הכינו טיימר למטבח בעזרת MakerBit: 13 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

פרויקט זה בוחן כיצד עובד טיימר למטבח - על ידי יצירת אחד!

לפני זמן רב רוב המכשירים השימושיים היו מכניים. ילדים יכלו לפרק דברים כדי לראות את החלקים בפנים וללמוד כיצד הם זזים.

גאדג'טים אלקטרוניים מודרניים כמו טיימר למטבח שונים. החלקים זעירים מכדי לראות אותם, והם אינם זזים. שנה את האסטרטגיה. במקום לפרק אותו כדי לראות איך זה עובד, חבר אחד!

שיעור זה מנחה אותך בשלושת החלקים הבסיסיים של טיימר דיגיטלי:

1. רכיבים,
2. קשרים,
3. קוד.

למכשיר יהיו לחצנים לקביעת שעה ולהתחלת ספירה לאחור.

הוא יציג את הזמן שנותר וייתן אותות כאשר הספירה לאחור תושלם.

האותות עשויים לכלול הודעה בתצוגה, אור מהבהב או מדיה כגון שיר מוקלט מראש.

תארו לעצמכם טיימר שעושה שיחת באג!

סטודנטים שיסיימו את כל הפעילויות בפרויקט זה יוכלו לעשות מספר דברים.

• הרכיב רכיבים אלקטרוניים למכשיר אינטראקטיבי.
• כתוב קוד מבוסס אירועים לאינטראקציה עם כניסות ופקודות משתמש.
• כתוב קוד כדי למדוד את הזמן במדויק.
• כתוב קוד לשינוי תצוגה מהעולם האמיתי המבוסס על שינויים בזמן.
• שלבו התקני מדיה להפקת צלילים המבוססים על שינויים בזמן.
• הסבר כיצד החישוב מאפשר לטיימר לעבוד.

שלב 1: אסוף את הרכיבים

ערכת Starter MakerBit+R מבית 1010 Technologies. רוב הרכיבים שתזדקק להם לפרויקט זה מסופקים בערכת המתנע. הם כוללים:

• בקר ה- micro: bit מיקרו BBC
• פלטפורמת פיתוח MakerBit+R
• כבל USB לחיבור ה- micro: bit MakerBit למחשב.
• סוללה 9 וולט ומחבר סוללה ל- MakerBit
• נקודות מגע, מחזיקי נקודות ולדים, עם כבלי סרט המתחברים ל- MakerBit
• מחברי גרוב לתצוגת LCD ונגן mp3. למחברים אלה יש תקע לבן בקצה אחד וארבעה שקעים בודדים בקצה השני.

פריטים נוספים.

הרכיבים הבאים אינם כלולים בערכת Starter MakerBit, אך ניתן לרכוש אותם בנפרד מ- MakerBit.com, אמזון ושקעים רבים אחרים.

צג LCD שעובד עם I2C, כמו זה.

נגן mp3 ורמקול אופציונלי, כמו סט זה.

קופסת קרטון קטנה, או חתיכת קרטון.

שלב 2: צור את החיבורים

ה- MakerBit מספק חיבורים למספר רכיבים שונים שהקוד שלך יכול לשלוט בהם.

כל אחת מסדרות השלבים הבאות מסבירה כיצד לחבר את אחד הרכיבים ל- MakerBit.

יש גם תמונה לכל רכיב, המראה כיצד הוא מתחבר.

אתר את המיקרו: ביט ואת מכשירי MakerBit+R בערכת Starter. חבר את המיקרו: ביט ל- MakerBit כפי שמוצג בתמונות.

שלב 3: תצוגת LCD

אתר את שקע I2C ב- MakerBit+R. תסתכל על זה מקרוב. יש לו ארבעה סיכות קטנטנות. לכל אחד מהם יש תווית:

• GND,
• +5V,
• SDA, וכן
• SCL.

כל אחד מהסיכות חייב להתחבר לסיכה בתצוגת ה- LCD בעלת אותה תווית.

