Feu un temporitzador de cuina amb un MakerBit: 13 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Aquest projecte explora com funciona un temporitzador de cuina, creant-ne un.

Fa molt de temps, els dispositius més útils eren mecànics. Els nens podrien desmuntar les coses per veure les parts de dins i estudiar com es mouen.

Els aparells electrònics moderns com el temporitzador de cuina són diferents. Les parts són massa petites per veure-les i no es mouen. Canvieu l'estratègia. En lloc de desmuntar-lo per veure com funciona, ajunteu-ne un.

Aquesta lliçó us guia a través de les tres parts bàsiques d’un temporitzador digital:

1. components,
2. connexions,
3. codi.

El dispositiu tindrà botons per configurar una hora i iniciar un compte enrere.

Es mostrarà el temps restant i donarà senyals quan es completi el compte enrere.

Els senyals poden incloure un missatge a la pantalla, una llum intermitent o elements multimèdia com una cançó pre-gravada.

Imagineu un temporitzador que faci sonar una trucada de corneta.

Els estudiants que completin totes les activitats d’aquest projecte podran fer diverses coses.

• Muntar components electrònics en un dispositiu interactiu.
• Escriviu codi basat en esdeveniments per interactuar amb les entrades i ordres de l'usuari.
• Escriviu codi per mesurar el temps amb precisió.
• Escriviu codi per canviar una pantalla del món real segons els canvis de temps.
• Incorporar dispositius multimèdia per produir sons en funció dels canvis de temps.
• Expliqueu com la computació permet que el temporitzador funcioni.

Pas 1: reuniu els components

El kit d’inici MakerBit + R de 1010 Technologies. La majoria dels components que necessiteu per a aquest projecte es proporcionen al Starter Kit. Inclouen:

• El micro-controlador de micro: bits de la BBC
• Plataforma de desenvolupament MakerBit + R
• Cable USB per connectar el MakerBit micro: bit a un ordinador.
• Bateria de 9 volts i connector de bateria per al MakerBit
• Punts tàctils, suports de punts i LED, amb cables de cinta connectats al MakerBit
• Connectors Grove per a la pantalla LCD i el reproductor de mp3. Aquests connectors tenen un endoll blanc en un extrem i quatre endolls individuals a l’altre extrem.

Elements addicionals.

Els components següents no s’inclouen amb el MakerBit Starter Kit, però es poden comprar per separat a MakerBit.com, Amazon i molts altres punts de venda.

Pantalla LCD que funciona amb I2C, com aquesta.

Reproductor i altaveu mp3 opcionals, com aquest conjunt.

Una petita caixa de cartró o tros de cartró.

Pas 2: feu les connexions

MakerBit proporciona connexions per a diversos components diferents que el vostre codi pot controlar.

Cadascuna de les sèries de passos següents explica com connectar un dels components al MakerBit.

També hi ha una foto per a cada component, que mostra com es connecta.

Localitzeu el dispositiu micro: bit i MakerBit + R al kit d’inici. Connecteu el micro: bit al MakerBit tal com es mostra a les fotos.

Pas 3: pantalla LCD

Cerqueu el sòcol I2C al MakerBit + R. Mireu-ho bé. Té quatre petits pins. Cadascun té una etiqueta:

• GND,
• + 5 V,
• SDA i
• SCL.

Cadascun dels pins ha de connectar-se a un pin de la pantalla LCD que té la mateixa etiqueta.

Tingueu en compte que a la pantalla LCD, el pin que correspon a + 5 V pot tenir l'etiqueta VCC.

Introduïu un endoll Grove blanc a la presa I2C del MakerBit + R. Fixeu-vos en el color del fil que s’alinea amb el passador GND. Sol ser un fil negre.

Premeu l’altre extrem d’aquest cable al pin GND de la pantalla LCD.

Feu el mateix per als tres cables restants.

Atureu-vos i mireu les connexions per un moment. Assegureu-vos que cada cable vagi entre el parell de pins que comparteixen la mateixa etiqueta.

Talla un forat al cartró o a la caixa de la mida de la pantalla LCD. Munteu la pantalla LCD darrere del cartró (dins de la caixa) amb cinta aïllant elèctrica.

