Faceți un cronometru de bucătărie cu un MakerBit: 13 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Acest proiect explorează modul în care funcționează un cronometru de bucătărie - realizând unul!

Cu mult timp în urmă, cele mai utile dispozitive erau mecanice. Copiii ar putea dezamăgi lucrurile pentru a vedea părțile din interior și pentru a studia cum se mișcă.

Gadgeturile electronice moderne, cum ar fi cronometrul de bucătărie, sunt diferite. Părțile sunt prea mici pentru a fi văzute și nu se mișcă. Schimbați strategia. În loc să îl desfaceți pentru a vedea cum funcționează, puneți unul împreună!

Această lecție vă ghidează prin cele trei părți de bază ale unui temporizator digital:

1. componente,
2. conexiuni,
3. cod.

Dispozitivul va avea butoane pentru a seta o oră și a începe o numărătoare inversă.

Acesta va afișa timpul rămas și va da semnale când numărătoarea inversă este completă.

Semnalele pot include un mesaj pe ecran, o lumină intermitentă sau un suport media, cum ar fi o melodie preînregistrată.

Imaginați-vă un cronometru care suflă un apel cu bugle!

Elevii care finalizează toate activitățile din acest proiect vor putea face mai multe lucruri.

• Asamblați componente electronice într-un dispozitiv interactiv.
• Scrieți cod bazat pe evenimente pentru a interacționa cu intrările și comenzile utilizatorului.
• Scrieți cod pentru a măsura timpul cu precizie.
• Scrieți cod pentru a schimba un afișaj din lumea reală pe baza schimbărilor în timp.
• Incorporează dispozitive media pentru a produce sunete pe baza schimbărilor de timp.
• Explicați modul în care calculul permite să funcționeze cronometrul.

Pasul 1: Adunați componentele

Setul de pornire MakerBit + R de la 1010 Technologies. Majoritatea componentelor de care veți avea nevoie pentru acest proiect sunt furnizate în Starter Kit. Ei includ:

• Microcontrolerul BBC: micro: bit
• Platforma de dezvoltare MakerBit + R
• Cablu USB pentru a conecta micro: bit MakerBit la un computer.
• Baterie de 9 volți și conector pentru baterie pentru MakerBit
• Puncte de atingere, suporturi de puncte și LED-uri, cu cabluri panglică conectate la MakerBit
• Conectori Grove pentru afișajul LCD și playerul mp3. Acești conectori au o priză albă la un capăt și patru prize individuale la celălalt capăt.

Articole suplimentare.

Următoarele componente nu sunt incluse în kitul de pornire MakerBit, dar pot fi achiziționate separat de la MakerBit.com, Amazon și multe alte puncte de vânzare.

Afișaj LCD care funcționează cu I2C, ca acesta.

Player și difuzor mp3 opțional, ca acest set.

O cutie mică de carton sau o bucată de carton.

Pasul 2: Faceți conexiunile

MakerBit oferă conexiuni pentru mai multe componente diferite pe care codul dvs. le poate controla.

Fiecare dintre următoarele serii de pași explică cum să conectați una dintre componente la MakerBit.

Există, de asemenea, o fotografie pentru fiecare componentă, care arată cum se conectează.

Localizați dispozitivele micro: bit și MakerBit + R în Starter Kit. Conectați micro: bit în MakerBit așa cum se arată în fotografii.

Pasul 3: Afișaj LCD

Localizați soclul I2C pe MakerBit + R. Uită-te cu atenție. Are patru ace mici. Fiecare are o etichetă:

• GND,
• + 5V,
• SDA și
• SCL.

Fiecare dintre ace trebuie să se conecteze la un pin de pe ecranul LCD care are aceeași etichetă.

Rețineți că pe ecranul LCD, pinul care corespunde + 5V ar putea fi etichetat VCC.

Împingeți o priză Grove albă în mufa I2C de pe MakerBit + R. Observați culoarea firului care se aliniază cu știftul GND. De obicei este un fir negru.

Împingeți celălalt capăt al firului pe pinul GND al ecranului LCD.

Faceți același lucru pentru celelalte trei fire.

Opriți-vă și priviți conexiunile pentru o clipă. Asigurați-vă că fiecare fir merge între perechea de pini care au aceeași etichetă.

