康留元

教學(xué)背景

無(wú)人駕駛、智能車(chē)機(jī)甚至飛行汽車(chē)，那些曾經(jīng)只存在于科幻中的東西，如今正在逐步走進(jìn)我們的日常生活?？萍嫉倪M(jìn)步，使得人們的生活質(zhì)量日益提高，汽車(chē)鑰匙也發(fā)生了變革，從機(jī)械鑰匙、云服務(wù)App遠(yuǎn)程操控到手機(jī)藍(lán)牙鑰匙，再到現(xiàn)在的手機(jī)NFC鑰匙，科技為我們的生活帶來(lái)了便利。本節(jié)課我們就利用NFC近場(chǎng)通信模塊，制作一把神奇的NFC車(chē)鑰匙，實(shí)現(xiàn)對(duì)麥昆小車(chē)的啟動(dòng)和停止。

教學(xué)目標(biāo)

學(xué)習(xí)如何使用NFC近場(chǎng)通信模塊;熟悉使用程序中變量創(chuàng)建、調(diào)用的方法;掌握數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊的使用。

教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn) 測(cè)試NFC近場(chǎng)通信模塊讀取NFC的數(shù)值;對(duì)掌控板A、B鍵事件程序的使用。

教學(xué)難點(diǎn) 變量的使用;數(shù)學(xué)運(yùn)算取余指令的使用。

教學(xué)過(guò)程

一、觀看視頻，導(dǎo)入課程

師：在學(xué)習(xí)本節(jié)課之前，我們先得搞清楚什么是NFC技術(shù)。NFC這個(gè)術(shù)語(yǔ)聽(tīng)起來(lái)很專(zhuān)業(yè)，但其實(shí)NFC技術(shù)早就融入了人們的日常生活。大家觀看視頻，能發(fā)現(xiàn)例如乘坐公共交通時(shí)辦理的公交卡、地鐵卡，還有很多小區(qū)使用的門(mén)禁卡，上述這些都屬于NFC技術(shù)的范疇，而且其中不少場(chǎng)景從很早就開(kāi)始應(yīng)用NFC技術(shù)了。

今天讓我們利用NFC近場(chǎng)通信模塊，制作一把神奇的NFC車(chē)鑰匙，實(shí)現(xiàn)對(duì)麥昆小車(chē)的啟動(dòng)和停止。

二、認(rèn)識(shí)電子模塊——NFC技術(shù)

NFC全稱(chēng)為Near Field Communication，是一種短距離的高頻無(wú)線通信技術(shù)，使用NFC技術(shù)的設(shè)備可以在彼此靠近的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，利用移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)移動(dòng)支付、電子票務(wù)、門(mén)禁、移動(dòng)身份識(shí)別、防偽等。NFC車(chē)鑰匙，顧名思義，就是把NFC技術(shù)運(yùn)用到了車(chē)鑰匙上?！败?chē)鑰匙”已經(jīng)從一個(gè)實(shí)物，演變成了一個(gè)概念，如圖1。

三、動(dòng)手實(shí)踐

準(zhǔn)備好掌控板、NFC近場(chǎng)通信模塊、麥昆小車(chē)、CR123A鋰電池等材料各1個(gè)，將NFC近場(chǎng)通信模塊連接麥昆小車(chē)超聲波IIC口，綠色D/T接麥昆小車(chē)超聲波接口D，藍(lán)色C/R接麥昆小車(chē)超聲波接口C，黑色GND接麥昆小車(chē)超聲波接口-，紅色VCC接麥昆小車(chē)超聲波接口+，如圖2。

打開(kāi)Mind+ v1.6.4軟件，連接設(shè)備COM39，然后點(diǎn)擊軟件左下角擴(kuò)展，添加主控板：掌控板，再添加擴(kuò)展板：麥昆擴(kuò)展板，最后添加通信模塊：NFC模塊。

測(cè)試NFC相關(guān)數(shù)據(jù)，模擬NFC卡運(yùn)作。當(dāng)檢測(cè)到NFC卡時(shí)，掌控板的屏幕實(shí)時(shí)顯示字符“24585fd4”;否則，掌控板的屏幕顯示英文字符“no card！”，同時(shí)，在右下角會(huì)顯示串口輸出相關(guān)字符。

四、程序編寫(xiě)

1.明確程序算法思路

（1）當(dāng)小車(chē)NFC近場(chǎng)通信模塊檢測(cè)到手機(jī)NFC卡時(shí)，掌控板屏幕顯示“24585fd4”。

（2）當(dāng)刷下NFC后，氛圍燈和RGB燈點(diǎn)亮，閃爍3秒后，燈全部熄滅。掌控板顯示：刷卡完成，小車(chē)準(zhǔn)備啟動(dòng)。

