Bëni një kohëmatës kuzhine me një MakerBit: 13 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:19

Ky projekt eksploron se si funksionon një kohëmatës kuzhine - duke e bërë një!

Shumë kohë më parë, pajisjet më të dobishme ishin mekanike. Fëmijët mund t'i ndajnë gjërat për të parë pjesët brenda dhe për të studiuar se si lëvizin.

Pajisjet moderne elektronike si një kohëmatës kuzhine janë të ndryshme. Pjesët janë shumë të vogla për tu parë dhe nuk lëvizin. Ndryshoni strategjinë. Në vend që ta ndani për të parë se si funksionon, bashkoni një!

Ky mësim ju udhëzon përmes tre pjesëve themelore të një kohëmatësi dixhital:

1. përbërësit,
2. lidhjet,
3. kodin.

Pajisja do të ketë butona për të vendosur një kohë dhe për të filluar një numërim mbrapsht.

Do të shfaqë kohën e mbetur dhe do të japë sinjale kur numërimi mbrapsht është i plotë.

Sinjalet mund të përfshijnë një mesazh në ekran, një dritë që vezullon ose media të tilla si një këngë e regjistruar paraprakisht.

Imagjinoni një kohëmatës që fryn një thirrje përgjimi!

Studentët që përfundojnë të gjitha aktivitetet në këtë projekt do të jenë në gjendje të bëjnë disa gjëra.

• Mblidhni komponentët elektronikë në një pajisje interaktive.
• Shkruani kod të bazuar në ngjarje për të bashkëvepruar me hyrjet dhe komandat e përdoruesit.
• Shkruani kod për të matur kohën me saktësi.
• Shkruani kod për të ndryshuar një ekran të botës reale bazuar në ndryshimet në kohë.
• Përfshini pajisjet mediatike për të prodhuar tinguj bazuar në ndryshimet në kohë.
• Shpjegoni sesi llogaritja i mundëson kohëmatësit të funksionojë.

Hapi 1: Mblidhni Komponentët

Kompleti MakerBit+R Starter nga 1010 Technologies. Shumica e komponentëve që do t'ju nevojiten për këtë projekt janë dhënë në Kutinë e Fillimit. Ato përfshijnë:

• Mikro BBC: mikrokontrollues bit
• Platforma e zhvillimit MakerBit+R
• Kabllo USB për të lidhur mikro: bit MakerBit me një kompjuter.
• Bateri 9 volt dhe lidhës baterie për MakerBit
• Pikat e prekjes, mbajtësit e pikave dhe LED, me kabllo fjongo që lidhen me MakerBit
• Lidhës Grove për ekranin LCD dhe mp3 player. Këto lidhje kanë një prizë të bardhë në njërin skaj dhe katër priza individuale në skajin tjetër.

Artikuj shtesë.

Komponentët e mëposhtëm nuk përfshihen në MakerBit Starter Kit, por mund të blihen veçmas nga MakerBit.com, Amazon dhe shumë shitore të tjera.

Ekran LCD që punon me I2C, si ky.

Mp3 player dhe altoparlant opsional, si ky grup.

Një kuti e vogël kartoni, ose një copë kartoni.

Hapi 2: Bëni lidhjet

MakerBit siguron lidhje për një numër komponentësh të ndryshëm që kodi juaj mund të kontrollojë.

Secila nga seritë e mëposhtme të Hapave shpjegon se si të lidhni një nga komponentët me MakerBit.

Ekziston edhe një fotografi për secilin komponent, duke treguar se si lidhet.

Gjeni pajisjet mikro: bit dhe MakerBit+R në Starter Kit. Lidhni mikro: bit në MakerBit siç tregohet në foto.

Hapi 3: Ekrani LCD

Gjeni prizën I2C në MakerBit+R. Shikojeni nga afër. Ajo ka katër kunja të vogla. Secila prej tyre ka një etiketë:

• GND,
• +5V,
• SDA, dhe
• SCL.

Secila prej kunjave duhet të lidhet me një kunj në ekranin LCD që ka të njëjtën etiketë.

Vini re se në LCD, kunja që korrespondon me +5V mund të etiketohet VCC.