Tăiați o gaură în carton sau cutie de dimensiunea ecranului LCD. Montați ecranul LCD în spatele cartonului (în interiorul cutiei) cu bandă izolatoare electrică.

Pasul 4: MP3 Player și difuzor

Conectați un conector Grove la mufa analogică de pe MakerBit + R. Această priză are patru pini mici etichetați GND, + 3,3 V, A1 și A0. Împingeți celelalte capete ale firelor pe playerul MP3 astfel încât fiecare fir să conecteze doi pini care se potrivesc în acest fel:

MakerBit MP3

GND GND

+ 3,3 V VCC

A1 TX

A0 RX

Conectați un difuzor amplificat la playerul MP3 utilizând mufa pentru căști. Codul dvs. poate utiliza playerul MP3 pentru a reda o piesă audio preînregistrată la sfârșitul numărului invers.

Difuzorul furnizat de MakerBit.com are o baterie internă reîncărcabilă și un comutator pornit-oprit. Verificați dacă bateria este încărcată și comutatorul este pornit atunci când doriți să redea melodia.

Pasul 5: atingeți senzorii

Uită-te la mufa gri deschis de pe MakerBit + R. Conține o duzină de pini etichetați T5 până la T16.

Localizați cablul panglică în kitul de pornire care are fișa gri deschis în formă de priză. Firele de la celălalt capăt al cablului cu bandă au prize separate, negre sau albe.

Localizați firul roșu pe partea cablului care se apropie cel mai mult de partea T5 a prizei.

Acest proiect folosește acel fir roșu și cele patru fire de lângă acesta: maro, negru, alb și gri.

Găsiți punctele de atingere și suporturile de puncte în Starter Kit.

Împingeți senzorii tactili în prizele celor cinci fire pe care le-ați identificat în pasul anterior.

Cablurile și senzorii tactili se vor potrivi cu funcțiile temporizatorului în acest fel:

Sârmă roșie = senzor T5 = Pornire / oprire cronometru

Fir maro = senzor T6 = Adăugați ore

Fir negru = senzor T7 = Adăugați minute

Fir alb = senzor T8 = Adăugați secunde

Sârmă gri = senzor T9 = Ștergeți temporizatorul

Un pic de carton poate ajuta la menținerea punctelor de contact într-un rând îngrijit. Mai bine, montați-le pe o cutie. Suporturile de puncte pot ajuta la menținerea strânsă a punctelor de atingere. S-ar putea să fie nevoie să tăiați lungimea suportului pentru puncte dacă cartonul dvs. este gros. MakerBit.com oferă un tutorial despre montarea punctelor de contact la acest link.

După montarea senzorilor tactili pe o cutie sau carton, etichetați fiecare cu funcția pe care o îndeplinește.

Proiectul utilizează punctele de atingere ca senzori. Codul le numește senzori tactili. Punctele tactile și senzorii tactili sunt două nume pentru același lucru, astfel încât această lecție va folosi ambele nume.

Dispozitivul real care detectează atingerea este încorporat în MakerBit. Punctele de contact sunt pur și simplu posturi de cercei precum cele vândute în magazinele de articole de artizanat.

MakerBit simte când cineva atinge un punct de contact. Face ca cerceii să funcționeze ca senzori. MakerBit vă spune codul care senzor a fost atins. Aceasta se numește eveniment senzor tactil.

Codul poate răspunde evenimentelor senzorului tactil cu blocuri speciale, numite gestionare de evenimente.

Când priviți exemplul de cod furnizat cu această lecție, vedeți dacă puteți recunoaște gestionarii de evenimente pentru evenimentele tactile.

Pasul 6: LED

Setul de pornire MakerBit + R oferă cabluri panglică cu LED-uri deja instalate. Acestea sunt foarte ușor de utilizat.

Selectați cablul cu LED-urile roșii.

Apoi, localizați priza mare, neagră, pe MakerBit + R, cea mai apropiată de priza albastră. Această priză neagră are știfturi etichetate de la P11 la P16.

Împingeți mufa neagră a cablului panglică în această priză.

Examinați marginile cablului cu bandă. Localizați partea care are un fir maro în exterior.

Acest fir maro merge la LED-ul controlat de pinul P16. Codul dvs. va utiliza acest LED pentru a semnaliza când se termină numărătoarea inversă.

Faceți o gaură mică în carton sau cutie pentru a se potrivi cu LED-ul. Împingeți LED-ul prin spate, apoi fixați-l cu o bandă adezivă.

