija vojnih poziva koja je dostupna na internetu.

Autor je preuzeo MP3 audio datoteku trube koja svira “Mess Call”, a koja vojnicima daje do znanja da je hrana spremna. Činilo se da je to dobar izbor za kuhinjski mjerač vremena.

MP3 komplet ilustrovan za ovaj projekat bio je dostupan kao opcionalna kupovina na MakerBit.com. Komplet uključuje MP3 player, microSD memorijsku karticu, USB adapter za memorijsku karticu, pojačani zvučnik i kabel za punjenje zvučnika.

Pronađite microSD karticu i umetnite je u USB adapter. Uključite ovo u računar. Napravite fasciklu pod nazivom "04". To je nula četiri. Otvorite fasciklu.

Spremite MP3 datoteku koju želite da tajmer reproducira u ovu mapu. Promijenite naziv datoteke tako da počinje trocifrenim brojem. Na primjer, “001_MessCall.mp3”.

Izvadite memorijsku karticu i adapter iz računara. Izvadite memorijsku karticu iz adaptera. Umetnite karticu u MP3 plejer. Gurnite ga u prijemnik dok ne klikne na mjesto i ostane.

Kôd za mjerač vremena može odabrati i reproducirati željenu datoteku na temelju broja mape i broja datoteke. U ovom primjeru to bi bila mapa #4 i datoteka #1.

U tajmeru možete reproducirati mnogo različitih MP3 audio datoteka spremanjem na microSD karticu na ovaj način: u mape s 2 znamenke s imenima datoteka koje počinju s troznamenkastim brojevima.

Korak 10: Uzmite kôd

Koristićete MakeCode da preuzmete kôd i stavite ga u svoj micro: bit.

MakeCode je zasnovan na pregledniku i dostupan je na mreži besplatno. Dizajnirali su ga posebno za micro: bit. Radi s mnogim modernim web preglednicima koji rade na ChromeBooksima, Macima, Windowsima, pa čak i nekim Linux računalima.

Kliknite na ovu vezu da biste otvorili MakeCode u svom pregledniku.

Stvarni kôd za ovaj projekt bit će automatski uveden s vama za rad.

Vaš ekran bi trebao izgledati kao na donjoj slici.

Korak 11: Postavite kôd na svoj Micro: bit

Slike ispod imaju brojeve u uglovima koji će vas voditi kroz proces.

1. Povežite micro: bit sa računarom pomoću USB kabla.
2. Provjerite datotečni sistem vašeg računara da vidite da li se MICROBIT pojavljuje na vašoj listi uređaja za skladištenje. Fotografija s ovim člankom izgleda kako izgleda na Chromebooku.
3. Kliknite gumb Spremi u MakeCode. Fotografija prikazuje strelicu koja pokazuje na dugme.
4. Računalo će vas pitati gdje želite spremiti program. Idite do MICROBIT uređaja za pohranu i otvorite ga. Kliknite na dugme Sačuvaj.
5. Lampica na mikro: bitu će brzo treptati dok se kôd učitava. Na ekranu računara mogu se pojaviti poruke koje govore o napretku. Kada se prijenos završi, izbacite MICROBIT uređaj iz vašeg sistema datoteka. Zatim isključite USB kabel.
6. Uključite bateriju u MakerBit. Uživajte u tajmeru!

Usput, možete izabrati spremanje koda na računalo, a zatim ga prenijeti povlačenjem kopije datoteke na micro: bit.

Prednost dodatnog koraka je u tome što datoteku koda možete uvesti natrag u MakeCode sa svog računara, ali ne iz micro: bita.

Korak 12: Proučite Kodeks

Otvorite MakeCode u pregledniku s učitanim kodom mjerača vremena, kao u koraku 10.

Postavite pokazivač miša na računaru na kodni blok i ostavite ga tamo kratko.

Pojavit će se mala poruka koja daje informacije o bloku.

