Buat Pemasa Dapur Dengan MakerBit: 13 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Projek ini meneroka bagaimana pemasa dapur berfungsi - dengan membuatnya!

Dulu, kebanyakan alat yang berguna adalah mekanikal. Anak-anak boleh mengambil bahagian untuk melihat bahagian-bahagian di dalamnya dan mengkaji bagaimana mereka bergerak.

Alat elektronik moden seperti pemasa dapur berbeza. Bahagiannya terlalu kecil untuk dilihat, dan tidak bergerak. Ubah strategi. Daripada membezakannya untuk melihat bagaimana ia berfungsi, satukan!

Pelajaran ini membimbing anda melalui tiga bahagian asas pemasa digital:

1. komponen,
2. sambungan,
3. kod.

Peranti akan mempunyai butang untuk menetapkan waktu dan memulakan undur.

Ia akan memaparkan masa yang tersisa dan memberi isyarat apabila undur selesai.

Isyarat mungkin merangkumi pesan di layar, lampu berkedip, atau media seperti lagu yang dirakam sebelumnya.

Bayangkan pemasa yang melancarkan panggilan bugle!

Pelajar yang menyelesaikan semua aktiviti dalam projek ini akan dapat melakukan beberapa perkara.

• Pasang komponen elektronik ke dalam peranti interaktif.
• Tulis kod berasaskan acara untuk berinteraksi dengan input dan arahan pengguna.
• Tulis kod untuk mengukur masa dengan tepat.
• Tulis kod untuk menukar paparan dunia nyata berdasarkan perubahan masa.
• Masukkan alat media untuk menghasilkan bunyi berdasarkan perubahan masa.
• Terangkan bagaimana pengiraan membolehkan pemasa berfungsi.

Langkah 1: Kumpulkan Komponen

Kit Permulaan MakerBit + R dari 1010 Technologies. Sebilangan besar komponen yang anda perlukan untuk projek ini disediakan dalam Starter Kit. Ia merangkumi:

• Pengawal mikro BBC: bit mikro
• Platform pengembangan MakerBit + R
• Kabel USB untuk menyambungkan mikro: bit MakerBit ke komputer.
• Bateri 9 volt dan penyambung bateri untuk MakerBit
• Titik sentuh, pemegang titik, dan LED, dengan kabel pita yang menghubungkan ke MakerBit
• Penyambung grove untuk paparan LCD dan pemain mp3. Penyambung ini mempunyai palam putih di satu hujung dan empat soket individu di hujung yang lain.

Item tambahan.

Komponen berikut tidak disertakan dengan MakerBit Starter Kit tetapi boleh dibeli secara berasingan dari MakerBit.com, Amazon, dan banyak kedai lain.

Paparan LCD yang berfungsi dengan I2C, seperti ini.

Pemain mp3 dan pembesar suara pilihan, seperti set ini.

Kotak kadbod kecil, atau sekeping kadbod.

Langkah 2: Buat Sambungan

MakerBit menyediakan sambungan untuk sejumlah komponen yang boleh dikawal oleh kod anda.

Setiap siri Langkah berikut menerangkan cara menghubungkan salah satu komponen ke MakerBit.

Terdapat juga foto untuk setiap komponen, menunjukkan bagaimana ia menghubungkan.

Cari peranti mikro: bit dan MakerBit + R dalam Starter Kit. Pasang mikro: bit ke MakerBit seperti yang ditunjukkan dalam foto.

Langkah 3: Paparan LCD

Cari soket I2C di MakerBit + R. Lihatlah dengan teliti. Ia mempunyai empat pin kecil. Mereka masing-masing mempunyai label:

• GND,
• + 5V,
• SDA, dan
• SCL.

Setiap pin harus disambungkan ke pin pada paparan LCD yang mempunyai label yang sama.

Perhatikan bahawa pada LCD, pin yang sesuai dengan + 5V mungkin diberi label VCC.

Tekan palam Grove putih ke soket I2C di MakerBit + R. Perhatikan warna wayar yang sejajar dengan pin GND. Ia biasanya wayar hitam.

Tolak hujung wayar yang lain ke pin GND LCD.

Lakukan perkara yang sama untuk baki tiga wayar.

Berhenti dan lihat sambungannya sebentar. Pastikan setiap wayar berada di antara pasangan pin yang mempunyai label yang sama.

Potong lubang di kadbod anda atau kotak ukuran skrin LCD. Pasang LCD di belakang kadbod (di dalam kotak) dengan pita penebat elektrik.