Pas 4: Reproductor de MP3 i altaveu

Connecteu un endoll Grove al sòcol analògic del MakerBit + R. Aquest sòcol té quatre petits pins identificats amb GND, + 3,3 V, A1 i A0. Premeu els altres extrems dels cables al reproductor MP3 de manera que cada cable connecti dos pins que coincideixin d'aquesta manera:

MP3 MakerBit

GND GND

+ 3,3 V VCC

A1 TX

A0 RX

Connecteu un altaveu amplificat al reproductor de MP3 mitjançant la presa per a auriculars. El vostre codi pot utilitzar el reproductor MP3 per reproduir una pista d’àudio pre-gravada quan s’acabi el compte enrere.

L'altaveu subministrat per MakerBit.com té una bateria interna recarregable i un interruptor on-off. Comproveu que la bateria estigui carregada i que l’interruptor estigui activat quan vulgueu que reprodueixi la vostra melodia.

Pas 5: Sensors tàctils

Mireu la presa de color gris clar del MakerBit + R. Conté una dotzena de pins etiquetats entre T5 i T16.

Localitzeu el cable de cinta al kit d’inici que té un endoll gris clar que s’adapta a la presa de corrent. Els cables de l’altre extrem del cable de cinta tenen endolls separats, negres o blancs.

Localitzeu el cable vermell al costat del cable que s’acosta més al costat T5 de la presa.

Aquest projecte utilitza aquest fil vermell i els quatre fils que hi ha al costat: marró, negre, blanc i gris.

Cerqueu els punts de contacte i els suports de punts al kit d’inici.

Introduïu els sensors tàctils als endolls dels cinc cables que heu identificat al pas anterior.

Els cables i els sensors tàctils coincidiran amb les funcions del temporitzador d’aquesta manera:

Fil vermell = sensor T5 = Arrencada / parada del temporitzador

Fil marró = sensor T6 = Afegir hores

Fil negre = sensor T7 = Afegeix minuts

Fil blanc = sensor T8 = Afegeix segons

Fil gris = sensor T9 = Esborra el temporitzador

Una mica de cartró pot ajudar a mantenir els punts de contacte separats en una fila ordenada. Millor encara, monteu-los en una caixa. Els suports de punts poden ajudar a mantenir fermament els punts de contacte. És possible que hagueu de retallar la longitud del portapunt si el vostre cartró és gruixut. MakerBit.com ofereix un tutorial sobre el muntatge dels punts de contacte en aquest enllaç.

Després de muntar els sensors tàctils en una caixa o cartró, etiqueteu-los amb la funció que realitza.

El projecte utilitza els punts de contacte com a sensors. El codi els denomina sensors tàctils. Els punts de contacte i els sensors tàctils són dos noms per al mateix, de manera que aquesta lliçó utilitzarà tots dos noms.

El dispositiu real que detecta el tacte està integrat al MakerBit. Els punts de contacte són simplement posts d’arracades com els que es venen a les botigues de subministraments d’artesania.

El MakerBit intueix quan algú toca un punt de contacte. Fa que les arracades funcionin com a sensors. El MakerBit indica al vostre codi quin sensor s'ha tocat. Això s’anomena esdeveniment del sensor tàctil.

El codi pot respondre a esdeveniments del sensor tàctil amb blocs especials, anomenats gestors d’esdeveniments.

Quan mireu l'exemple de codi proporcionat amb aquesta lliçó, comproveu si podeu reconèixer els gestors d'esdeveniments per als esdeveniments tàctils.

Pas 6: LED

El kit d’inici MakerBit + R proporciona cables de cinta amb LEDs ja instal·lats. Aquests són realment fàcils d'utilitzar.

Seleccioneu el cable amb els LED vermells.

A continuació, localitzeu el sòcol gran i negre del MakerBit + R més proper al sòcol blau. Aquest sòcol negre té pins identificats entre P11 i P16.

Introduïu l’endoll negre del cable de cinta en aquest endoll.

Examineu les vores del cable de cinta. Localitzeu el costat que té un fil marró a l’exterior.

Aquest fil marró va al LED controlat pel pin número P16. El vostre codi utilitzarà aquest LED per indicar quan finalitza el compte enrere.