S-ar putea să fie nevoie să îndepărtați ușor perechea de fire maro + roșu ușor de partea laterală a cablului panglică până când slăbiți suficient firul pentru a fi flexibil.

Pasul 7: Baterie externă

Pregătiți bateria și conectorul bateriei. Bateria vă poate face temporizatorul portabil!

Puteți conecta bateria de 9 volți la priza rotundă externă de pe MakerBit pentru a alimenta temporizatorul atunci când nu este conectat la computer.

Afișajul LCD și playerul MP3 necesită de fapt tensiunea mai mare furnizată de baterie.

Încercați să conectați bateria pentru a vedea dacă activează luminile de pe MakerBit și micro: bit.

Pasul 8: Puneți temporizatorul într-o cutie

O cutie de carton refăcută poate face o carcasă frumoasă pentru cronometru.

S-ar putea să aibă nevoie de un pic de lipici, de hârtie de construcție și de puțină imaginație.

Imaginea arată totul plasat în interiorul unei cutii.

Pasul 9: Puneți un apel Bugle pe MP3 Player

Există o colecție foarte frumoasă de apeluri bugle armate disponibile online la acest link.

Autorul a descărcat un fișier audio MP3 al unei bugle care reda „Mess Call”, care le permite soldaților să știe că mâncarea este gata. Mi s-a părut o alegere bună pentru un cronometru de bucătărie.

Kitul MP3 ilustrat pentru acest proiect a fost disponibil ca achiziție opțională de la MakerBit.com. Kitul include MP3 player, un card de memorie microSD, un adaptor USB pentru cardul de memorie, un difuzor amplificat și un cablu de încărcare pentru difuzor.

Localizați cardul microSD și introduceți-l în adaptorul USB. Conectați acest lucru la computer. Creați un folder numit „04”. Este zero-patru. Deschideți folderul.

Salvați fișierul MP3 pe care doriți ca acesta să fie redat în acest folder. Schimbați numele fișierului, astfel încât să înceapă cu un număr din 3 cifre. De exemplu, „001_MessCall.mp3”.

Scoateți cardul de memorie și adaptorul de pe computer. Scoateți cardul de memorie din adaptor. Introduceți cardul în playerul MP3. Împingeți-l în receptor până când se fixează în poziție și rămâne.

Codul pentru temporizator poate selecta și reda fișierul dorit pe baza numărului folderului și a numărului de fișier. În acest exemplu, ar fi folderul # 4 și fișierul # 1.

Puteți reda mai multe fișiere audio MP3 diferite în temporizator salvându-le pe cardul microSD în acest fel: în foldere numerotate cu 2 cifre cu nume de fișiere care încep cu numere din 3 cifre.

Pasul 10: Prindeți codul

Veți utiliza MakeCode pentru a prelua codul și a-l pune în micro: bit.

MakeCode este bazat pe browser și este disponibil online gratuit. L-au proiectat special pentru micro: bit. Funcționează cu multe browsere web moderne care rulează pe ChromeBooks, Mac-uri, Windows și chiar pe unele computere Linux.

Faceți clic pe acest link pentru a deschide MakeCode în browserul dvs.

Codul propriu-zis al acestui proiect va fi adus automat pentru ca dvs. să lucrați.

Ecranul dvs. ar trebui să arate ca imaginea de mai jos.

Pasul 11: Încărcați codul pe micro: bit

Imaginile de mai jos au numere în colțuri pentru a vă ghida prin proces.

1. Conectați bitul micro: la computer cu ajutorul cablului USB.
2. Verificați sistemul de fișiere al computerului pentru a vedea dacă MICROBIT apare în lista dvs. de dispozitive de stocare. Fotografia cu acest articol arată cum arată pe un Chromebook.
3. Faceți clic pe butonul Salvare din MakeCode. Fotografia arată o săgeată care indică butonul.
4. Computerul dvs. vă va întreba unde doriți să salvați programul. Navigați la dispozitivul de stocare MICROBIT și deschideți-l. Faceți clic pe butonul Salvare.
5. O lumină pe micro: bit va clipi rapid în timp ce codul se încarcă. Pe ecranul computerului pot apărea mesaje care vă vor spune despre progres. Când încărcarea este finalizată, scoateți dispozitivul MICROBIT din sistemul dvs. de fișiere. Apoi deconectați cablul USB.
6. Conectați bateria la MakerBit. Bucurați-vă de temporizator!

