Napravite kuhinjski mjerač vremena s MakerBitom: 13 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

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

Davno su većina korisnih uređaja bila mehanička. Djeca bi mogla rastaviti stvari kako bi vidjeli dijelove unutra i proučili kako se kreću.

Suvremeni elektronički uređaji poput kuhinjskog mjerača vremena su različiti. Dijelovi su premaleni da bi se vidjeli i ne miču se. Promijenite strategiju. Umjesto da ga rastavite da biste vidjeli kako radi, sastavite ga!

Ova vas lekcija vodi kroz tri, osnovna dijela digitalnog mjerača vremena:

1. komponente,
2. veze,
3. kodirati.

Uređaj će imati gumbe za postavljanje vremena i početak odbrojavanja.

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

Signali mogu uključivati poruku na zaslonu, svjetlo koje treperi ili medije kao što je unaprijed snimljena pjesma.

Zamislite mjerač vremena koji puše!

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

• Sastavite elektroničke komponente u interaktivni uređaj.
• Napišite kod temeljen na događajima za interakciju s korisničkim ulazima i naredbama.
• Napišite kod za točno mjerenje vremena.
• Napišite kod za promjenu prikaza u stvarnom svijetu na temelju promjena u vremenu.
• Uključite medijske uređaje za stvaranje zvukova na temelju promjena u vremenu.
• Objasnite kako računanje omogućuje rad mjerača vremena.

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 kabel za spajanje micro: bit MakerBita na računalo.
• 9-voltna baterija i priključak za bateriju za MakerBit
• Točke dodira, držači točaka i LED diode s vrpčnim kabelima spojenim na MakerBit
• Grove priključci za LCD zaslon 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 zaslon 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 zaslon

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

• GND,
• +5V,
• SDA, i
• SCL.

Svaki od pinova mora se spojiti na pin na LCD zaslonu 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. Uočite boju žice koja se slaže s 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 na trenutak pogledajte veze. Pazite da svaka žica ide između para pinova koji imaju istu oznaku.

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

Korak 4: MP3 player i zvučnik

Ukopčajte Grove utikač u analognu utičnicu na MakerBit+R. Ova utičnica ima četiri sićušna pina označena sa GND, +3,3 V, 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

+3,3 V VCC

A1 TX

A0 RX

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

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

Korak 5: Dodirnite senzore

Pogledajte svijetlo sivu utičnicu na MakerBitu+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.

Dodirne točke i držače točaka pronađite u početnom setu.

Gurnite osjetnike dodira u utičnice na pet žica koje ste identificirali u prethodnom koraku.

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

Crvena žica = T5 osjetnik = Pokreni/zaustavi mjerač vremena

Smeđa žica = senzor T6 = Dodajte sate

Crna žica = T7 senzor = Dodajte minute

Bijela žica = T8 senzor = Dodajte sekunde

Siva žica = T9 osjetnik = Očistite mjerač vremena

Malo kartona može pomoći u držanju dodirnih točaka odvojeno u urednom nizu. Još bolje, montirajte ih na kutiju. Držači točaka mogu vam pomoći da čvrsto držite dodirne točke. Ako vam je karton debeo, možda ćete morati odrezati duljinu držača šiljaka. MakerBit.com nudi vodič na temu povezivanja dodirnih točaka na ovoj poveznici.

Nakon ugradnje osjetnika dodira na kutiju ili karton, označite svaki s funkcijom koju obavlja.

Projekt koristi dodirne točke kao senzore. Kod ih naziva senzorima dodira. Dodirne točke i senzori dodira dva su imena za istu stvar, pa će se u ovoj lekciji 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 osjeća kad netko dodirne dodirnu točku. 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.

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

Korak 6: LED

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

Odaberite kabel s crvenim LED diodama.

Zatim pronađite veliku, crnu utičnicu na MakerBitu+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 koja sa vanjske strane ima smeđu žicu.

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

Napravite malu rupu u kartonu ili kutiji kako bi odgovarala LED diodi. Gurnite LED diodu sa stražnje strane i pričvrstite je trakom.

Možda ćete morati odlijepiti smeđi+crveni par žica lagano s bočne strane vrpčnog kabela dok ne otpustite žicu dovoljno da bude fleksibilna.

Korak 7: Vanjska baterija

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

9-voltnu bateriju možete priključiti u okruglu vanjsku utičnicu za napajanje na MakerBitu za napajanje timera kad nije spojen na vaše računalo.

LCD zaslon i MP3 player zapravo trebaju viši napon koji osigurava baterija.

Pokušajte priključiti bateriju kako biste provjerili aktivira li svjetla na MakerBitu i micro: bitu.

Korak 8: Stavite mjerač vremena 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 stavljeno unutar kutije.

Korak 9: Stavite Bugle Call na MP3 player

Na ovoj poveznici postoji vrlo lijepa zbirka poziva vojnih trupa dostupnih 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 kao dobar izbor za kuhinjski mjerač vremena.

MP3 komplet ilustriran za ovaj projekt 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 računalo. Napravite mapu pod nazivom "04". To je nula četiri. Otvorite mapu.

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

Izvadite memorijsku karticu i adapter iz računala. Izvadite memorijsku karticu iz adaptera. Umetnite karticu u MP3 player. Gurnite ga u prijemnik dok ne sjedne 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.

Možete reproducirati mnogo različitih MP3 audio datoteka u svom mjeraču vremena spremajući ih na microSD karticu na ovaj način: u dvoznamenkaste mape s nazivima datoteka koje počinju s troznamenkastim brojevima.

Korak 10: Uhvatite kôd

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

MakeCode temelji se 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 ovu vezu da biste otvorili MakeCode u svom pregledniku.

