Направете кухненски таймер с MakerBit: 13 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Този проект изследва как работи кухненски таймер - като го направите!

Преди много време повечето полезни устройства бяха механични. Децата могат да разглобяват нещата, за да видят частите вътре и да изучават как се движат.

Съвременните електронни джаджи като кухненски таймер са различни. Частите са твърде малки, за да се видят, и те не се движат. Променете стратегията. Вместо да го разглобявате, за да видите как работи, сглобете един!

Този урок ви води през трите основни части на цифровия таймер:

1. компоненти,
2. връзки,
3. код.

Устройството ще има бутони за задаване на час и стартиране на обратно броене.

Той ще показва оставащото време и ще дава сигнали, когато отброяването приключи.

Сигналите могат да включват съобщение на дисплея, мигаща светлина или медии, като предварително записана песен.

Представете си таймер, който издухва разговор!

Студентите, които завършат всички дейности в този проект, ще могат да направят няколко неща.

• Сглобете електронни компоненти в интерактивно устройство.
• Напишете базиран на събития код, за да взаимодействате с потребителските въвеждане и команди.
• Напишете код, за да измервате точно времето.
• Напишете код, за да промените дисплея в реалния свят въз основа на промените във времето.
• Включете медийни устройства, за да произвеждате звуци въз основа на промените във времето.
• Обяснете как изчислението позволява на таймера да работи.

Стъпка 1: Съберете компонентите

Стартов комплект MakerBit+R от 1010 Technologies. Повечето компоненти, които ще ви трябват за този проект, са предоставени в Starter Kit. Те включват:

• BBC микро: битов микроконтролер
• MakerBit+R платформа за разработка
• USB кабел за свързване на micro: bit MakerBit към компютър.
• 9-волтова батерия и конектор за батерията за MakerBit
• Точки за допир, държачи за точки и светодиоди, с лентови кабели, свързани към MakerBit
• Grove конектори за LCD дисплея и mp3 плейъра. Тези конектори имат бял щепсел от единия край и четири отделни гнезда от другия край.

Допълнителни елементи.

Следните компоненти не са включени в MakerBit Starter Kit, но могат да бъдат закупени отделно от MakerBit.com, Amazon и много други търговски обекти.

LCD дисплей, който работи с I2C, като този.

По избор mp3 плейър и високоговорител, като този комплект.

Малка картонена кутия или парче картон.

Стъпка 2: Направете връзките

MakerBit осигурява връзки за редица различни компоненти, които вашият код може да контролира.

Всяка от следните серии стъпки обяснява как да свържете един от компонентите към MakerBit.

Има и снимка за всеки компонент, показваща как се свързва.

Намерете micro: bit и MakerBit+R устройствата в Starter Kit. Включете micro: bit в MakerBit, както е показано на снимките.

Стъпка 3: LCD дисплей

Намерете гнездото I2C на MakerBit+R. Погледнете го отблизо. Той има четири малки щифта. Всеки от тях има етикет:

• GND,
• +5V,
• SDA и
• SCL.

Всеки от щифтовете трябва да се свърже с щифт на LCD дисплея със същия етикет.

Обърнете внимание, че на LCD, щифтът, който съответства на +5V, може да бъде обозначен като VCC.

Пъхнете бял щепсел Grove в гнездото I2C на MakerBit+R. Забележете цвета на проводника, който се подравнява с щифта GND. Обикновено това е черен проводник.

Натиснете другия край на този проводник върху GND щифта на LCD.

Направете същото за останалите три проводника.

Спрете и погледнете връзките за момент. Уверете се, че всеки проводник преминава между двойката щифтове, които споделят един и същ етикет.

Изрежете дупка във вашия картон или кутия с размерите на LCD екрана. Монтирайте LCD дисплея зад картона (вътре в кутията) с електрическа изолационна лента.

Стъпка 4: MP3 плейър и високоговорител

Включете Grove щепсел в аналоговия контакт на MakerBit+R. Този контакт има четири малки пина с надпис GND, +3.3V, A1 и A0. Натиснете другите краища на проводниците към MP3 плейъра, така че всеки проводник да свързва два щифта, които съвпадат по този начин:

MakerBit MP3

GND GND

+3.3V VCC

A1 TX

A0 RX

Свържете усилен високоговорител към MP3 плейъра, като използвате жака за слушалки. Вашият код може да използва MP3 плейъра за възпроизвеждане на предварително записан аудио запис, когато отброяването приключи.

Високоговорителят, доставен от MakerBit.com, има акумулаторна вътрешна батерия и превключвател за включване и изключване. Проверете дали батерията е заредена и превключвателят е включен, когато искате да свири вашата мелодия.

Стъпка 5: Докоснете сензори

Погледнете светло сивото гнездо на MakerBit+R. Той съдържа дузина щифтове, обозначени с Т5 до Т16.