Shtyjeni një prizë Grove të bardhë në prizën I2C në MakerBit+R. Vini re ngjyrën e telit që rreshtohet me kunjin GND. Zakonisht është një tel i zi.

Shtyjeni skajin tjetër të atij teli mbi kunjin GND të LCD.

Bëni të njëjtën gjë për tre telat e mbetur.

Ndaloni dhe shikoni lidhjet për një moment. Sigurohuni që çdo tel të shkojë midis palëve të kunjave që ndajnë të njëjtën etiketë.

Pritini një vrimë në kartonin ose kutinë tuaj me madhësinë e ekranit LCD. Montoni LCD pas kartonit (brenda kutisë) me shirit izolues elektrik.

Hapi 4: MP3 Player dhe altoparlant

Lidhni një prizë Grove në prizën Analog në MakerBit+R. Ky prizë ka katër kunja të vegjël të etiketuar GND, +3.3V, A1 dhe A0. Shtyjini skajet e tjera të telave mbi MP3 player në mënyrë që çdo tel të lidhë dy kunja që përputhen në këtë mënyrë:

MakerBit MP3

GND GND

+3.3V VCC

A1 TX

GJ60 RX

Lidhni një altoparlant të përforcuar me MP3 player duke përdorur folenë e kufjeve. Kodi juaj mund të përdorë MP3 player për të luajtur një këngë audio të regjistruar paraprakisht kur mbaron numërimi mbrapsht.

Altoparlanti i furnizuar nga MakerBit.com ka një bateri të brendshme të rimbushshme dhe një çelës on-off. Kontrolloni për t'u siguruar që bateria është e ngarkuar dhe çelësi është i ndezur kur dëshironi që ajo të luajë melodinë tuaj.

Hapi 5: Prekni sensorët

Shikoni prizën gri të lehtë në MakerBit+R. Ai përmban një duzinë kunja të etiketuar T5 deri T16.

Gjeni kabllon e shiritit në Kit Starter që ka një prizë gri të lehta në formë që i përshtatet prizës. Telat në skajin tjetër të kabllit të shiritit kanë baza të ndara, të zeza ose të bardha.

Gjeni tela të kuq në anën e kabllit që shkon më afër anës T5 të prizës.

Ky projekt përdor atë tel të kuq dhe katër telat ngjitur me të: ngjyrë kafe, të zezë, të bardhë dhe gri.

Gjeni pikat e prekjes dhe mbajtësit e pikave në Kutinë e Fillimit.

Shtyni sensorët e prekjes në prizat në pesë telat që keni identifikuar në hapin e mëparshëm.

Telat dhe sensorët e prekjes do të përputhen me funksionet e kohëmatësit në këtë mënyrë:

Teli i kuq = Sensori T5 = Filloni/Ndaloni kohëmatësin

Teli ngjyrë kafe = sensori T6 = Shto orë

Teli i zi = sensori T7 = Shto minuta

Teli i bardhë = sensori T8 = Shto sekonda

Tela gri = sensor T9 = Pastroni kohëmatësin

Pak karton mund të ndihmojë për të mbajtur pikat e prekjes të ndara në një rresht të pastër. Më mirë akoma, montojini ato në një kuti. Mbajtësit e pikave mund të ndihmojnë për të mbajtur fort pikat e prekjes. Ju mund të keni nevojë të shkurtoni gjatësinë e mbajtësit të pikës nëse kartoni juaj është i trashë. MakerBit.com ofron një mësim mbi montimin e pikave të prekjes në këtë lidhje.

Pasi të keni montuar sensorët e prekjes në një kuti ose karton, etiketoni secilin me funksionin që kryen.

Projekti përdor pikat e prekjes si sensorë. Kodi i quan ata sensorë prekjeje. Pikat e prekjes dhe sensorët e prekjes janë dy emra për të njëjtën gjë, kështu që ky mësim do të përdorë të dy emrat.

Pajisja aktuale që ndjen prekjen është e integruar në MakerBit. Pikat e prekjes janë thjesht shtylla vathësh si ato që shiten në dyqanet e furnizimeve artizanale.

MakerBit ndjen kur dikush prek një pikë prekjeje. I bën vathët të funksionojnë si sensorë. MakerBit tregon kodin tuaj se cili sensor është prekur. Kjo quhet një ngjarje e sensorit të prekjes.

