Тема: створення комп'ютерної моделі процесу взаємопов'язаного функціонування двох чи більше об'єктів.
Мета: навчити використовувати платформу Arduino або сервіс Tinkercad для створення комп'ютерної моделі процесу взаємопов'язаного функціонування двох чи більше об'єктів на прикладі роботи світлофора .
Обладнання: ПК із встановленим ОС і програмним середовищем Arduino IDE, браузер, доступ до Інтернету (у разі використання сервісу Tinkercad), плата Arduino Uno, контактна макетна плата, тактова кнопка, 3 світлодіоди (червоний, жовтий, зелений), 4 резистори, з'єднувальні дроти, (дана) інструкція.
Структура уроку
Організаційний момент.
Актуалізація опорних знань.
Інструктаж з ТБ.
Вироблення практичних навичок.
Підбиття підсумків уроку.
Домашнє завдання.
Хід уроку
1. Організаційний момент
Вітання з класом. Перевірка присутності і готовності учнів до уроку. Перевірка виконання домашнього завдання.
Мотивація навчання: урок присвячено створення комп'ютерної моделі процесу взаємопов'язаного функціонування двох чи більше об'єктів, використовуючи платформу Arduino.
2. Актуалізація опорних знань
Для успішного досягнення поставленої мети потрібно знати відповіді на такі запитання та виконати такі завдання.
Для чого використовують функцію setup()? — Функцію setup() використувують для ініціалізації змінних, визначення режимів роботи виводів.
Для чого використовують функцію loop()? — Функцію loop() працює циклічно, дозволяючи програмі робити обчислення та реагувати на них.
Як ініціалізувати піни кожного світлодіода як вихід? — Використовуючи вказівку pinMode(номер піна,OUTPUT).
Як ініціалізувати пін кнопки як вхід? — Використовуючи вказівку pinMode(номер піна,INPUT)
Для чого використовують функцію digitalWrite()? — Для того, щоб подати чи відключити напругу на певний вивід. Синтаксис: digitalWrite(pin, value), де pin — номер піна, до якого підкючено елемент, value — значення напруги, може бути HIGH (є напруга) та LOW (немає напруги).
Для чого використовують функцію delay()? — Функцію delay() призначено для призупинення програми на вказаний проміжок часу (у мілісекундах).
Для чого використовують функцію digitalRead()? — Для зчитування рівня сигналу з вказаного цифрового вивода.
Які сигнали світлофора для пішохода ви знаєте? — Світлофор має три сигнали, які працюють почергово: червоний — чекати, жовтий — приготуватися, зелений — можна переходити.
Скласти алгоритм роботи світлофора протягом одного циклу.
Світить лише червоне світло.
Червоне світло продовжує світити, вмикаємо жовте.
Вимикаємо жовте та червоне та вмикаємо зелене
Вимикаємо зелене, вмикаємо жовте
Вимикаємо жовте, вмикаємо червоне
Що зміниться, якщо додати кнопку за допомогою, якої пішохід сам зможе вмикати зелене світло? — Буде світити лише червоне світло поки пішохід не натисне кнопку
Складіть алгоритм роботи світлофора з кнопкою.
Світить тільки червоне світло.
Якщо кнопка натиснута.
червоне світло продовжує світити, вмикаємо жовте(10 с.).
вимикаємо жовте та червоне та вмикаємо зелене (20 с)
вимикаємо зелене, вмикаємо жовте (10 с.)
вмикаємо червоне світло,
інакше світить лише червоне світло.
4. Інструктаж з ТБ
5. Вказівки до виконання завдання
При виконанні завдання з компонентами Arduino
Використовуючи необхідні складові (світлодіоди, резистори, контактну кнопку, дроти, макетну плату, плату Arduino Uno) зібрати таку схему.
Завантажити програмне середовище Arduino IDE.
Натиснути клавіші Ctrl + N або використати вказівку меню Файл / Створити.
Ввести текст програми, складеної відповідно до алгоритму, розглянутого вище.
За допомогою кабелю під'єднати зібрану схему до комп'ютера.
Завантажити програму:
або натиснувши клавіші Ctrl + U;;
або використавши кнопку Вивантажити на панелі інструменів;
або використавши вказівку меню Скетч / Вивантажити.
Отримати такий результат.
Зберегти програму з назвою Ваше прізвище у теку, вказану вчителем, використавши вказівку меню Файл / Сохранить как або натиснувши клавіші Ctrl + S.
При виконанні завдання з використанням сервісу Tinkercad
Використовуючи необхідні складові (світлодіоди, резистори, контактну кнопку, дроти, макетну плату, плату Arduino Uno) зібрати таку схему.
Для цього:
зайти під своїм обліковим записом на сервіс Tinkercad;
у лівому верхньому куті клацнути на іконку Tinkercad;
обрати Circuits, щоб перейти у режим створення кола;
побачити поле Components для вибору необхідних елементів схеми;
знайти малу макетну плату Breadboard Small і плату Arduino Uno R3;
по черезі перетягнути їх на робоче поле;
у полі Components знайти й перетягнути необхідну кількість резисторів, світлодіодів та контактну кнопку;
для того, щоб змінити колір світлодіода, у вікні активного світлодіода обрати необхідний колір з випадного списку;
для того щоб повернути резистор, натиснути кнопку Rotate на панелі інструменів у верхньому лівому куті екрана;
для того щоб з'єднати всі елементи дротами, потрібно натиснути ліву кнопку миші на потрібний вихід та, не відпускаючи, протягнути до потрібного виходу на макетній платі чи платі Arduino Uno та відпустити ліву кнопку миші.
Порада: краще змінювати колір дротів залежно від їхнього призначення. Це можна зробити за допомгою вікна налаштувань, яке з'являється при побудові зв'язку або при обранні потрібного дроту.
Для введення коду викликати відповідне поле натисканням кнопку Code у правому верхньому куті екрану.
З трьох можливих режимів створення коду:
Текст (Text);
Блоки (Blocks);
Блоки + Текст (Blocks + Text)
вибрати Текст (Text), використавши у разі потреби випадне меню.
7. Домашнє завдання
Використовуючи сервіс Tinkercad, вдосконалити модель світлофора. Наприклад, додати ще світлодіоди і дописати код для роботи світлофора як для водіїв, так і для пішоходів.
Текст упорядкувала Горбунова Єлизавета Володимирівна, вчитель Скандинавської гімнназії Дарницького району міста Києва, під час виконання випускної роботи на курсах підвищення кваліфікації з 11.12.2017 по 15.12.2017.
Tinkercad для створення комп'ютерної моделі процесу взаємопов'язаного функціонування двох чи більше об'єктів на прикладі роботи світлофора .
Rotate на панелі інструменів у верхньому лівому куті екрана;