Намерете лентовия кабел в стартовия комплект, който има светлосив щепсел, оформен така, че да пасне на гнездото. Проводниците от другия край на лентовия кабел имат отделни, черни или бели гнезда.

Намерете червения проводник от страната на кабела, която е най -близо до страната T5 на гнездото.

Този проект използва този червен проводник и четирите проводника до него: кафяв, черен, бял и сив на цвят.

Намерете точките на допир и държачите на точки в стартовия комплект.

Натиснете сензорите за докосване в гнездата на петте проводника, които сте идентифицирали в предишната стъпка.

Проводниците и сензорите за докосване ще съвпадат с функциите на таймера по този начин:

Червен проводник = сензор T5 = Старт/Стоп на таймера

Кафяв проводник = сензор T6 = Добавяне на часове

Черен проводник = сензор T7 = Добавяне на минути

Бял проводник = сензор T8 = Добавяне на секунди

Сив проводник = сензор T9 = Изчистете таймера

Малко картон може да помогне да се разделят точките на допир отделно в чист ред. Още по -добре, монтирайте ги върху кутия. Притежателите на точки могат да помогнат за здраво задържане на точките на допир. Може да се наложи да отрежете дължината на държача на върха, ако вашият картон е дебел. MakerBit.com предлага урок за монтиране на точките на допир на тази връзка.

След като монтирате сензорите за докосване върху кутия или картон, маркирайте всеки от тях с функцията, която изпълнява.

Проектът използва точките на допир като сензори. Кодът ги нарича сензори за докосване. Точките на допир и сензорите за докосване са две имена за едно и също нещо, така че този урок ще използва и двете имена.

Действителното устройство, което усеща докосването, е вградено в MakerBit. Точките за допир са просто обеци за обици като тези, продавани в магазините за занаятчийски материали.

MakerBit усеща, когато някой докосне точка на допир. Това кара обеците да функционират като сензори. MakerBit казва на вашия код кой сензор е докоснат. Това се нарича събитие със сензор за докосване.

Кодът може да реагира на събития от сензора за докосване със специални блокове, наречени манипулатори на събития.

Когато погледнете примера на кода, предоставен с този урок, вижте дали можете да разпознаете манипулаторите на събития за събитията с докосване.

Стъпка 6: LED

MakerBit+R Starter Kit предоставя лентови кабели с вече инсталирани светодиоди. Те са наистина лесни за използване.

Изберете кабела с червените светодиоди.

След това намерете големия черен гнездо на MakerBit+R, което е най -близо до синьото гнездо. Това черно гнездо има щифтове, обозначени от P11 до P16.

Пъхнете черния щепсел на лентовия кабел в това гнездо.

Разгледайте ръбовете на лентовия кабел. Намерете страната, която има кафяв проводник от външната страна.

Този кафяв проводник отива към светодиода, управляван от пинов номер P16. Вашият код ще използва този светодиод за сигнал, когато отброяването приключи.

Направете малка дупка във вашия картон или кутия, за да пасне на светодиода. Натиснете светодиода отзад, след което го закрепете с някаква лента.

Може да се наложи да отлепите кафявия+червен чифт леко отстрани от лентовия кабел, докато разхлабите достатъчно жицата, за да бъде гъвкав.

Стъпка 7: Външна батерия

Подгответе батерията и съединителя за батерията. Батерията може да направи вашия таймер преносим!

Можете да включите 9-волтовата батерия в кръглия външен контакт на MakerBit, за да захранвате таймера, когато той не е свързан с вашия компютър.

LCD дисплеят и MP3 плейърът всъщност се нуждаят от по -високо напрежение, осигурено от батерията.

Опитайте да включите батерията, за да видите дали тя активира светлините на MakerBit и micro: bit.

Стъпка 8: Поставете таймера в кутия

Преработената картонена кутия може да направи хубав корпус за таймера.

Може да се нуждае от малко лепило, малко строителна хартия и малко въображение.

Снимката показва всичко, поставено в кутия.

Стъпка 9: Поставете Bugle Call на MP3 плейъра

Има много хубава колекция от повиквания от армейски бъг, достъпни онлайн на тази връзка.

Авторът изтегли MP3 аудио файл на бъгъл, който свири „Mess Call“, който дава възможност на войниците да знаят, че храната е готова. Изглеждаше като добър избор за кухненски таймер.

MP3 комплектът, илюстриран за този проект, беше достъпен като допълнителна покупка от MakerBit.com. Комплектът включва MP3 плейър, microSD карта с памет, USB адаптер за картата с памет, усилен високоговорител и кабел за зареждане на високоговорителя.

Намерете microSD картата и я поставете в USB адаптера. Включете това в компютъра. Създайте папка с име „04“. Това е нула-четири. Отворете папката.