Feu un petit forat al vostre cartró o caixa perquè s’adapti al LED. Premeu el LED per la part posterior i assegureu-lo amb una mica de cinta.

És possible que hagueu de pelar el parell de cables marró + vermell lleugerament del costat del cable de la cinta fins que deixeu anar el cable suficient per ser flexible.

Pas 7: bateria externa

Prepareu la bateria i el connector de la bateria. La bateria pot fer que el temporitzador sigui portàtil.

Podeu connectar la bateria de 9 volts a la presa de corrent externa rodona del MakerBit per alimentar el temporitzador quan no estigui connectat a l'ordinador.

La pantalla LCD i el reproductor de MP3 realment necessiten el voltatge més alt que proporciona la bateria.

Proveu d’endollar la bateria per veure si activa llums del MakerBit i del micro: bit.

Pas 8: poseu el temporitzador en una caixa

Una caixa de cartró reutilitzada pot convertir-se en un bon allotjament per al temporitzador.

Pot ser que necessiti una mica de cola, una mica de paper de construcció i una mica d’imaginació.

La imatge mostra tot el que es col·loca dins d’una caixa.

Pas 9: feu una trucada de bugle al reproductor de MP3

Hi ha una bonica col·lecció de trucades de cornetes de l'exèrcit disponibles en línia en aquest enllaç.

L'autor va descarregar un fitxer d'àudio MP3 d'una corneta que reproduïa "Mess Call", que permet als soldats saber que el menjar està preparat. Semblava una bona opció per a un temporitzador de cuina.

El kit MP3 il·lustrat per a aquest projecte estava disponible com a compra opcional a MakerBit.com. El kit inclou un reproductor MP3, una targeta de memòria microSD, un adaptador USB per a la targeta de memòria, un altaveu amplificat i un cable de càrrega per a l’altaveu.

Localitzeu la targeta microSD i inseriu-la a l’adaptador USB. Connecteu-lo a l'ordinador. Creeu una carpeta anomenada "04". Això és zero-quatre. Obriu la carpeta.

Deseu el fitxer MP3 que vulgueu que es reprodueixi el temporitzador en aquesta carpeta. Canvieu el nom del fitxer perquè comenci amb un número de 3 dígits. Per exemple, "001_MessCall.mp3".

Expulseu la targeta de memòria i l'adaptador de l'ordinador. Traieu la targeta de memòria de l'adaptador. Inseriu la targeta al reproductor MP3. Introduïu-lo al receptor fins que faci clic al seu lloc i quedi.

El codi del temporitzador pot seleccionar i reproduir el fitxer desitjat en funció del número de carpeta i del número de fitxer. En aquest exemple, seria la carpeta núm. 4 i el fitxer núm. 1.

Podeu reproduir molts fitxers d’àudio MP3 diferents al temporitzador desant-los a la targeta microSD d’aquesta manera: en carpetes numerades de 2 dígits amb noms de fitxers que comencin amb números de 3 dígits.

Pas 10: agafeu el codi

Utilitzarà MakeCode per agafar el codi i posar-lo al vostre micro: bit.

MakeCode està basat en navegadors i està disponible en línia de forma gratuïta. El van dissenyar especialment per al micro: bit. Funciona amb molts navegadors web moderns que s’executen en ChromeBooks, Macs, Windows i fins i tot en alguns equips Linux.

Feu clic en aquest enllaç per obrir MakeCode al navegador.

El codi real d'aquest projecte s'introduirà automàticament perquè pugueu treballar.

La pantalla hauria de semblar a la imatge que es mostra a continuació.

Pas 11: pengeu el codi al vostre micro: bit

Les imatges següents tenen números a les cantonades per guiar-vos durant el procés.

