Мастер-класс «Мини-гирлянда на платформе Arduino»

Автор: Винокурова Мария Олеговна

Организация: «Центр творчества» г. Сосенский

Населенный пункт: Калужская область, город Сосенский

Пояснительная записка

Данный мастер-класс предназначен для знакомства участников с миром микроконтроллеров, а именно - с платформой Ардуино. В ходе него участники знакомятся с платой Ардуино Uno и ее назначением, собирают простейшую схему с использованием светодиода и программируют.

Ардуино упрощает процесс работы с микроконтроллерами, беспечивает ряд преимуществ перед другими устройствами из-за простой и понятной среды программирования, низкой цены и множеством плат расширения. Ардуино может стать основным элементом для исследования и решения задач в областях мехатроники и электротехники.

Программирование микроконтроллера Ардуино – это изучения языка программирования не стандартным методом, тем самым предполагается практическая значимость изучения данной темы.

 

Цель: Собрать и запрограммировать мини-гирлянду на платформе Arduino.

Задачи:

Образовательная:

  • формирование умений и навыков конструирования;
  • ознакомление с описанием структуры программы языка программирования

Воспитательная:

  • воспитание трудолюбия, усидчивости;
  • профориентационное воспитание

Развивающая:

  • развитие коммуникативных качеств;
  • развитие инженерного мышления;
  • развитие познавательного интереса, интереса к технике, конструированию, высоким технологиям;
  • развитие творческой активности, самостоятельности в принятии решений в различных ситуациях.

 

Ожидаемый результат: Понимание схемы подключения светодиода к Ардуино. Ясное представление того, как микроконтроллер может управлять светодиодом.

Состав участников: обучающие объединения

 

Форма обучения: групповая.

  • Метод обучения: словесный (коллективное упражнение) и практический (репродуктивный).

 

Оборудование:

  • компьютеры (среда Windows)
  • наборы Arduino (светодиод входит в его состав)
  • программное обеспечение Arduino IDE

 

Наглядные материалы:

  • образец выполняемой работы
  • схема
  • скетч

 

Материалы и инструменты:

  • 1 плата Arduino Uno
  • 1 беспаечная макетная плата
  • 5 светодиодов
  • 5 резисторов номиналом 220 Ом
  • 6 проводов

 

Ход мастер-класса

  1. Организационный момент

Приветствие

Здравствуйте, ребята! Сегодня нас на каждом шагу подстерегают новые технологии: у каждого в кармане есть телефон, дома стиральная машина, а в школе компьютеры. Всем этим и многими другими вещами управляют сложные системы, состоящие из сотен и тысяч различных электронных компонентов. Некоторые из них нуждаются в программировании, некоторые нет. Сегодня же мы с вами познакомимся с такой платформой, как Ардуино.

Ардуино — это электронный конструктор, который позволяет любому человеку создавать разнообразные электромеханические устройства. Ардуино состоит из программной и аппаратной части. Программная часть включает в себя среду разработки (программа для написания и отладки прошивок), множество готовых и удобных библиотек, упрощенный язык программирования. Аппаратная часть включает в себя большую линейку микроконтроллеров и готовых модулей для них. Благодаря этому, работать с Ардуино очень просто!

Инструктаж по ТБ

  • Нельзя заходить в кабинет в верхней одежде
  • Нельзя размещать вблизи устройств посторонние предметы (емкости с жидкостью, булочки, портфели, верхнюю одежду и другое)
  • Нельзя устраивать перекусы в кабинете
  • Руки должны быть чистыми при работе за ПК (если нет возможности помыть руки проточной водой, протри их влажной салфеткой)
  • Сидеть за монитором надо на расстоянии вытянутой руки и ни в коем случае не тыкать пальцем в монитор
  • Через каждые 15-20 минут работы за компьютером - делать перерывы
  • Нельзя менять настройки компьютера и устанавливать свои программы
  • Нельзя передвигать включенные устройства

 

  1. Введение. Что такое микроэлектроника

Микроэлектроника — отрасль науки, которая охватывает проблемы исследования, конструирование, изготовление и использование микроэлектронных изделий, причем под микроэлектронным изделием понимают электронное устройство с высокой степенью интеграции.

Резистор — искусственное «препятствие» для тока. Сопротивление в чистом виде. Резистор ограничивает силу тока, переводя часть электроэнергии в тепло.

Светодиод — вид диода, который светится, когда через него проходит ток.

 

  1. Сборка и программирование мини-гирлянды на плате Arduino

Список деталей, которые нам понадобятся:

  • 1 плата ArduinoUno
  • 1 беспаечная макетная плата
  • 5 светодиодов
  • 5 резисторов номиналом 220 Ом
  • 6 проводов

Соберем это всё на макетной плате, как показано на схеме (Приложение 1).

Обратите внимание:

  • Не забудьте, как соединены рельсы в беспаечной макетной плате. Если на вашей макетке красная и синяя линии вдоль длинных рельс прерываются в середине, значит проводник внутри макетки тоже прерывается!
  • Катод («минус») светодиода — короткая ножка, именно её нужно соединять с землёй (GND)
  • Не пренебрегайте резистором, иначе светодиод выйдет из строя
  • Выбрать резистор нужного номинала можно с помощью таблицы маркировки или с помощью мультиметра в режиме измерения сопротивления.
  • Плата Arduino имеет три пина GND, используйте любой из них

Сверяем со схемой правильно ли всё соединено, если правильно, заходим на ПК в программу Arduino и в ней набираем скетч (Приложение 2). Обратите внимание, строки void setup() { } и void loop() { } в программе уже написаны.

После того, как написали скетч подключаем плату Ардуино к ПК через USB кабель. Для проверки правильно ли написан скетч нажимаем на кнопку «Проверить». Далее происходит компиляция скетча. Если ошибок не выдал, нажинаем на кнопку «Загрузка». Скетч загрузиться на плату, и наша мини-гирлянда начнет мигать. Если после компиляции скетча программа выдала ошибки, исправляем их и нажимаем на кнопку «Загрузка».

  1. Заключительная часть

Педагог: Сейчас наш мастер-класс подходит к концу. Мне бы хотелось узнать, понравилось ли вам занятие? Насколько вам было сложно или легко? (Ответы обучающихся).

 

Используемые источники (литература, интернет-источники):

  1. Что такое Ардуино – http://amperka.ru/page/what-is-arduino
  2. Среда разработки Ардуино. – http://arduino.ru/Arduino_environment
  3. Arduino.ru – http://arduino.ru/

 

 

Приложение 1

Схема на макетке

Приложение 2

Скетч:

void setup() {

pinMode (3, OUTPUT);

pinMode (4, OUTPUT);

pinMode (5, OUTPUT);

pinMode (6, OUTPUT);

pinMode (7, OUTPUT);

}

 

void loop() {

digitalWrite (3, HIGH);

delay (100);

digitalWrite (3, LOW);

delay (100);

digitalWrite (4, HIGH);

delay (100);

digitalWrite (4, LOW);

delay (100);

digitalWrite (5, HIGH);

delay (100);

digitalWrite (5, LOW);

delay (100);

digitalWrite (6, HIGH);

delay (100);

digitalWrite (6, LOW);

delay (100);

digitalWrite (7, HIGH);

delay (100);

digitalWrite (7, LOW);

delay (100);

}


Приложения:
  1. file0.doc.. 4,1 МБ
Опубликовано: 27.01.2023