Langkah 4: Pemain dan Pembesar suara MP3

Pasangkan palam Grove ke soket Analog pada MakerBit + R. Soket ini mempunyai empat, pin kecil berlabel GND, + 3.3V, A1, dan A0. Tolak hujung wayar yang lain ke pemain MP3 sehingga setiap wayar menghubungkan dua pin yang sesuai dengan cara ini:

Pembuat MP3

GND GND

+ 3.3V VCC

A1 TX

A0 RX

Sambungkan pembesar suara yang diperkuat ke pemain MP3 menggunakan bicu fon kepala. Kod anda boleh menggunakan pemain MP3 untuk memainkan trek audio yang telah dirakam apabila undur selesai.

Pembesar suara yang disediakan oleh MakerBit.com mempunyai bateri dalaman yang boleh dicas semula dan suis on-off. Periksa untuk memastikan bateri diisi dan suis dihidupkan apabila anda mahu ia memainkan lagu anda.

Langkah 5: Sensor Sentuh

Lihat soket kelabu muda di MakerBit + R. Ia mengandungi selusin pin berlabel T5 hingga T16.

Cari kabel pita di Starter Kit yang mempunyai palam kelabu muda yang berbentuk agar sesuai dengan soket. Kabel di hujung kabel reben yang lain mempunyai soket hitam atau putih yang berasingan.

Cari wayar merah di sisi kabel yang paling dekat dengan sisi T5 soket.

Projek ini menggunakan wayar merah dan empat wayar di sebelahnya: warna coklat, hitam, putih, dan kelabu.

Cari titik sentuh dan pemegang titik dalam Starter Kit.

Tolak sensor sentuh ke soket pada lima wayar yang anda kenal pasti pada langkah sebelumnya.

Wayar dan sensor sentuh akan sesuai dengan fungsi pemasa dengan cara ini:

Kawat merah = Sensor T5 = Mula / Hentikan pemasa

Kawat coklat = sensor T6 = Tambah jam

Kawat hitam = Sensor T7 = Tambah minit

Kawat putih = Sensor T8 = Tambah saat

Kawat kelabu = sensor T9 = Kosongkan pemasa

Sebilangan kadbod dapat membantu memisahkan titik sentuhan dalam barisan yang kemas. Lebih baik lagi, pasangkan pada kotak. Pemegang titik dapat membantu memegang titik sentuhan dengan erat. Anda mungkin perlu memotong panjang pemegang titik jika kadbod anda tebal. MakerBit.com menawarkan tutorial mengenai pemasangan titik sentuh pada pautan ini.

Setelah memasang sensor sentuh ke kotak atau kadbod, labelkan masing-masing dengan fungsi yang dilakukannya.

Projek ini menggunakan titik sentuh sebagai sensor. Kod tersebut memanggil mereka sensor sentuh. Titik sentuh dan sensor sentuh adalah dua nama untuk perkara yang sama, jadi pelajaran ini akan menggunakan kedua-dua nama tersebut.

Peranti sebenar yang merasakan sentuhan dimasukkan ke dalam MakerBit. Titik sentuhan hanyalah pos anting-anting seperti yang dijual di kedai bekalan kraf.

MakerBit merasakan apabila seseorang menyentuh titik sentuh. Ia menjadikan anting-anting berfungsi sebagai sensor. MakerBit memberitahu kod anda sensor mana yang disentuh. Ini dipanggil peristiwa sensor sentuh.

Kod tersebut dapat merespon peristiwa sensor sentuh dengan blok khas, yang disebut pengendali acara.

Apabila anda melihat contoh kod yang disediakan dengan pelajaran ini, lihat apakah anda dapat mengenali pengendali acara untuk acara sentuhan.

Langkah 6: LED

Kit Pembuat MakerBit + R menyediakan kabel pita dengan LED yang sudah dipasang. Ini sangat senang digunakan.

Pilih kabel dengan LED merah.

Seterusnya, cari soket hitam besar di MakerBit + R yang paling dekat dengan soket biru, Soket hitam ini mempunyai pin berlabel P11 hingga P16.

Tekan palam hitam kabel pita ke soket ini.

Teliti tepi kabel pita. Cari bahagian yang mempunyai dawai coklat di bahagian luar.

Kawat coklat ini menuju ke LED yang dikawal oleh nombor pin P16. Kod anda akan menggunakan LED ini untuk memberi isyarat apabila undur berakhir.

Buat lubang kecil di kadbod atau kotak anda agar sesuai dengan LED. Tolak LED dari belakang kemudian selamatkan dengan beberapa pita.

Anda mungkin perlu mengupas sepasang wayar coklat + merah sedikit dari sisi kabel pita sehingga melonggarkan wayar sehingga fleksibel.

