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
- 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
- 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.
- 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».
- 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):
- Что такое Ардуино – http://amperka.ru/page/what-is-arduino
- Среда разработки Ардуино. – http://arduino.ru/Arduino_environment
- 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);
}