Kodi mund t'i përgjigjet ngjarjeve të sensorit të prekjes me blloqe të veçanta, të quajtura mbajtës të ngjarjeve.

Kur shikoni shembullin e kodit të dhënë me këtë mësim, shihni nëse mund t'i njihni mbajtësit e ngjarjeve për ngjarjet me prekje.

Hapi 6: LED

Kompleti MakerBit+R Starter siguron kabllo fjongo me LED të instaluar tashmë. Këto janë vërtet të lehta për t'u përdorur.

Zgjidhni kabllon me LED të kuq.

Tjetra, gjeni prizën e madhe të zezë në MakerBit+R që është më afër prizës blu, Kjo prizë e zezë ka kunja të etiketuara P11 deri P16.

Shtyjeni prizën e zezë të kabllit të shiritit në këtë prizë.

Shqyrtoni skajet e kabllit të shiritit. Gjeni anën që ka një tel ngjyrë kafe në pjesën e jashtme.

Ky tel ngjyrë kafe shkon në LED të kontrolluar nga numri i pinit P16. Kodi juaj do të përdorë këtë LED për të sinjalizuar kur mbaron numërimi mbrapsht.

Bëni një vrimë të vogël në kartonin ose kutinë tuaj për t'iu përshtatur LED -it. Shtyjeni LED -in nga pjesa e pasme dhe më pas sigurojeni me ndonjë kasetë.

Ju mund të keni nevojë të hiqni palën e telave kafe+të kuqe lehtë larg nga ana e kabllit të shiritit derisa të lironi tela aq sa të jetë fleksibël.

Hapi 7: Bateria e jashtme

Përgatitni lidhësin e baterisë dhe baterisë. Bateria mund ta bëjë kohëmatësin tuaj të lëvizshëm!

Mund ta lidhni baterinë 9 volt në prizën e jashtme të rrumbullakët të energjisë në MakerBit për të fuqizuar kohëmatësin kur nuk është i lidhur me kompjuterin tuaj.

Ekrani LCD dhe luajtësi MP3 në të vërtetë kanë nevojë për tension më të lartë të siguruar nga bateria.

Provoni të lidhni baterinë për të parë nëse aktivizon dritat në MakerBit dhe mikro: bit.

Hapi 8: Vendosni kohëmatësin në një kuti

Një kuti kartoni e ri-synuar mund të bëjë një strehë të bukur për kohëmatësin.

Mund të ketë nevojë për pak zam, pak letër ndërtimi dhe pak imagjinatë.

Fotografia tregon gjithçka të vendosur brenda një kutie.

Hapi 9: Vendosni një Thirrje Bugle në MP3 Player

Ekziston një koleksion shumë i bukur i thirrjeve të përgjimit të Ushtrisë në dispozicion në internet në këtë lidhje.

Autori shkarkoi një skedar audio MP3 të një zhurme që luante "Mess Call", e cila u bën të ditur ushtarëve se ushqimi është gati. Dukej si një zgjedhje e mirë për një kohëmatës kuzhine.

Kompleti MP3 i ilustruar për këtë projekt ishte i disponueshëm si një blerje opsionale nga MakerBit.com. Kompleti përfshin MP3 player, një kartë memorie microSD, një përshtatës USB për kartën e kujtesës, një altoparlant të amplifikuar dhe një kordon karikimi për altoparlantin.

Gjeni kartën microSD dhe futeni atë në përshtatësin USB. Lidheni këtë në kompjuter. Krijoni një dosje të quajtur "04". Kjo është zero-katër. Hapni dosjen.

Ruani skedarin MP3 që dëshironi që kohëmatësi të luajë në këtë dosje. Ndryshoni emrin e skedarit në mënyrë që të fillojë me një numër 3-shifror. Për shembull, "001_MessCall.mp3".

Hiqni kartën e kujtesës dhe përshtatësin nga kompjuteri. Hiqeni kartën e kujtesës nga përshtatësi. Fut kartën në MP3 player. Shtyjeni atë në marrës derisa të klikojë në vend dhe të qëndrojë.