1. Connecteu el micro: bit a l'ordinador amb el cable USB.
2. Comproveu el sistema de fitxers de l’ordinador per veure si MICROBIT apareix a la vostra llista de dispositius d’emmagatzematge. La foto d’aquest article és la seva aparença en un Chromebook.
3. Feu clic al botó Desa a MakeCode. La foto mostra una fletxa que apunta al botó.
4. El vostre ordinador us preguntarà on voleu desar el programa. Aneu al dispositiu d'emmagatzematge MICROBIT i obriu-lo. Feu clic al botó Desa.
5. Una llum al micro: bit parpellejarà ràpidament mentre es penja el codi. És possible que apareguin missatges a la pantalla de l'ordinador que us indiquin el progrés. Quan la càrrega s'hagi completat, expulseu el dispositiu MICROBIT del vostre sistema de fitxers. A continuació, desconnecteu el cable USB.
6. Connecteu la bateria al MakerBit. Gaudeix del teu temporitzador!

Per cert, podeu triar desar el codi a l’ordinador i, a continuació, penjar-lo arrossegant una còpia del fitxer al micro: bit.

L’avantatge del pas addicional és que podeu tornar a importar el fitxer de codi a MakeCode des de l’ordinador, però no des del micro: bit.

Pas 12: estudieu el codi

Obriu MakeCode en un navegador amb el codi del temporitzador carregat, com al pas 10.

Col·loqueu el punter del ratolí de l'ordinador sobre un bloc de codi i deixeu-lo reposar breument.

Apareixerà un petit missatge amb informació sobre el bloc.

Podeu seguir la seqüència d’esdeveniments? Consell: comença al bloc "on start". A continuació, salta al bloc anomenat "clearTheTimer". Després, salta al bloc anomenat "per sempre". Què passa després?

Proveu de tocar els botons del temporitzador mentre estudieu el codi.

Quines parts del codi semblen activar-se quan toqueu un botó? Per què? Podeu predir què farà el botó mirant el codi?

Aprendre a llegir és una part essencial per aprendre a escriure. Els estudiants que aprenen a escriure codi es poden beneficiar llegint el codi que altres persones van escriure.

Una bona manera de provar els vostres coneixements de codificació pot ser canviar alguna cosa del codi del temporitzador.

Prediu com afectarà el vostre canvi en el funcionament del temporitzador. A continuació, pengeu el codi canviat al micro: bit i veureu què passa.

Probablement cometreu errors. Està bé. Tothom ho fa. Gairebé tots els projectes de codificació passen per una fase anomenada depuració, que bàsicament significa trobar i corregir errors.

Sempre podeu començar de nou amb un codi que sabeu que funcionarà. Simplement feu clic a l'enllaç del pas 10 per tornar a baixar el codi.

Pas 13: Preguntes més freqüents

Per què es separa el codi en parts?

Cada part només gestiona una tasca.

El codi per a cada tasca només s’escriu una vegada.

Les parts tenen noms descriptius per ajudar els humans a llegir el codi.

El temporitzador activa una part de codi per nom quan necessita fer la tasca que realitza la part de codi. Això es coneix com a "trucar" a un "procediment".

Com permet la computació treballar el temporitzador?

El temporitzador utilitza la computació de tres maneres diferents.

Afegiu temps quan l'usuari toca un punt de contacte per configurar el temporitzador. Resteu el temps després que l'usuari toqui un punt de contacte per iniciar el temporitzador. Convertiu el nombre de segons en hores, minuts i segons per mostrar-los. El procediment "per sempre" utilitza la resta per mesurar el temps de dues maneres.

Comproveu el micro: bit per saber quan ha passat un segon. Resteu 1 del compte enrere després de cada segon que passi, fins que el compte enrere arribi a zero. El procediment "addSeconds" fa servir add per augmentar el compte enrere després que l'usuari prem una de les tàctils durant hores, minuts o segons.

El procediment "showTimeRemaining" utilitza la divisió sencera per transformar el compte enrere en una visualització de temps que sigui més fàcil d'entendre per a un ésser humà.

Quines altres tècniques de codificació s'utilitzen al codi?

Els noms de variables descriptives ajuden els humans a entendre com el codi gestiona certs fets.

Una variable és simplement un nom associat a un fet que el micro: bit emmagatzema a la seva memòria.

Els fets permeten al temporitzador fer un seguiment del que l’usuari vol que faci.

Un procediment pot canviar el valor adjunt a una variable. El nou valor es pot utilitzar en un procediment diferent.