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

Zaslon bi trebao izgledati kao na donjoj slici.

Korak 11: Prenesite kôd na svoj Micro: bit

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

1. Spojite micro: bit na računalo pomoću USB kabela.
2. Provjerite datotečni sustav vašeg računala da vidite da li se MICROBIT pojavljuje na vašem popisu uređaja za pohranu. Fotografija s ovim člankom izgleda kako izgleda na Chromebooku.
3. Pritisnite gumb Spremi u MakeCode. Fotografija prikazuje strelicu koja pokazuje na gumb.
4. Računalo će vas pitati gdje želite spremiti program. Dođite do uređaja za pohranu MICROBIT i otvorite ga. Pritisnite gumb Spremi.
5. Lampica na micro: bitu brzo će bljeskati dok se kôd učitava. Na zaslonu računala mogu se pojaviti poruke koje govore o napretku. Kad je prijenos dovršen, izvadite MICROBIT uređaj iz vašeg datotečnog sustava. Zatim odspojite USB kabel.
6. Uključite bateriju u MakerBit. Uživajte u mjeraču vremena!

Usput, možete odabrati 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 računala, ali ne i iz micro: bita.

Korak 12: Proučite Kodeks

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

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

Pojavit će se mala poruka s podacima o bloku.

Možete li pratiti slijed događaja? Savjet: počinje u bloku "pri pokretanju". Zatim prelazi u blok pod nazivom "clearTheTimer". Nakon toga skače u blok pod nazivom "zauvijek". Što se događa nakon toga?

Pokušajte dodirnuti gumbe na mjeraču vremena dok proučavate kôd.

Čini se da se dijelovi koda aktiviraju kada dodirnete gumb? Zašto? Možete li predvidjeti što će gumb učiniti, 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 nečega u kodu za vaš mjerač vremena.

Predvidite kako će vaša promjena utjecati na način rada mjerača vremena. Zatim prenesite promijenjeni kôd u micro: bit i pogledajte što će se dogoditi!

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

Uvijek možete početi iznova s kodom za koji znate da će raditi. Samo kliknite vezu u koraku 10 za ponovno preuzimanje koda.

Korak 13: Često postavljana pitanja

Zašto je kôd odvojen na dijelove?

Svaki dio rješava samo jedan zadatak.

Kôd za svaki zadatak piše se samo jednom.

Dijelovi imaju opisne nazive koji pomažu ljudima u čitanju koda.

Mjerač vremena aktivira kodni dio po imenu kada treba obaviti zadatak koji taj kodni dio izvršava. To je poznato kao "pozivanje" na "postupak".

Kako računanje omogućuje rad mjerača vremena?

Mjerač vremena koristi računanje na tri različita načina.

Dodajte vrijeme kada korisnik dodirne dodirnu točku za postavljanje odbrojavanja. 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 biste znali kada je prošla jedna sekunda. Odbrojavanje oduzimajte 1 nakon svake sekunde, sve dok odbrojavanje ne dosegne nulu. Postupak "addSeconds" koristi dodavanje za povećanje odbrojavanja nakon što korisnik pritisne jednu od dodirnih tipki satima, minutama ili sekundama.

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

Koje se druge tehnike kodiranja koriste u kodu?

Opisni nazivi varijabli pomažu ljudima razumjeti kako kôd upravlja određenim činjenicama.

Varijabla je jednostavno naziv vezan uz činjenicu koju micro: bit pohranjuje u svoju memoriju.

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

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

Logički blokovi procjenjuju istinite ili lažne činjenice. Ovako mjerač vremena može odrediti pravu radnju na temelju činjenica.

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

Kod također može pridodati stvarnu vrijednost true ili false varijabli.

Postupak može promijeniti vrijednost varijable true ili false da promijeni način rada drugog postupka. Tako rukovatelj događaja T5 u ovom kodu isključuje alarm u postupku nazvanom soundTheAlarm.

Logički blokovi mogu biti jednostavni: ako je vrijednost ili usporedba točna, učinite nešto; u protivnom ne poduzimajte ništa.

Logički blokovi mogu biti složeni: ako je vrijednost ili usporedba točna, 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?

Kôd koristi 995 za dojavu 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.

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

Ovaj kôd ide uz promatrani prosjek. 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 točnijim.

Kako bi se mjerač vremena 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" osjetnik na dodir također bi.

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

Postupak "zauvijek" promijenio bi se brojenjem gore, a ne dolje.

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

Stoni sat

Senzor dodira "Start-Stop" djelovao bi kao gumb "Postavi".

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

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

Također, postupak "zauvijek" trebao bi izračunati za "prebacivanje na nulu" u ponoć.

Senzor dodira "Clear" ne bi bio potreban. No mogla bi mu se dodijeliti nova funkcija.

Napredna izmjena mogla bi biti upotreba senzora dodira kao kontrole odabira načina rada. Prebacujte se s 24-satnog zaslona u vojničkom stilu na konvencionalni 12-satni zaslon s prijepodnevnim i popodnevnim satima. dodan na zaslon.

Budilica

U tom slučaju "Clear" osjetnik na dodir može se promijeniti u "Alarm" kontrolu.

Možda će biti potrebno više varijabli kako bi se pratile nove činjenice, poput vremena u kojem se oglašava alarm i je li korisnik omogućio ili onemogućio alarm.

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

Kontrolirajte svijet

Preko MakerBita moglo bi se dodati više senzora 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 razdobljima.

Slično, sat se može koristiti za omogućavanje ili onemogućavanje vanjskih uređaja na temelju vremena. Jedan primjer može biti elektronička brava za vrata povezana s iglom na MakerBitu.