שים לב שעל ה- LCD, הסיכה המתאימה ל- +5V עשויה להיות מסומנת בשם VCC.

דחוף תקע גרוב לבן לשקע I2C ב- MakerBit+R. שימו לב לצבע החוט המתיישר עם סיכת ה- GND. בדרך כלל מדובר בחוט שחור.

דחוף את הקצה השני של החוט אל סיכת ה- GND של ה- LCD.

עשו את אותו הדבר עבור שלושת החוטים הנותרים.

עצור והסתכל רגע על הקשרים. וודא שכל חוט עובר בין זוג הסיכות החולקות את אותה התווית.

חותכים חור בקרטון או קופסא בגודל מסך ה- LCD. הרכיב את ה- LCD מאחורי הקרטון (בתוך הקופסה) בעזרת סרט בידוד חשמלי.

שלב 4: נגן MP3 ורמקול

חבר תקע Grove לשקע האנלוגי ב- MakerBit+R. לשקע זה ארבעה סיכות זעירות המסומנות בשם GND, +3.3V, A1 ו- A0. דחוף את הקצוות האחרים של החוטים אל נגן ה- MP3 כך שכל חוט יחבר שני סיכות התואמות כך:

MakerBit MP3

GND GND

+3.3V VCC

A1 TX

A0 RX

חבר רמקול מוגבר לנגן ה- MP3 באמצעות שקע האוזניות. הקוד שלך יכול להשתמש בנגן MP3 לנגן רצועת שמע מוקלטת מראש עם סיום הספירה לאחור.

הרמקול המסופק על ידי MakerBit.com כולל סוללה פנימית נטענת ומתג הפעלה. בדוק אם הסוללה טעונה והמתג מופעל כאשר אתה רוצה שהיא תשמיע את המנגינה שלך.

שלב 5: חיישני מגע

תסתכל על השקע האפור בהיר ב- MakerBit+R. הוא מכיל תריסר סיכות המסומנות T5 עד T16.

אתר את כבל הסרט בערכת המתנע הכוללת את התקע האפור בהיר כך שיתאים לשקע. החוטים בקצה השני של כבל הסרט כוללים שקעים נפרדים, שחורים או לבנים.

אתר את החוט האדום בצד הכבל הנמצא הכי קרוב לצד T5 של השקע.

הפרויקט הזה משתמש בחוט האדום הזה ובארבעת החוטים שלצידו: בצבע חום, שחור, לבן ואפור.

מצא את נקודות המגע ואת מחזיקי הנקודות בערכת המתנע.

דחוף את חיישני המגע לשקעים בחמשת החוטים שזיהית בשלב הקודם.

החוטים וחיישני המגע יתאימו לפונקציות הטיימר באופן הבא:

חוט אדום = חיישן T5 = התחל/עצור את הטיימר

חוט חום = חיישן T6 = הוסף שעות

חוט שחור = חיישן T7 = הוסף דקות

חוט לבן = חיישן T8 = הוסף שניות

חוט אפור = חיישן T9 = נקה את הטיימר

מעט קרטון עשוי לסייע בהרחקת נקודות המגע בשורה מסודרת. יותר טוב, הרכיב אותם על קופסה. מחזיקי הנקודות יכולים לסייע בהחזקת נקודות המגע בחוזקה. ייתכן שיהיה עליך לקצץ את אורך מחזיק הנקודות אם הקרטון שלך עבה. MakerBit.com מציעה הדרכה בנושא הרכבת נקודות המגע בקישור הזה.

לאחר הרכבת חיישני המגע על קופסה או קרטון, סמן כל אחד מהם עם הפונקציה שהוא מבצע.

הפרויקט משתמש בנקודות המגע כחיישנים. הקוד מכנה אותם חיישני מגע. נקודות מגע וחיישני מגע הם שני שמות לאותו דבר, כך שהשיעור הזה ישתמש בשני השמות.

המכשיר בפועל שחוש מגע מובנה ב- MakerBit. נקודות המגע הן פשוט עמודי עגיל כמו אלה שנמכרים בחנויות לציוד מלאכה.