Apropo, puteți alege să salvați codul pe computer, apoi să îl încărcați trăgând o copie a fișierului pe micro: bit.

Avantajul pasului suplimentar este că puteți importa fișierul de cod înapoi în MakeCode de pe computer, dar nu din micro: bit.

Pasul 12: Studiați codul

Deschideți MakeCode într-un browser cu codul Timer încărcat, ca la Pasul 10.

Așezați indicatorul mouse-ului computerului pe un bloc de cod și lăsați-l să se odihnească acolo scurt.

Va apărea un mic mesaj care oferă informații despre bloc.

Puteți urmări succesiunea evenimentelor? Sugestie: începe în blocul „on start”. Apoi trece la blocul numit „clearTheTimer”. După aceea, sare la blocul numit „pentru totdeauna”. Ce se întâmplă după aceea?

Încercați să atingeți butoanele de pe cronometru în timp ce studiați codul.

Ce părți ale codului par să se activeze atunci când atingeți un buton? De ce? Puteți prezice ce va face butonul, uitându-vă la cod?

Învățarea cititului este o parte esențială a învățării scrisului. Elevii care învață să scrie cod pot beneficia de citirea codului pe care alți oameni l-au scris.

O modalitate bună de a vă testa cunoștințele de codificare ar putea fi schimbarea a ceva din cod pentru temporizatorul dvs.

Preziceți cum va afecta schimbarea dvs. modul în care funcționează cronometrul. Apoi încărcați codul modificat pe micro: bit și vedeți ce se întâmplă!

Probabil că vei face greșeli. Asta este în ordine. Toată lumea face. Aproape fiecare proiect de codare trece printr-o fază numită depanare, ceea ce înseamnă practic găsirea și remedierea erorilor.

Puteți oricând să începeți din nou cu un cod despre care știți că va funcționa. Doar faceți clic pe linkul din Pasul 10 pentru a descărca din nou codul.

Pasul 13: Întrebări frecvente

De ce este codul separat în părți?

Fiecare parte gestionează o singură sarcină.

Codul pentru fiecare sarcină este scris o singură dată.

Părțile au nume descriptive pentru a ajuta oamenii să citească codul.

Temporizatorul activează o parte de cod după nume atunci când trebuie să îndeplinească sarcina pe care o efectuează partea de cod. Aceasta este cunoscută sub numele de „apelarea” unei „proceduri”.

Cum permite calculul să funcționeze temporizatorul?

Temporizatorul utilizează calculul în trei moduri diferite.

Adăugați timp când utilizatorul atinge un punct de atingere pentru a seta temporizatorul. Scădeți timpul după ce utilizatorul atinge un punct de contact pentru a porni cronometrul. Convertiți numărul de secunde în ore, minute și secunde pentru afișare. Procedura „pentru totdeauna” folosește scăderea pentru a măsura timpul în două moduri.

Verificați bitul micro: pentru a afla când a trecut o secundă. Scade 1 din numărătoarea inversă după fiecare secundă, până când numărătoarea inversă ajunge la zero. Procedura „addSeconds” folosește adăugarea pentru a mări numărătoarea inversă după ce utilizatorul apasă unul dintre touchpins ore, minute sau secunde.

Procedura „showTimeRemaining” folosește divizarea numărului întreg pentru a transforma numărătoarea inversă într-un afișaj de timp care este mai ușor de înțeles pentru un om.

Care sunt alte tehnici de codificare utilizate în cod?

Numele de variabile descriptive îi ajută pe oameni să înțeleagă modul în care codul gestionează anumite fapte.

O variabilă este pur și simplu un nume atașat unui fapt pe care micro: bit îl stochează în memoria sa.

Faptele permit temporizatorului să țină evidența a ceea ce dorește utilizatorul să facă.

O procedură poate modifica valoarea atașată unei variabile. Noua valoare poate fi utilizată într-o procedură diferită.

Blocurile logice evaluează faptele adevărate sau false. Acesta este modul în care temporizatorul poate determina acțiunea corectă pe baza faptelor.

Un fapt adevărat sau fals poate fi rezultatul comparării a două numere. Sunt numerele egale? Este un număr mai mare decât celălalt? Sau mai putin?