Kodi për kohëmatësin mund të zgjedhë dhe luajë skedarin e dëshiruar bazuar në numrin e dosjes dhe numrin e skedarit. Në këtë shembull, do të ishte dosja #4 dhe skedari #1.

Ju mund të luani skedarë audio të ndryshëm MP3 në kohëmatësin tuaj duke i ruajtur ato në kartën microSD në këtë mënyrë: në dosje me 2 shifra me numra që kanë emra skedarësh që fillojnë me numra 3-shifrorë.

Hapi 10: Kapni Kodin

Ju do të përdorni MakeCode për të kapur kodin dhe për ta futur atë në mikro: bitin tuaj.

MakeCode është i bazuar në shfletues dhe është i disponueshëm online falas. Ata e projektuan atë posaçërisht për mikro: bit. Punon me shumë shfletues modernë të internetit që funksionojnë në ChromeBooks, Macs, Windows dhe madje edhe disa kompjuterë Linux.

Klikoni këtë lidhje për të hapur MakeCode në shfletuesin tuaj.

Kodi aktual për këtë projekt do të futet automatikisht për ju që të punoni.

Ekrani juaj duhet të duket si fotografia e treguar më poshtë.

Hapi 11: Ngarko kodin në mikro tuaj: bit

Fotografitë më poshtë kanë numra në qoshe për t'ju udhëhequr gjatë procesit.

1. Lidhni mikro: bit me kompjuterin tuaj me kabllo USB.
2. Kontrolloni sistemin e skedarëve të kompjuterit tuaj për të parë që MICROBIT të shfaqet në listën tuaj të pajisjeve të ruajtjes. Fotografia me këtë artikull është se si duket në një Chromebook.
3. Klikoni butonin Ruaj në MakeCode. Fotografia tregon një shigjetë që tregon butonin.
4. Kompjuteri juaj do t'ju pyesë se ku doni ta ruani programin. Shkoni te pajisja e ruajtjes MICROBIT dhe hapeni atë. Klikoni në butonin Ruaj.
5. Një dritë në mikro: bit do të ndizet me shpejtësi ndërsa kodi ngarkohet. Mesazhet mund të shfaqen në ekranin e kompjuterit tuaj duke ju treguar për përparimin. Kur ngarkimi të ketë përfunduar, nxirrni pajisjen MICROBIT nga sistemi juaj i skedarëve. Pastaj shkëputni kabllon USB.
6. Lidheni baterinë në MakerBit. Shijoni kohëmatësin tuaj!

Nga rruga, ju mund të zgjidhni për të ruajtur kodin në kompjuterin tuaj, pastaj ngarkoni atë duke zvarritur një kopje të skedarit në mikro: bit.

Avantazhi i hapit shtesë është se ju mund të importoni skedarin e kodit përsëri në MakeCode nga kompjuteri juaj, por jo nga mikro: bit.

Hapi 12: Studioni Kodin

Hapni MakeCode në një shfletues me kodin Timer të ngarkuar, si në Hapin 10.

Vendoseni treguesin e miut të kompjuterit në një bllok kodesh dhe lëreni të pushojë atje shkurtimisht.

Do të shfaqet një mesazh i vogël që jep informacion në lidhje me bllokun.

A mund të ndiqni sekuencën e ngjarjeve? Këshillë: fillon në bllokun "në fillim". Pastaj hidhet në bllokun e quajtur "clearTheTimer". Pas kësaj ajo hidhet në bllokun e quajtur "përgjithmonë". Çfarë ndodh pas kësaj?

Provoni të prekni butonat në kohëmatës ndërsa studioni kodin.

Cilat pjesë të kodit duket se aktivizohen kur prekni një buton? Pse? A mund të parashikoni se çfarë do të bëjë butoni, duke parë kodin?

Mësimi për të lexuar është një pjesë thelbësore e të mësuarit për të shkruar. Studentët që mësojnë të shkruajnë kod mund të përfitojnë duke lexuar kodin që kanë shkruar njerëzit e tjerë.

Një mënyrë e mirë për të testuar njohuritë tuaja për kodimin mund të jetë ndryshimi i diçkaje në kodin për kohëmatësin tuaj.