ה- MakerBit מרגיש כאשר מישהו נוגע בנקודת מגע. זה גורם לעגילים לתפקד כחיישנים. ה- MakerBit אומר את הקוד שלך באיזה חיישן נגע. זה נקרא אירוע חיישן מגע.

הקוד יכול להגיב על אירועי חיישן מגע עם בלוקים מיוחדים, הנקראים מטפלים באירועים.

כאשר אתה מסתכל על דוגמת הקוד המצורפת לשיעור זה, בדוק אם אתה יכול לזהות את מטפלים באירועים לאירועי המגע.

שלב 6: LED

ערכת Starter MakerBit+R מספקת כבלי סרט עם נוריות כבר מותקנות. אלה ממש קלים לשימוש.

בחר את הכבל עם הנורות האדומות.

לאחר מכן, אתר את השקע הגדול והשחור ב- MakerBit+R הקרוב ביותר לשקע הכחול. לשקע שחור זה יש סיכות המסומנות P11 עד P16.

דחוף את התקע השחור של כבל הסרט לשקע זה.

בדוק את הקצוות של כבל הסרט. אתר את הצד שיש לו חוט חום מבחוץ.

חוט חום זה עובר לנורית הנשלטת על ידי מספר סיכה P16. הקוד שלך ישתמש בנורית זו כדי לסמן כאשר הספירה לאחור מסתיימת.

צור חור קטן בקרטון או בקופסה שלך כך שיתאים לנורית ה- LED. דחוף את הנורית מהחלק האחורי ואז אבטח אותה בעזרת סרט דבק.

ייתכן שיהיה עליך לקלף את זוג החוטים החומים+האדומים מעט מהצד של כבל הסרט עד שתשתחרר מספיק מהחוט כדי להיות גמיש.

שלב 7: סוללה חיצונית

הכינו את הסוללה ומחבר הסוללה. הסוללה יכולה להפוך את הטיימר שלך לנייד!

אתה יכול לחבר את סוללת 9 וולט לשקע החשמל החיצוני העגול ב- MakerBit כדי להפעיל את הטיימר כשהוא אינו מחובר למחשב שלך.

צג LCD ונגן ה- MP3 למעשה זקוקים למתח גבוה יותר שמספקת הסוללה.

נסה לחבר את הסוללה כדי לראות אם היא מפעילה נורות ב- MakerBit ובמיקרו: ביט.

שלב 8: הכנס את הטיימר לקופסה

קופסת קרטון שתוכננה מחדש יכולה ליצור בית נחמד לטיימר.

ייתכן שיהיה צורך קצת דבק, קצת נייר בנייה, וקצת דמיון.

התמונה מציגה את כל מה שהונח בתוך קופסה.

שלב 9: בצע שיחת באגל לנגן ה- MP3

יש אוסף נחמד מאוד של שיחות באג הצבא הזמינות באינטרנט בקישור הזה.

המחבר הוריד קובץ שמע MP3 של באג המנגן "Mess Call", המאפשר לחיילים לדעת שהאוכל מוכן. זה נראה כמו בחירה טובה עבור טיימר למטבח.

ערכת ה- MP3 המאוירת לפרויקט זה הייתה זמינה כרכישה אופציונלית מ- MakerBit.com. הערכה כוללת נגן MP3, כרטיס זיכרון microSD, מתאם USB לכרטיס הזיכרון, רמקול מוגבר וכבל טעינה לרמקול.

אתר את כרטיס ה- microSD והכנס אותו למתאם ה- USB. חבר את זה למחשב. צור תיקייה בשם "04". זה אפס-ארבע. פתח את התיקייה.

שמור את קובץ ה- MP3 שתרצה שהטיימר יפעיל בתיקיה זו. שנה את שם הקובץ כך שהוא יתחיל במספר בן 3 ספרות. לדוגמה, "001_MessCall.mp3".