Запазете MP3 файла, който искате таймерът да възпроизвежда в тази папка. Променете името на файла, така че да започва с 3-цифрено число. Например „001_MessCall.mp3“.

Извадете картата с памет и адаптера от компютъра. Извадете картата с памет от адаптера. Поставете картата в MP3 плейъра. Натиснете го в приемника, докато щракне на място и остане.

Кодът за таймера може да избере и възпроизведе желания файл въз основа на номера на папката и номера на файла. В този пример това ще бъде папка №4 и файл №1.

Можете да възпроизвеждате много, различни MP3 аудио файлове във вашия таймер, като ги запишете на microSD картата по този начин: в 2-цифрени папки с имена на файлове, които започват с 3-цифрени числа.

Стъпка 10: Вземете кода

Ще използвате MakeCode, за да вземете кода и да го поставите във вашия micro: bit.

MakeCode е базиран на браузър и е достъпен онлайн безплатно. Те са го проектирали специално за micro: bit. Той работи с много съвременни уеб браузъри, които работят на ChromeBooks, Mac, Windows и дори някои компютри с Linux.

Щракнете върху тази връзка, за да отворите MakeCode във вашия браузър.

Действителният код за този проект ще бъде въведен автоматично, за да работите с него.

Екранът ви трябва да изглежда като снимката, показана по -долу.

Стъпка 11: Качете кода на вашия Micro: bit

Снимките по -долу имат числа в ъглите, които да ви водят през процеса.

1. Свържете micro: bit към компютъра с USB кабела.
2. Проверете файловата система на вашия компютър, за да видите, че MICROBIT се появява в списъка ви с устройства за съхранение. Снимката с тази статия е как изглежда на Chromebook.
3. Щракнете върху бутона Запазване в MakeCode. Снимката показва стрелка, сочеща към бутона.
4. Вашият компютър ще ви попита къде искате да запишете програмата. Отидете до устройството за съхранение MICROBIT и го отворете. Щракнете върху бутона Запазване.
5. Индикаторът на micro: bit ще мига бързо, докато кодът се качва. На екрана на компютъра ви могат да се появят съобщения, които ви разказват за напредъка. Когато качването приключи, извадете MICROBIT устройството от вашата файлова система. След това изключете USB кабела.
6. Включете батерията в MakerBit. Насладете се на таймера!

Между другото, можете да изберете да запазите кода на вашия компютър, след което да го качите, като плъзнете копие на файла в micro: bit.

Предимството на допълнителната стъпка е, че можете да импортирате кодовия файл обратно в MakeCode от вашия компютър, но не и от micro: bit.

Стъпка 12: Проучете кода

Отворете MakeCode в браузър с зареден код на таймера, както в стъпка 10.

Поставете показалеца на мишката на компютъра върху кодов блок и го оставете за кратко там.

Ще се появи малко съобщение, даващо информация за блока.

Можете ли да следвате последователността на събитията? Съвет: започва в блока „при стартиране“. След това прескача до блока, наречен „clearTheTimer“. След това той скача към блока, наречен „завинаги“. Какво се случва след това?

Опитайте да докоснете бутоните на таймера, докато изучавате кода.

Кои части от кода изглежда се активират, когато докоснете бутон? Защо? Можете ли да предвидите какво ще прави бутонът, като погледнете кода?

Да се научиш да четеш е съществена част от научаването да пишеш. Учениците, които се научават да пишат код, могат да се възползват, като прочетат кода, написан от други хора.

Добър начин да проверите знанията си за кодиране може да бъде да промените нещо в кода за вашия таймер.

Предскажете как промяната ви ще повлияе на начина, по който работи таймерът. След това качете променения код в micro: bit и вижте какво ще се случи!

Вероятно ще направите грешки. Това е добре. Всеки го прави. Почти всеки проект за кодиране преминава през фаза, наречена отстраняване на грешки, което основно означава намиране и коригиране на грешки.

Винаги можете да започнете отначало с код, който знаете, че ще работи. Просто щракнете върху връзката в Стъпка 10, за да изтеглите кода отново.

Стъпка 13: Често задавани въпроси

Защо кодът е разделен на части?

Всяка част се справя само с една задача.

Кодът за всяка задача се пише само веднъж.

Частите имат описателни имена, за да помогнат на хората да прочетат кода.

Таймерът активира кодова част по име, когато трябва да изпълни задачата, която кодовата част изпълнява. Това е известно като „извикване“на „процедура“.

Как изчисленията позволяват на таймера да работи?

Таймерът използва изчисления по три различни начина.

Добавете време, когато потребителят докосне точка на докосване, за да настрои таймера. Извадете времето, след като потребителят докосне точка за докосване, за да стартира таймера. Преобразувайте броя секунди в часове, минути и секунди за показване. Процедурата „завинаги“използва изваждане за измерване на времето по два начина.