Parashikoni se si ndryshimi juaj do të ndikojë në mënyrën se si funksionon kohëmatësi. Pastaj ngarkoni kodin e ndryshuar në mikro: bit dhe shikoni se çfarë ndodh!

Me shumë mundësi do të bëni gabime. Kjo është në rregull. Të gjithë e bëjnë. Pothuajse çdo projekt kodimi kalon nëpër një fazë të quajtur debugging, që në thelb nënkupton gjetjen dhe rregullimin e gabimeve.

Ju gjithmonë mund të filloni nga e para me kodin që e dini se do të funksionojë. Thjesht klikoni lidhjen në Hapin 10 për të shkarkuar përsëri kodin.

Hapi 13: Pyetje të bëra më shpesh

Pse kodi ndahet në pjesë?

Secila pjesë trajton vetëm një detyrë.

Kodi për secilën detyrë shkruhet vetëm një herë.

Pjesët kanë emra përshkrues për të ndihmuar njerëzit të lexojnë kodin.

Kohëmatësi aktivizon një pjesë të kodit me emër kur duhet të bëjë detyrën që kryen pjesa e kodit. Kjo njihet si "thirrja" e një "procedure".

Si mundëson llogaritja që kohëmatësi të funksionojë?

Kohëmatësi përdor llogaritjen në tre mënyra të ndryshme.

Shtoni kohë kur përdoruesi prek një pikë prekjeje për të vendosur kohëmatësin. Zbrit kohën pasi përdoruesi prek një pikë prekjeje për të filluar kohëmatësin. Shndërroni numrin e sekondave në orë, minuta dhe sekonda për shfaqje. Procedura "përgjithmonë" përdor zbritjen për të matur kohën në dy mënyra.

Kontrolloni mikro: bit për të treguar kur ka kaluar një sekondë. Zbritni 1 nga numërimi mbrapsht pasi të kalojë çdo sekondë, derisa numërimi mbrapsht të arrijë në zero. Procedura "addSeconds" përdor shtimin për të rritur numërimin mbrapsht pasi përdoruesi të shtypë njërën prej kunjave prekës për orë, minuta ose sekonda.

Procedura "showTimeRemaining" përdor ndarjen e numrave të plotë për të shndërruar numërimin mbrapsht në një shfaqje kohe që është më e lehtë për një person të kuptojë.

Cilat janë disa teknika të tjera kodimi të përdorura në kod?

Emrat përshkrues të ndryshoreve i ndihmojnë njerëzit të kuptojnë se si kodi menaxhon fakte të caktuara.

Një ndryshore është thjesht një emër i bashkangjitur një fakti që mikro: biti ruan në kujtesën e tij.

Faktet i mundësojnë kohëmatësit të mbajë shënime se çfarë dëshiron përdoruesi të bëjë.

Një procedurë mund të ndryshojë vlerën e bashkangjitur në një ndryshore. Vlera e re mund të përdoret në një procedurë të ndryshme.

Blloqet logjike vlerësojnë fakte të vërteta ose të rreme. Kjo është mënyra se si kohëmatësi mund të përcaktojë veprimin e duhur bazuar në fakte.

Një fakt i vërtetë ose i rremë mund të jetë rezultat i krahasimit të dy numrave. A janë numrat të barabartë? A është një numër më i madh se tjetri? Ose më pak?

Kodi gjithashtu mund t'i bashkëngjisë një vlerë aktuale të vërtetë ose të rreme një ndryshore.

Një procedurë mund të ndryshojë vlerën e një ndryshoreje të vërtetë ose të rreme për të ndryshuar mënyrën se si do të funksionojë një procedurë tjetër. Kjo është mënyra se si mbajtësi i ngjarjeve T5 në këtë kod fik alarmin në procedurën e quajtur soundTheAlarm.

Blloqet logjike mund të jenë të thjeshta: nëse një vlerë ose krahasim është e vërtetë, atëherë bëni diçka; përndryshe, mos bëni asgjë.

Blloqet logjike mund të jenë komplekse: nëse një vlerë ose krahasim është i vërtetë, atëherë bëni një gjë; tjetër (do të thotë ndryshe), bëni një gjë tjetër.

Blloqet logjike mund të kenë blloqe të tjera logjike të "vendosura" brenda tyre.