Možete li pratiti slijed događaja? Savjet: započinje u bloku "na početku". Zatim prelazi u blok pod nazivom “clearTheTimer”. Nakon toga skače u blok pod nazivom "zauvijek". Šta se dešava nakon toga?

Pokušajte dodirnuti tipke na mjeraču vremena dok proučavate kôd.

Čini se da se dijelovi koda aktiviraju kada dodirnete dugme? Zašto? Možete li predvidjeti šta će dugme raditi, gledajući kod?

Učenje čitanja bitan je dio učenja pisanja. Učenici koji uče pisati kôd mogu imati koristi od čitanja koda koji su napisali drugi ljudi.

Dobar način da provjerite svoje znanje o kodiranju može biti promjena u kodu za tajmer.

Predvidite kako će vaša promjena utjecati na način rada tajmera. Zatim prenesite promijenjeni kôd na micro: bit i pogledajte šta će se dogoditi!

Vjerovatno ćete pogriješiti. To je ok. Svi to rade. Gotovo svaki projekt kodiranja prolazi kroz fazu koja se naziva otklanjanje grešaka, što u osnovi znači pronalaženje i ispravljanje grešaka.

Uvijek možete početi iznova sa kodom za koji znate da će raditi. Samo kliknite vezu u koraku 10 da biste ponovo preuzeli kôd.

Korak 13: Često postavljana pitanja

Zašto je kôd odvojen na dijelove?

Svaki dio rješava samo jedan zadatak.

Kôd za svaki zadatak se piše samo jednom.

Dijelovi imaju opisne nazive koji pomažu ljudima da pročitaju kôd.

Tajmer aktivira kodni dio po imenu kada treba obaviti zadatak koji taj kodni dio izvršava. Ovo je poznato kao „pozivanje“„procedure“.

Kako računanje omogućuje rad tajmera?

Tajmer koristi računanje na tri različita načina.

Dodajte vrijeme kada korisnik dodirne dodirnu tačku da biste postavili tajmer. Oduzmite vrijeme nakon što korisnik dodirne dodirnu točku za pokretanje odbrojavanja. Pretvorite broj sekundi u sate, minute i sekunde za prikaz. Postupak "zauvijek" koristi oduzimanje za mjerenje vremena na dva načina.

Provjerite micro: bit da vidite kada je prošla jedna sekunda. Oduzmite 1 od odbrojavanja nakon što prođe svaka sekunda, sve dok odbrojavanje ne dosegne nulu. Postupak “addSeconds” koristi dodavanje za povećanje odbrojavanja nakon što korisnik pritisne jednu od dodirnih igala satima, minutama ili sekundama.

Postupak “showTimeRemaining” koristi cjelobrojnu podjelu za pretvaranje odbrojavanja u prikaz vremena koje je čovjeku lakše razumjeti.

Koje se druge tehnike kodiranja koriste u kodu?

Opisni nazivi varijabli pomažu ljudima da razumiju kako kôd upravlja određenim činjenicama.

Varijabla je jednostavno ime vezano za činjenicu koju micro: bit pohranjuje u svoju memoriju.

Činjenice omogućuju mjeraču vremena da prati šta korisnik želi da učini.

Postupak može promijeniti vrijednost pridruženu varijabli. Nova vrijednost može se koristiti u različitom postupku.

Logički blokovi procjenjuju istinite ili lažne činjenice. Ovako tajmer može odrediti pravu radnju na osnovu činjenica.

Tačna ili lažna činjenica može biti rezultat usporedbe dva broja. Jesu li brojevi jednaki? Je li jedan broj veći od drugog? Ili manje?

Kod takođe može pridodati stvarnu vrednost true ili false varijabli.

Postupak može promijeniti vrijednost varijable true ili false da promijeni način rada druge procedure. Tako rukovalac događajima T5 u ovom kodu isključuje alarm u postupku nazvanom soundTheAlarm.

Logički blokovi mogu biti jednostavni: ako je vrijednost ili usporedba istinita, učinite nešto; u suprotnom, nemojte ništa učiniti.