הוצא את כרטיס הזיכרון והמתאם מהמחשב. הסר את כרטיס הזיכרון מהמתאם. הכנס את הכרטיס לנגן ה- MP3. דחוף אותו לתוך המקלט עד שנקיש במקומו ונשאר.

הקוד עבור הטיימר יכול לבחור ולהפעיל את הקובץ הרצוי על סמך מספר התיקיה ומספר הקובץ. בדוגמה זו, זו תיקיה מס '4 וקובץ מס' 1.

אתה יכול לנגן קבצי אודיו MP3 רבים ושונים בטיימר שלך על ידי שמירתם בכרטיס ה- microSD כך: בתיקיות בעלות 2 ספרות בעלות שמות קבצים המתחילים במספרים בת 3 ספרות.

שלב 10: קח את הקוד

תשתמש ב- MakeCode כדי לתפוס את הקוד ולהכניס אותו למיקרו: ביט שלך.

MakeCode מבוסס דפדפן וזמין באינטרנט בחינם. הם עיצבו אותו במיוחד עבור המיקרו: ביט. זה עובד עם הרבה דפדפני אינטרנט מודרניים הפועלים במחשבי ChromeBook, Mac, Windows ואפילו כמה מחשבי Linux.

לחץ על קישור זה כדי לפתוח MakeCode בדפדפן שלך.

הקוד בפועל לפרויקט זה יובא אוטומטית עבורך.

המסך שלך צריך להיראות כמו התמונה המוצגת למטה.

שלב 11: העלה את הקוד ל- Micro: bit שלך

בתמונות למטה יש מספרים בפינות שינחו אותך בתהליך.

1. חבר את המיקרו: ביט למחשב באמצעות כבל ה- USB.
2. בדוק את מערכת הקבצים של המחשב שלך כדי לראות שה- MICROBIT מופיע ברשימת התקני האחסון שלך. התמונה עם מאמר זה היא איך היא נראית ב- Chromebook.
3. לחץ על הלחצן שמור ב- MakeCode. בתמונה נראה חץ המצביע על הכפתור.
4. המחשב שלך ישאל היכן ברצונך לשמור את התוכנית. נווט אל התקן האחסון MICROBIT ופתח אותו. לחץ על הלחצן שמור.
5. אור על המיקרו: ביט יהבהב במהירות בזמן שהקוד יעלה. עלולות להופיע הודעות על מסך המחשב שלך המספרות לך על ההתקדמות. עם השלמת ההעלאה, הוצא את התקן MICROBIT ממערכת הקבצים שלך. לאחר מכן נתק את כבל ה- USB.
6. חבר את הסוללה ל- MakerBit. תהנה מהטיימר שלך!

אגב, אתה יכול לבחור לשמור את הקוד במחשב שלך ולאחר מכן להעלות אותו על ידי גרירת עותק של הקובץ אל המיקרו: ביט.

היתרון בצעד הנוסף הוא שאתה יכול לייבא את קובץ הקוד בחזרה ל- MakeCode מהמחשב שלך אך לא מהמיקרו: ביט.

שלב 12: למד את הקוד

פתח את MakeCode בדפדפן עם קוד הטיימר טעון, כמו בשלב 10.

הנח את מצביע העכבר של המחשב על בלוק קוד ותן לו לנוח שם לזמן קצר.

הודעה קטנה תופיע ותמסור מידע על החסימה.

האם תוכל לעקוב אחר השתלשלות האירועים? רמז: זה מתחיל בבלוק "בהתחלה". ואז הוא קופץ לגוש בשם "clearTheTimer". לאחר מכן הוא קופץ לגוש בשם "לנצח". מה קורה אחרי זה?

נסה לגעת בלחצנים בטיימר בזמן שאתה לומד את הקוד.

נראה אילו חלקים מהקוד מופעלים כאשר אתה נוגע בכפתור? למה? האם תוכל לחזות מה הכפתור יעשה על ידי הסתכלות על הקוד?

לימוד קריאה הוא חלק מהותי בלימוד הכתיבה. תלמידים הלומדים לכתוב קוד יכולים להפיק תועלת מקריאת קוד שאנשים אחרים כתבו.