De asemenea, codul poate atașa o valoare reală adevărată sau falsă unei variabile.

O procedură poate modifica valoarea unei variabile adevărate sau false pentru a schimba modul în care va funcționa o altă procedură. Acesta este modul în care gestionarul de evenimente T5 din acest cod oprește alarma în procedura numită soundTheAlarm.

Blocurile logice pot fi simple: dacă o valoare sau o comparație este adevărată, atunci faceți ceva; altfel, nu face nimic.

Blocurile logice pot fi complexe: dacă o valoare sau o comparație este adevărată, atunci faceți un lucru; altfel (adică altfel), faceți altceva.

Blocurile logice pot avea alte blocuri logice „cuibărite” în interiorul lor.

Uneori este nevoie de o serie de mai multe blocuri logice la rând pentru a evalua un fapt și a alege acțiunea potrivită.

De ce blocul „pentru totdeauna” folosește numărul 995?

Codul folosește 995 pentru a spune când a trecut o secundă de timp.

Micro: bit crește automat o variabilă numită „timp de rulare” de aproximativ 1 000 de ori pe secundă. Nu este exact 1 000, ci aproape.

Un experiment cu micro: bitul folosit pentru a construi acest exemplu a constatat că, în medie, era mai aproape de 995.

Acest cod merge cu media observată. Se așteaptă ca valoarea timpului de rulare să crească cu 995 înainte de a începe prin blocurile logice pentru a scădea o secundă din numărătoarea inversă.

Cum ați proiecta un experiment pentru a descoperi cât de rapid actualizează micro: bitul variabilei de timp de rulare? Cât timp ar trebui să derulați experimentul pentru a vă simți încrezători în descoperirea dvs.?

Sunteți inginerul temporizatorului dvs. Aceasta înseamnă că sunteți singurul care poate decide dacă schimbarea 995 la o valoare diferită ar face ca temporizatorul să fie mai precis.

Cum ar putea fi modificat temporizatorul pentru a face ceva diferit schimbând doar codul?

Păstrând componentele asamblate la fel, câteva modificări ale codului ar putea transforma temporizatorul într-un produs diferit.

Cronometru

Senzorul tactil „Start-Stop” ar funcționa conform așteptărilor. Senzorul tactil „Clear” ar fi, de asemenea.

Senzorii tactili pentru ore, minute și secunde nu ar fi necesari.

Procedura „pentru totdeauna” s-ar schimba pentru a număra în sus, mai degrabă decât în jos.

O modificare avansată ar fi măsurarea și afișarea timpului în trepte de 1/10 dintr-o secundă.

Ceas de birou

Senzorul tactil „Start-Stop” ar acționa ca un buton „Set”.

Senzorii tactili pentru ore, minute și secunde ar funcționa așa cum era de așteptat, fără nicio modificare.

Procedura „pentru totdeauna” ar trebui să numere în sus, mai degrabă decât în jos.

De asemenea, procedura „pentru totdeauna” ar avea nevoie de un calcul pentru „trecerea la zero” la miezul nopții.

Senzorul tactil „Clear” nu ar fi necesar. Cu toate acestea, i s-ar putea da o nouă funcție.

O modificare avansată ar putea fi utilizarea senzorului tactil ca control de selecție a modului. Comutați între afișajul în stil militar de 24 de ore și afișajul convențional de 12 ore cu a.m. și p.m. adăugat pe afișaj.

Ceas cu alarmă

În acest caz, senzorul tactil „Clear” poate fi schimbat într-un control „Alarm”.

Ar putea fi necesare mai multe variabile pentru a ține evidența noilor fapte, cum ar fi la ce oră suna alarma și dacă utilizatorul a activat sau dezactivat alarma.

Ar fi interesant să vedem cum diferiți elevi ar putea aborda această modificare în moduri diferite.

Controlează lumea

S-ar putea adăuga mai mulți senzori prin MakerBit pentru a permite ceasului să detecteze evenimente precum mișcarea, zgomotul sau deschiderea și închiderea ușii.

Ceasul ar putea decide să sune o alarmă dacă evenimentele sunt detectate în anumite perioade de timp.

În mod similar, ceasul ar putea fi utilizat pentru a activa sau dezactiva dispozitivele externe în funcție de timp. Un exemplu ar putea fi o încuietoare electronică a ușii conectată la un știft de pe MakerBit.