Logički blokovi mogu biti složeni: ako je vrijednost ili usporedba istinita, učinite jednu stvar; inače (znači drugačije), učinite nešto drugo.

Logički blokovi mogu imati i druge logičke blokove "ugniježđene" u sebi.

Ponekad je potreban niz od nekoliko logičkih blokova zaredom kako bi se procijenila činjenica i odabrala prava radnja.

Zašto blok "zauvijek" koristi broj 995?

Kod koristi 995 da kaže kada je prošla jedna sekunda vremena.

Micro: bit automatski povećava varijablu pod nazivom "vrijeme rada" otprilike 1000 puta u sekundi. Nije baš 1000, ali blizu.

Eksperiment sa stvarnim micro: bitom koji se koristio za izradu ovog primjera otkrio je da je u prosjeku bliži 995.

Ovaj kod ide sa posmatranim prosjekom. Čeka se da se vrijednost vremena rada poveća za 995 prije nego što krene kroz logičke blokove kako bi oduzeo jednu sekundu od odbrojavanja.

Kako biste osmislili eksperiment koji bi otkrio koliko brzo vaš micro: bit ažurira varijablu vremena izvođenja? Koliko bi vam vremena trebalo da provedete eksperiment da biste bili sigurni u svoje otkriće?

Vi ste inženjer svog mjerača vremena. To znači da ste jedini koji može odlučiti hoće li promjena 995 na drugu vrijednost učiniti vaš mjerač vremena preciznijim.

Kako bi se tajmer mogao izmijeniti da učini nešto drugačije promjenom samo koda?

Zadržavajući sastavljene komponente istim, nekoliko promjena koda moglo bi pretvoriti mjerač vremena u drugi proizvod.

Štoperica

Senzor dodira "Start-Stop" radio bi prema očekivanjima. „Jasan“senzor na dodir takođe bi.

Senzori dodira satima, minutama i sekundama ne bi bili potrebni.

Postupak "zauvijek" bi se promijenio tako da se broji gore, a ne dolje.

Napredna modifikacija bila bi mjerenje i prikaz vremena u koracima od 1/10 sekunde.

Desk Clock

Senzor dodira „Start-Stop“djelovao bi kao dugme „Postavi“.

Senzori dodira satima, minutama i sekundama radili bi prema očekivanjima bez ikakvih promjena.

Postupak "zauvijek" trebao bi odbrojavati, a ne dolje.

Takođe, za proceduru "zauvijek" bilo bi potrebno izračunavanje za "prebacivanje na nulu" u ponoć.

Senzor za dodir „Clear“ne bi bio potreban. Međutim, mogla bi mu se dodijeliti nova funkcija.

Napredna izmjena bi mogla biti upotreba senzora dodira kao kontrole za odabir načina rada. Prebacujte se sa 24-časovnog prikaza u vojničkom stilu na konvencionalni, 12-časovni ekran sa prijepodne i po podne. dodato na ekran.

Alarm

U tom slučaju se „Clear“senzor dodira može promijeniti u „Alarm“kontrolu.

Možda će biti potrebno više varijabli za praćenje novih činjenica, na primjer u koje vrijeme treba oglasiti alarm i je li korisnik omogućio ili onemogućio alarm.

Bilo bi zanimljivo vidjeti kako bi različiti učenici mogli pristupiti ovoj izmjeni na različite načine.

Kontrolišite svijet

Više senzora moglo bi se dodati putem MakerBita kako bi sat otkrio događaje poput kretanja, buke ili otvaranja i zatvaranja vrata.

Sat bi mogao odlučiti oglasiti alarm ako se događaji otkriju u određenim vremenskim periodima.

Slično, sat se može koristiti za omogućavanje ili onemogućavanje vanjskih uređaja na osnovu vremena. Jedan primjer može biti elektronska brava za vrata povezana sa iglom na MakerBitu.