Проверете micro: bit, за да разберете кога е изминала една секунда. Изваждайте 1 от обратното броене след всяка секунда, докато отброяването достигне нула. Процедурата „addSeconds“използва добавяне, за да увеличи отброяването, след като потребителят натисне един от сензорните точки за часове, минути или секунди.

Процедурата “showTimeRemaining” използва целочислено деление, за да трансформира обратното броене в времеви дисплей, който е по -лесен за разбиране от човек.

Какви други кодиращи техники се използват в кода?

Описателните имена на променливи помагат на хората да разберат как кодът управлява определени факти.

Променливата е просто име, прикрепено към факт, който micro: bit се съхранява в паметта му.

Фактите позволяват на таймера да следи какво иска потребителят да направи.

Една процедура може да промени стойността, прикрепена към променлива. Новата стойност може да се използва в различна процедура.

Логическите блокове оценяват верни или неверни факти. Ето как таймерът може да определи правилното действие въз основа на фактите.

Истински или невярен факт може да бъде резултат от сравняване на две числа. Равни ли са числата? Едно число по -голямо ли е от другото? Или по-малко?

Кодът също може да прикачи действителна стойност на true или false към променлива.

Една процедура може да промени стойността на променлива true или false, за да промени начина, по който ще работи друга процедура. По този начин манипулаторът на събития T5 в този код изключва алармата в процедурата, наречена soundTheAlarm.

Логическите блокове могат да бъдат прости: ако стойността или сравнението са верни, направете нещо; в противен случай не правете нищо.

Логическите блокове могат да бъдат сложни: ако стойността или сравнението са верни, направете едно нещо; иначе (което означава друго), направете различно нещо.

Логическите блокове могат да имат „вложени“други логически блокове.

Понякога е необходима поредица от няколко логически блока подред, за да се оцени факт и да се избере правилното действие.

Защо блокът „завинаги“използва числото 995?

Кодът използва 995, за да определи кога е изминала една секунда от времето.

Micro: bit автоматично увеличава променлива, наречена "време на работа" приблизително 1 000 пъти в секунда. Не е точно 1 000, но е близо.

Експеримент с действителния micro: bit, използван за изграждането на този пример, установи, че той е бил по -близо до средно 995.

Този код върви с наблюдаваната средна стойност. Той изчаква стойността на работното време да се увеличи с 995, преди да започне през логическите блокове, за да извади една секунда от обратното броене.

Как бихте проектирали експеримент, за да откриете колко бързо вашият micro: bit актуализира променливата за време на изпълнение? Колко време би трябвало да проведете експеримента, за да се почувствате уверени в откритието си?

Вие сте инженерът на вашия таймер. Това означава, че вие сте единственият, който може да реши дали промяната на 995 на друга стойност би направила таймера ви по -точен.

Как може таймерът да бъде променен, за да направи нещо различно, като промени само кода?

Поддържайки сглобените компоненти същите, няколко промени в кода могат да превърнат таймера в различен продукт.

Хронометър

Сензорът за докосване „Старт-Стоп“ще работи според очакванията. “Clear” сензорът за докосване също би.

Сензорите за докосване за часове, минути и секунди няма да са необходими.

Процедурата „завинаги“ще се промени, за да брои нагоре, а не надолу.

Разширена модификация би била да се измерва и показва времето на стъпки от 1/10 от секундата.

Настолен часовник

Сензорът за докосване „Старт-Стоп“ще действа като бутон „Задаване“.

Сензорите за докосване в продължение на часове, минути и секунди ще работят според очакванията без никаква промяна.

Процедурата „завинаги“ще трябва да брои нагоре, а не надолу.

Също така процедурата „завинаги“ще се нуждае от изчисление за „преобръщане към нула“в полунощ.

„Ясен“сензор за докосване няма да е необходим. Въпреки това, тя може да получи нова функция.

Разширена модификация може да бъде използването на този сензор за докосване като контрол за избор на режим. Превключвайте между 24-часов дисплей във военен стил и конвенционален 12-часов дисплей с сутринта и следобеда. добавен към дисплея.

Будилник

В този случай сензорът за „Изчистване“може да бъде променен на „Аларма“.

Може да са необходими повече променливи за проследяване на нови факти, като например в колко часа да се подаде алармата и дали потребителят е активирал или деактивирал алармата.

Би било интересно да се види как различните ученици могат да подхождат към тази модификация по различни начини.

Контролирайте света

Повече сензори могат да бъдат добавени чрез MakerBit, за да позволят на часовника да открива събития като движение, шум или отваряне и затваряне на врата.

Часовникът може да реши да подаде аларма, ако събитията бъдат открити през определени периоди от време.

По същия начин часовникът може да се използва за активиране или деактивиране на външни устройства в зависимост от времето. Един пример може да бъде електронно заключване на вратата, свързано към щифт на MakerBit.