Ndonjëherë duhen një sërë blloqesh logjike me radhë për të vlerësuar një fakt dhe për të zgjedhur veprimin e duhur.

Pse blloku "përgjithmonë" përdor numrin 995?

Kodi përdor 995 për të treguar kur ka kaluar një sekondë e kohës.

Mikro: bit rrit automatikisht një ndryshore të quajtur "koha e funksionimit" afërsisht 1, 000 herë në sekondë. Nuk është saktësisht 1, 000, por afër.

Një eksperiment me mikro: biti i përdorur për të ndërtuar këtë shembull zbuloi se ishte më afër 995, mesatarisht.

Ky kod shkon me mesataren e vëzhguar. Ai pret që vlera e kohës së funksionimit të rritet me 995 para se të fillojë përmes blloqeve logjike për të zbritur një sekondë nga numërimi mbrapsht.

Si do të krijonit një eksperiment për të zbuluar se sa shpejt përditëson mikro: biti juaj ndryshoren e kohës së funksionimit? Sa kohë do të duhej për të kryer eksperimentin për t'u ndier të sigurt në zbulimin tuaj?

Ju jeni inxhinieri i kohëmatësit tuaj. Kjo do të thotë që ju jeni i vetmi që mund të vendosni nëse ndryshimi i 995 në një vlerë të ndryshme do ta bënte kohëmatësin tuaj më të saktë.

Si mund të modifikohet kohëmatësi për të bërë diçka ndryshe duke ndryshuar vetëm kodin?

Duke i mbajtur përbërësit e grumbulluar të njëjtë, disa ndryshime në kod mund të transformojnë kohëmatësin në një produkt të ndryshëm.

Kronometër

Sensori i prekjes "Start-Stop" do të funksiononte siç pritej. Sensori i prekjes "Clear" gjithashtu do të.

Sensorët e prekjes për orë, minuta dhe sekonda nuk do të ishin të nevojshëm.

Procedura "përgjithmonë" do të ndryshonte për të numëruar lart, në vend se poshtë.

Një modifikim i avancuar do të ishte matja dhe shfaqja e kohës në rritje prej 1/10 e sekondës.

Ora e tavolinës

Sensori i prekjes "Start-Stop" do të veprojë si një buton "Set".

Sensorët e prekjes për orë, minuta dhe sekonda do të punonin siç pritej pa ndonjë ndryshim.

Procedura "përgjithmonë" do të duhej të numëronte lart, sesa poshtë.

Gjithashtu, procedura "përgjithmonë" do të kishte nevojë për një llogaritje për "kalimin në zero" në mesnatë.

Sensori i prekjes "Clear" nuk do të ishte i nevojshëm. Sidoqoftë, mund t'i jepet një funksion i ri.

Një modifikim i avancuar mund të jetë përdorimi i atij sensori të prekjes si një kontroll i përzgjedhjes së mënyrës. Kaloni midis ekranit 24-orësh, të stilit ushtarak dhe ekranit konvencional, 12-orësh me mëngjes dhe pasdite. shtuar në ekran.

Ora me zile

Në këtë rast, sensori i prekjes "Clear" mund të ndryshohet në një kontroll "Alarm".

Mund të nevojiten më shumë variabla për të mbajtur gjurmët e fakteve të reja, të tilla si në cilën orë të bjerë alarmi dhe nëse përdoruesi e ka aktivizuar ose çaktivizuar alarmin.

Do të ishte interesante të shihet se si studentë të ndryshëm mund t'i qasen këtij modifikimi në mënyra të ndryshme.

Kontrolloni Botën

Më shumë sensorë mund të shtohen përmes MakerBit për të lejuar që ora të zbulojë ngjarje të tilla si lëvizja, zhurma ose hapja dhe mbyllja e derës.

Ora mund të vendosë të japë një alarm nëse ngjarjet zbulohen gjatë periudhave të caktuara kohore.

Në mënyrë të ngjashme, ora mund të përdoret për të aktivizuar ose çaktivizuar pajisjet e jashtme bazuar në kohën. Një shembull mund të jetë një bllokim elektronik i derës i lidhur me një kunj në MakerBit.