Langkah 7: Bateri Luaran

Sediakan bateri dan penyambung bateri. Bateri boleh menjadikan pemasa anda mudah alih!

Anda boleh menyambungkan bateri 9 volt ke soket kuasa luaran yang bulat di MakerBit untuk menghidupkan pemasa apabila tidak disambungkan ke komputer anda.

Paparan LCD dan pemain MP3 sebenarnya memerlukan voltan yang lebih tinggi yang disediakan oleh bateri.

Cuba pasangkan bateri untuk melihat apakah ia mengaktifkan lampu pada MakerBit dan mikro: bit.

Langkah 8: Masukkan Pemasa ke dalam Kotak

Kotak kadbod yang direka semula dapat membuat perumahan yang bagus untuk pemasa.

Ia mungkin memerlukan sedikit gam, beberapa kertas pembinaan, dan sedikit khayalan.

Gambar menunjukkan semua yang diletakkan di dalam kotak.

Langkah 9: Buat Panggilan Bugle pada Pemain MP3

Terdapat koleksi panggilan bugle Army yang sangat bagus dalam talian di pautan ini.

Penulis memuat turun fail audio MP3 dari bugle yang memainkan "Mess Call", yang memberi tahu tentera bahawa makanan sudah siap. Nampaknya pilihan yang baik untuk pemasa dapur.

Kit MP3 yang digambarkan untuk projek ini boleh didapati sebagai pembelian pilihan dari MakerBit.com. Kit ini termasuk pemain MP3, kad memori microSD, penyesuai USB untuk kad memori, pembesar suara yang diperkuat, dan kabel pengisian untuk pembesar suara.

Cari kad microSD dan masukkan ke dalam penyesuai USB. Pasang ini ke komputer. Buat folder bernama "04". Itu sifar-empat. Buka folder.

Simpan fail MP3 yang anda mahu pemasa dimainkan dalam folder ini. Tukar nama fail sehingga bermula dengan nombor 3 digit. Contohnya, "001_MessCall.mp3".

Keluarkan kad memori dan penyesuai dari komputer. Keluarkan kad memori dari penyesuai. Masukkan kad ke dalam pemain MP3. Tolak ke dalam penerima sehingga terkunci pada tempatnya dan kekal.

Kod untuk pemasa dapat memilih dan memainkan fail yang dikehendaki berdasarkan nombor folder dan nombor fail. Dalam contoh ini, ia akan menjadi folder # 4 dan fail # 1.

Anda boleh memainkan banyak fail audio MP3 dalam pemasa anda dengan menyimpannya pada kad microSD dengan cara ini: dalam folder bernombor 2 digit yang mempunyai nama fail yang bermula dengan nombor 3 digit.

Langkah 10: Dapatkan Kod

Anda akan menggunakan MakeCode untuk mengambil kod dan memasukkannya ke dalam mikro: bit anda.

MakeCode berasaskan penyemak imbas dan tersedia dalam talian secara percuma. Mereka merancangnya khas untuk mikro: bit. Ia berfungsi dengan banyak penyemak imbas web moden yang berjalan di ChromeBook, Mac, Windows, dan bahkan beberapa komputer Linux.

Klik pautan ini untuk membuka MakeCode di penyemak imbas anda.

Kod sebenar untuk projek ini akan dibawa secara automatik untuk anda bekerjasama.

Skrin anda akan kelihatan seperti gambar di bawah.

Langkah 11: Muat naik Kod ke Mikro Anda: bit

Gambar-gambar di bawah mempunyai nombor di sudut untuk membimbing anda melalui prosesnya.

1. Sambungkan bit mikro ke komputer anda dengan kabel USB.
2. Periksa sistem fail komputer anda untuk melihat bahawa MICROBIT muncul dalam senarai peranti storan anda. Foto dengan artikel ini adalah bagaimana ia kelihatan di Chromebook.
3. Klik butang Simpan di MakeCode. Foto menunjukkan anak panah yang menunjuk ke butang.
4. Komputer anda akan bertanya di mana anda mahu menyimpan program ini. Navigasi ke peranti penyimpanan MICROBIT dan buka. Klik butang Simpan.
5. Lampu pada mikro: bit akan berkelip dengan cepat semasa kod memuat naik. Mesej mungkin muncul di skrin komputer anda yang memberitahu anda tentang kemajuan. Apabila muat naik selesai, keluarkan peranti MICROBIT dari sistem fail anda. Kemudian cabut kabel USB.
6. Pasangkan bateri ke MakerBit. Nikmati pemasa anda!