Els blocs lògics avaluen fets veritables o falsos. Així és com el temporitzador pot determinar l’acció correcta en funció dels fets.

Un fet veritable o fals pot ser el resultat de comparar dos nombres. Els números són iguals? Hi ha un número més gran que l’altre? O menys?

El codi també pot assignar un valor real de veritable o fals a una variable.

Un procediment pot canviar el valor d'una variable veritable o falsa per canviar el funcionament d'un altre procediment. Així és com el controlador d'esdeveniments T5 d'aquest codi desactiva l'alarma en el procediment anomenat soundTheAlarm.

Els blocs lògics poden ser simples: si un valor o comparació és cert, feu alguna cosa; en cas contrari, no feu res.

Els blocs lògics poden ser complexos: si un valor o comparació és cert, feu una cosa; altrament (vol dir el contrari), feu una cosa diferent.

Els blocs lògics poden tenir altres blocs lògics "imbricats" a l'interior.

De vegades, cal una sèrie de diversos blocs lògics seguits per avaluar un fet i triar l’acció correcta.

Per què el bloc "per sempre" utilitza el número 995?

El codi utilitza 995 per saber quan ha passat un segon de temps.

El micro: bit augmenta automàticament una variable anomenada "temps d'execució" aproximadament 1.000 vegades per segon. No és exactament 1.000, sinó proper.

Un experiment amb el micro real: bit utilitzat per construir aquest exemple va trobar que, de mitjana, era més proper al 995.

Aquest codi va amb la mitjana observada. S'espera que el valor del temps d'execució augmenti 995 abans de començar pels blocs lògics per restar un segon del compte enrere.

Com dissenyaríeu un experiment per descobrir la rapidesa amb què el vostre micro: bit actualitza la variable de temps d’execució? Quant de temps hauríeu d’executar l’experiment per tenir confiança en el vostre descobriment?

Ets l’enginyer del teu temporitzador. Això vol dir que sou l’únic que pot decidir si canviar el 995 a un valor diferent farà que el temporitzador sigui més precís.

Com es podria modificar el temporitzador per fer alguna cosa diferent canviant només el codi?

Si manteniu els components muntats iguals, alguns canvis al codi podrien transformar el temporitzador en un producte diferent.

Cronòmetre

El sensor tàctil "Start-Stop" funcionaria com s'esperava. El sensor tàctil "Clear" també ho seria.

No serien necessaris els sensors tàctils durant hores, minuts i segons.

El procediment "per sempre" canviaria per comptar cap amunt, en lloc de baixar.

Una modificació avançada seria mesurar i mostrar el temps en increments de 1/10 de segon.

Rellotge d’escriptori

El sensor tàctil "Start-Stop" actuaria com un botó "Set".

Els sensors tàctils durant hores, minuts i segons funcionarien com s’esperava sense cap canvi.

El procediment "per sempre" hauria de comptar cap amunt, en lloc de baixar.

A més, el procediment "per sempre" necessitaria un càlcul per "passar a zero" a mitjanit.

No seria necessari el sensor tàctil "Esborra". Tanmateix, se li podria donar una nova funció.

Una modificació avançada pot ser utilitzar aquest sensor tàctil com a control de selecció de modes. Canvieu entre la pantalla d’estil militar de 24 hores i la visualització convencional de 12 hores amb la matinada i la tarda. afegit a la pantalla.

Despertador

En aquest cas, el sensor tàctil "Esborra" es pot canviar a un control "Alarma".

És possible que siguin necessaris més variables per fer un seguiment de fets nous, com ara a quina hora ha de sonar l'alarma i si l'usuari ha activat o desactivat l'alarma.

Seria interessant veure com diferents estudiants podrien abordar aquesta modificació de maneres diferents.

Controlar el món

Es podrien afegir més sensors a través del MakerBit per permetre que el rellotge detectés esdeveniments com el moviment, un soroll o una obertura i tancament de la porta.

El rellotge podria decidir fer sonar una alarma si els esdeveniments es detecten durant determinats períodes de temps.

De la mateixa manera, el rellotge es podria utilitzar per habilitar o desactivar dispositius externs en funció del temps. Un exemple podria ser un pany electrònic connectat a un passador del MakerBit.