דרך טובה לבדוק את הידע שלך בקידוד יכולה להיות לשנות משהו בקוד עבור הטיימר שלך.

חזו כיצד השינוי שלכם ישפיע על אופן הפעולה של הטיימר. לאחר מכן העלה את הקוד שהשתנה למיקרו: ביט ותראה מה קורה!

כנראה שתעשה טעויות. זה בסדר. כולם עושים. כמעט כל פרויקט קידוד עובר שלב שנקרא איתור באגים, שפירושו בעצם מציאת ותיקון שגיאות.

אתה תמיד יכול להתחיל מחדש עם קוד שאתה יודע שיעבוד. פשוט לחץ על הקישור בשלב 10 כדי להוריד שוב את הקוד.

שלב 13: שאלות נפוצות

מדוע הקוד מופרד לחלקים?

כל חלק מטפל במשימה אחת בלבד.

קוד לכל משימה נכתב פעם אחת בלבד.

לחלקים יש שמות תיאוריים שיעזרו לבני אדם לקרוא את הקוד.

הטיימר מפעיל חלק קוד בשמו כאשר הוא צריך לבצע את המשימה שחלק הקוד מבצע. זה ידוע בשם "כינוי" "הליך".

כיצד החישוב מאפשר לטיימר לפעול?

הטיימר משתמש בחישוב בשלוש דרכים שונות.

הוסף זמן כאשר המשתמש נוגע בנקודת מגע כדי להגדיר את הטיימר. הפחת את הזמן לאחר שהמשתמש נוגע בנקודת מגע כדי להפעיל את הטיימר. המרת מספר השניות לשעות, דקות ושניות להצגה. הליך "לנצח" משתמש בחיסור למדידת זמן בשתי דרכים.

בדוק את המיקרו: ביט כדי לדעת מתי חלפה שנייה אחת. הפחת את 1 מהספירה לאחור לאחר שכל שנייה עוברת, עד שהספירה לאחור מגיעה לאפס. הליך "addSeconds" משתמש בתוספת כדי להגדיל את הספירה לאחור לאחר שהמשתמש לוחץ על אחד ממצבי המגע במשך שעות, דקות או שניות.

ההליך "showTimeRemaining" משתמש בחלוקה שלמה כדי להפוך את הספירה לאחור לתצוגת זמן שקל יותר לאדם להבין.

מהן כמה טכניקות קידוד אחרות המשמשות את הקוד?

שמות משתנים תיאוריים עוזרים לבני אדם להבין כיצד הקוד מנהל עובדות מסוימות.

משתנה הוא פשוט שם המצורף לעובדה שהמיקרו: ביט מאוחסן בזיכרון שלו.

העובדות מאפשרות לטיימר לעקוב אחר מה המשתמש רוצה שהוא יעשה.

הליך יכול לשנות את הערך המצורף למשתנה. ניתן להשתמש בערך החדש בהליך אחר.

בלוקי לוגיקה מעריכים עובדות אמיתיות או לא נכונות. כך יכול הטיימר לקבוע את הפעולה הנכונה על סמך העובדות.

עובדה אמיתית או לא נכונה יכולה להיות תוצאה של השוואת שני מספרים. האם המספרים שווים? האם מספר אחד גדול מהשני? או פחות?

הקוד יכול גם לצרף למשתנה ערך ממשי של אמת או לא נכון.

הליך יכול לשנות את הערך של משתנה נכון או לא נכון כדי לשנות את אופן הפעולה של הליך אחר. כך מטפל אירועי T5 בקוד זה מכבה את האזעקה בהליך בשם soundTheAlarm.

בלוקי לוגיקה יכולים להיות פשוטים: אם ערך או השוואה נכונים, אז עשה משהו; אחרת, אל תעשה כלום.

בלוקי לוגיקה יכולים להיות מורכבים: אם ערך או השוואה נכונים, אז עשה דבר אחד; אחרת (כלומר אחרת), עשה דבר אחר.