By the way, anda boleh memilih untuk menyimpan kod ke komputer anda, kemudian memuat naiknya dengan menyeret salinan fail ke mikro: bit.

Kelebihan langkah tambahan adalah anda dapat mengimport fail kod kembali ke MakeCode dari komputer anda tetapi bukan dari mikro: bit.

Langkah 12: Kaji Kod

Buka MakeCode dalam penyemak imbas dengan kod Pemasa dimuat, seperti pada Langkah 10.

Letakkan penunjuk tetikus komputer pada blok kod dan biarkan sebentar di sana.

Sedikit mesej akan muncul memberikan maklumat mengenai blok tersebut.

Bolehkah anda mengikuti urutan peristiwa? Petunjuk: ia bermula di blok "on start". Kemudian melompat ke blok bernama "clearTheTimer". Selepas itu ia melompat ke blok bernama "selamanya". Apa yang berlaku selepas itu?

Cuba sentuh butang pada pemasa semasa anda mempelajari kodnya.

Bahagian kod mana yang nampaknya aktif apabila anda menyentuh butang? Kenapa? Bolehkah anda meramalkan apa yang akan dilakukan oleh butang tersebut, dengan melihat kodnya?

Belajar membaca adalah bahagian penting dalam belajar menulis. Pelajar yang belajar menulis kod boleh mendapat faedah dengan membaca kod yang ditulis oleh orang lain.

Kaedah yang baik untuk menguji pengetahuan anda mengenai pengekodan adalah dengan mengubah sesuatu dalam kod untuk pemasa anda.

Ramalkan bagaimana perubahan anda akan mempengaruhi cara pemasa berfungsi. Kemudian muat naik kod yang diubah ke mikro: bit dan lihat apa yang berlaku!

Anda mungkin akan melakukan kesilapan. Tidak mengapa. Semua orang melakukannya. Hampir setiap projek pengekodan melalui fasa yang disebut debugging, yang pada dasarnya bermaksud mencari dan memperbaiki kesalahan.

Anda sentiasa boleh memulakan dengan kod yang anda tahu akan berfungsi. Cukup klik pautan di Langkah 10 untuk memuat turun kod sekali lagi.

Langkah 13: Soalan Lazim

Mengapa kod dipisahkan menjadi beberapa bahagian?

Setiap bahagian hanya menangani satu tugas.

Kod untuk setiap tugas ditulis sekali sahaja.

Bahagian tersebut mempunyai nama yang deskriptif untuk menolong manusia membaca kodnya.

Pemasa mengaktifkan bahagian kod dengan nama ketika perlu melakukan tugas yang dilakukan oleh bahagian kod. Ini dikenal sebagai "memanggil" sebagai "prosedur."

Bagaimana pengiraan membolehkan pemasa berfungsi?

Pemasa menggunakan pengiraan tiga cara yang berbeza.

Tambahkan masa ketika pengguna menyentuh titik sentuh untuk menetapkan pemasa. Kurangkan masa setelah pengguna menyentuh titik sentuh untuk memulakan pemasa. Tukar bilangan detik menjadi jam, minit, dan saat untuk paparan. Prosedur "selamanya" menggunakan pengurangan untuk mengukur masa dengan dua cara.

Periksa mikro: bit untuk memberitahu bila satu saat berlalu. Kurangkan 1 dari undur setelah setiap detik berlalu, sehingga undur mencapai sifar. Prosedur "addSeconds" menggunakan tambahan untuk meningkatkan undur setelah pengguna menekan salah satu pin sentuh selama berjam-jam, minit, atau saat.

Prosedur "showTimeRemaining" menggunakan pembahagian integer untuk mengubah undur menjadi paparan waktu yang lebih mudah difahami oleh manusia.

Apakah teknik pengkodan lain yang digunakan dalam kod tersebut?

Nama pemboleh ubah deskriptif membantu manusia memahami bagaimana kod menguruskan fakta tertentu.

Pemboleh ubah hanyalah nama yang dilampirkan pada fakta bahawa mikro: bit menyimpan dalam ingatannya.

Fakta membolehkan pemasa memantau apa yang pengguna mahu lakukan.

Prosedur boleh mengubah nilai yang dilampirkan pada pemboleh ubah. Nilai baru boleh digunakan dalam prosedur yang berbeza.

Blok logik menilai fakta benar atau salah. Ini adalah bagaimana pemasa dapat menentukan tindakan yang tepat berdasarkan fakta.

Fakta benar atau salah boleh menjadi hasil daripada membandingkan dua nombor. Adakah bilangannya sama? Adakah satu nombor lebih besar daripada yang lain? Atau kurang?

Kod ini juga dapat melampirkan nilai sebenar benar atau salah ke pemboleh ubah.