（3）按下A鍵，麥昆小車(chē)電門(mén)開(kāi)啟，小車(chē)解鎖，小車(chē)前進(jìn)運(yùn)動(dòng);當(dāng)刷下NFC后，麥昆小車(chē)停止。

（4）掌控板顯示：刷卡完成，小車(chē)停止運(yùn)行。

（5）按下B鍵，解鎖汽車(chē)，燈閃爍3秒后，氛圍燈和RGB熄滅，小車(chē)完全停止。

（6）設(shè)置變量biaoji表示NFC模塊檢測(cè)車(chē)卡的次數(shù)，變量forward表示小車(chē)前進(jìn)，變量stop表示關(guān)閉車(chē)燈。

說(shuō)明：當(dāng)刷下NFC卡時(shí)，變量biaoji數(shù)值會(huì)發(fā)生變化。我們可設(shè)置當(dāng)變量biaoji是偶數(shù)時(shí)，麥昆小車(chē)前進(jìn);當(dāng)變量biaoji是奇數(shù)時(shí)，麥昆小車(chē)停止。為了程序的安全性、簡(jiǎn)潔性，我們要將初始化程序、解鎖小車(chē)程序、小車(chē)停止程序封裝到不同函數(shù)中。

2.編寫(xiě)程序

基于上述編程思路，我們需要將初始化NFC模塊接口I2C，變量forward、 stop、 biaoji和掌控板文字顯示模塊等放入初始化函數(shù)程序中，如圖3。打開(kāi)小車(chē)電源，掌控板屏幕依次顯示“Mind+”“NFC麥昆小車(chē)鑰匙”“等待接受NFC指令中……”等。

然后需要編寫(xiě)程序讓小車(chē)判斷是否檢測(cè)到NFC卡片，如圖4。如果檢測(cè)到NFC卡片，在OLED屏的第四行，顯示NFC檢測(cè)到的字符模擬值“24585fd4”;如果沒(méi)有檢測(cè)到NFC卡片，在OLED屏的第四行，顯示“no card！”。

編寫(xiě)解鎖小車(chē)模塊程序，在Mind+軟件指令區(qū)用鼠標(biāo)點(diǎn)擊“函數(shù)”;在“添加一個(gè)自定義模塊”中，將函數(shù)名“積木名稱(chēng)”改成“車(chē)鑰匙點(diǎn)火”;在“函數(shù)”指令區(qū)點(diǎn)擊“自定義模塊”;點(diǎn)擊“完成”后，編寫(xiě)程序完成刷NFC卡實(shí)現(xiàn)麥昆小車(chē)啟動(dòng)、藍(lán)燈閃爍3次以及按動(dòng)掌控板A鍵使小車(chē)前進(jìn)的功能，如圖5。

用同樣的方法編寫(xiě)停止小車(chē)模塊程序，創(chuàng)建“拔除車(chē)鑰匙”這個(gè)功能函數(shù)，實(shí)現(xiàn)刷NFC卡麥昆小車(chē)停止、紅燈閃爍3次以及按動(dòng)掌控板B鍵使小車(chē)完全停止的功能，如圖6。

保存項(xiàng)目，在項(xiàng)目命名區(qū)將項(xiàng)目名稱(chēng)改為“NFC麥昆小車(chē)鑰匙”，然后上傳程序，測(cè)試NFC麥昆小車(chē)鑰匙使用效果，如圖7。

五、小組展示

學(xué)生以小組為單位，由小組長(zhǎng)分享NFC麥昆小車(chē)鑰匙項(xiàng)目，并進(jìn)行組內(nèi)自評(píng)，小組之間互評(píng)，學(xué)生通過(guò)電子教室上交作業(yè)、教師給予指導(dǎo)與評(píng)價(jià)。

六、課外拓展

教師可讓學(xué)生開(kāi)展課外拓展，設(shè)計(jì)一個(gè)NFC智能門(mén)禁，并結(jié)合哈士奇智能攝像頭制作人臉識(shí)別安保系統(tǒng)。

教學(xué)反思

通過(guò)NFC麥昆小車(chē)鑰匙項(xiàng)目的設(shè)計(jì)制作，學(xué)生知道了NFC技術(shù)，認(rèn)識(shí)了近場(chǎng)通信技術(shù)的工作原理。本課例不僅綜合運(yùn)用了開(kāi)源硬件和編程知識(shí)，還涉及了 數(shù)學(xué)知識(shí)，既鍛煉了學(xué)生的邏輯思維，同時(shí)又培養(yǎng)了學(xué)生運(yùn)用新技術(shù)改造發(fā)明的能力，提升了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

（本課件由DF創(chuàng)客社區(qū)推薦）