בלוקי לוגיקה יכולים להיות בתוכם קובעי היגיון אחרים "מקוננים".

לפעמים נדרשת סדרה של מספר בלוקים של היגיון ברציפות כדי להעריך עובדה ולבחור בפעולה הנכונה.

מדוע הבלוק "לנצח" משתמש במספר 995?

הקוד משתמש ב- 995 כדי לדעת מתי חלפה שנית אחת מהזמן.

המיקרו: ביט מגדיל באופן אוטומטי משתנה בשם "זמן ריצה" בערך 1,000 פעמים בשנייה. זה לא בדיוק 1,000, אבל קרוב.

ניסוי עם המיקרו: ביט הממשי ששימש לבניית דוגמה זו מצא שהוא קרוב יותר ל- 995, בממוצע.

קוד זה מתאים לממוצע שנצפה. הוא ממתין לערך זמן הריצה שיגדל ב- 995 לפני שהוא מתחיל דרך בלוקי ההיגיון כדי להפחית שנייה אחת מהספירה לאחור.

כיצד היית מעצב ניסוי כדי לגלות כמה מהר המיקרו: ביט שלך מעדכן את משתנה זמן הריצה? כמה זמן תצטרך להריץ את הניסוי כדי להרגיש בטוח בגילוי שלך?

אתה המהנדס של הטיימר שלך. המשמעות היא שאתה היחיד שיכול להחליט אם שינוי 995 לערך אחר יהפוך את הטיימר שלך למדויק יותר.

כיצד ניתן לשנות את הטיימר כדי לעשות משהו אחר על ידי שינוי הקוד בלבד?

שמירה על הרכיבים המורכבים זהים, כמה שינויים בקוד עלולים להפוך את הטיימר למוצר אחר.

סטוֹפֶּר

חיישן המגע "התחל-עצור" יפעל כצפוי. גם חיישן המגע "ברור".

לא יהיה צורך בחיישני המגע במשך שעות, דקות ושניות.

ההליך "לנצח" ישתנה לספירה למעלה, ולא למטה.

שינוי מתקדם יהיה מדידה והצגת זמן במרווחים של 1/10 של שנייה.

שעון שולחן

חיישן המגע "התחל-עצור" יפעל ככפתור "הגדר".

חיישני המגע במשך שעות, דקות ושניות יעבדו כצפוי ללא כל שינוי.

ההליך "לנצח" יצטרך לספור למעלה, ולא למטה.

כמו כן, הליך "לנצח" יזדקק לחישוב ל"התהפכות לאפס "בחצות.

לא יהיה צורך בחיישן המגע "ברור". עם זאת, ניתן לתת לו פונקציה חדשה.

שינוי מתקדם עשוי להיות שימוש בחיישן המגע הזה כבקרת בחירת מצבים. עבור בין תצוגה 24 שעות בסגנון צבאי לתצוגה מקובלת בת 12 שעות עם השעות: 00:00. נוסף לתצוגה.

שעון מעורר

במקרה זה ניתן לשנות את חיישן המגע "נקה" לבקרת "אזעקה".

ייתכן שיהיה צורך במשתנים נוספים כדי לעקוב אחר עובדות חדשות, כגון באיזו שעה להשמיע את האזעקה, והאם המשתמש הפעל או השבית את האזעקה.

יהיה מעניין לראות כיצד סטודנטים שונים יכולים להתייחס לשינוי זה בדרכים שונות.

לשלוט בעולם

ניתן להוסיף חיישנים נוספים באמצעות ה- MakerBit כדי לאפשר לשעון לזהות אירועים כגון תנועה, רעש או פתיחה וסגירה של דלת.

השעון יכול להחליט להפעיל אזעקה אם האירועים מזוהים בפרקי זמן מסוימים.

באופן דומה, ניתן להשתמש בשעון להפעלה או השבתה של מכשירים חיצוניים המבוססים על זמן. דוגמה אחת עשויה להיות מנעול דלת אלקטרוני המחובר לסיכה ב- MakerBit.