Prosedur boleh mengubah nilai pemboleh ubah benar atau salah untuk mengubah bagaimana prosedur lain akan berfungsi. Begitulah cara pengendali peristiwa T5 dalam kod ini mematikan penggera dalam prosedur bernama soundTheAlarm.

Blok logik boleh menjadi sederhana: jika nilai atau perbandingan itu benar, maka lakukan sesuatu; jika tidak, jangan buat apa-apa.

Blok logik boleh menjadi kompleks: jika nilai atau perbandingan itu benar, maka lakukan satu perkara; yang lain (bermaksud sebaliknya), lakukan perkara yang berbeza.

Blok logik boleh mempunyai blok logik lain "bersarang" di dalamnya.

Kadang-kadang memerlukan beberapa blok logik berturut-turut untuk menilai fakta dan memilih tindakan yang tepat.

Mengapa blok "selamanya" menggunakan nombor 995?

Kod tersebut menggunakan 995 untuk memberitahu kapan satu saat masa berlalu.

Mikro: bit secara automatik meningkatkan pemboleh ubah bernama "masa berjalan" kira-kira 1, 000 kali sesaat. Bukan tepat 1, 000, tetapi hampir.

Eksperimen dengan mikro sebenarnya: bit yang digunakan untuk membina contoh ini mendapati bahawa ia hampir mendekati 995.

Kod ini sesuai dengan purata yang diperhatikan. Ia menunggu nilai masa berjalan meningkat sebanyak 995 sebelum memulakan blok logik untuk mengurangkan satu saat dari undur.

Bagaimana anda merancang eksperimen untuk mengetahui seberapa pantas mikro: bit anda mengemas kini pemboleh ubah masa berjalan? Berapa lama anda perlu menjalankan eksperimen untuk merasa yakin dengan penemuan anda?

Anda adalah jurutera pemasa anda. Ini bermakna anda adalah satu-satunya yang dapat memutuskan sama ada menukar 995 ke nilai yang berbeza akan menjadikan pemasa anda lebih tepat.

Bagaimana pemasa boleh diubah untuk melakukan sesuatu yang berbeza dengan hanya menukar kod?

Dengan mengekalkan komponen yang sama, beberapa perubahan pada kod dapat mengubah pemasa menjadi produk yang berbeza.

Jam randik

Sensor sentuh "Start-Stop" akan berfungsi seperti yang diharapkan. Sensor sentuh "Jelas" juga.

Sensor sentuh selama berjam-jam, minit, dan saat tidak akan diperlukan.

Prosedur "selamanya" akan berubah menjadi hitung, bukan turun.

Pengubahsuaian lanjutan adalah untuk mengukur dan menampilkan waktu dalam kenaikan 1/10 detik.

Jam Meja

Sensor sentuh "Start-Stop" akan berfungsi sebagai butang "Set".

Sensor sentuh selama berjam-jam, minit, dan saat akan berfungsi seperti yang diharapkan tanpa ada perubahan.

Prosedur "selamanya" perlu dihitung, bukannya turun.

Juga, prosedur "selamanya" memerlukan pengiraan untuk "melambung ke sifar" pada tengah malam.

Sensor sentuh "Jelas" tidak diperlukan. Namun, itu bisa diberi fungsi baru.

Pengubahsuaian lanjutan mungkin menggunakan sensor sentuh itu sebagai kawalan pemilihan mod. Tukar antara paparan gaya ketenteraan 24 jam dan paparan 12 jam konvensional dengan pagi dan petang ditambahkan ke paparan.

Jam loceng

Dalam hal ini sensor sentuh "Hapus" mungkin diubah menjadi kontrol "Penggera".

Lebih banyak pemboleh ubah mungkin diperlukan untuk melacak fakta baru, seperti waktu untuk membunyikan penggera, dan sama ada pengguna telah mengaktifkan atau mematikan penggera.

Akan menarik untuk melihat bagaimana pelajar yang berbeza mungkin mendekati pengubahsuaian ini dengan cara yang berbeza.

Kawal Dunia

Lebih banyak sensor dapat ditambahkan melalui MakerBit untuk membiarkan jam mengesan kejadian seperti gerakan, bunyi, atau pintu dan pembukaan pintu.

Jam boleh memutuskan untuk membunyikan penggera jika kejadian tersebut dikesan dalam jangka waktu tertentu.

Begitu juga, jam boleh digunakan untuk mengaktifkan atau mematikan peranti luaran berdasarkan waktu. Salah satu contohnya ialah kunci pintu elektronik yang disambungkan ke pin di MakerBit.