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        Arduino案例設(shè)計(jì)中的“借鑒”

        2022-11-03 07:56:30南京師范大學(xué)附屬中學(xué)于悅
        發(fā)明與創(chuàng)新 2022年31期
        關(guān)鍵詞:擋位借鑒遙控器

        ◆南京師范大學(xué)附屬中學(xué) 于悅

        一、目標(biāo)案例

        在Arduino編程的教學(xué)中,學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)編程語句、功能模塊以后,能完成課程相關(guān)案例。達(dá)成教學(xué)目標(biāo)后,我提出了更高的要求:設(shè)計(jì)一個全新的作品。

        學(xué)生開始思考,用學(xué)到的知識能做出什么作品?看到屋頂?shù)娘L(fēng)扇,有的同學(xué)便提出做風(fēng)扇。雖然風(fēng)扇的設(shè)計(jì)已經(jīng)很成熟,但對于剛?cè)腴TArduino編程學(xué)習(xí)的學(xué)生來說,是一個不錯的選擇。

        在學(xué)生動手設(shè)計(jì)風(fēng)扇前,我對他們提出了兩點(diǎn)要求:第一,可以通過遙控器控制;第二,能夠多擋位調(diào)節(jié)風(fēng)速。

        二、學(xué)生設(shè)計(jì)

        我在課堂上深入介紹了紅外接收裝置及案例應(yīng)用,于是,學(xué)生選用了在課堂上學(xué)習(xí)使用過的紅外遙控器及VS1838B紅外接收頭(紅外遙控接收裝置,如圖1所示)。

        圖1 紅外遙控接收裝置

        通過紅外遙控接收裝置控制輸出的高低信號,從而控制電機(jī)的開關(guān),帶動扇葉轉(zhuǎn)動,即可實(shí)現(xiàn)遙控風(fēng)扇的啟動與停止。然而,對于如何實(shí)現(xiàn)多擋位調(diào)節(jié)風(fēng)速功能,大多數(shù)學(xué)生感到很為難,不知道該使用哪種編程語句。

        三、“借鑒”案例解決問題

        針對學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中遇到的難題,我提出解決問題的方式為“借鑒”——借鑒相似的案例。

        課堂上,學(xué)生已掌握呼吸燈(燈光效果由明到暗或由暗到明的逐漸變化)的相關(guān)案例設(shè)計(jì)(程序如圖2所示),應(yīng)用PWM脈寬調(diào)制,即調(diào)節(jié)占空比,從而調(diào)節(jié)燈珠的亮度,實(shí)現(xiàn)呼吸燈效果。

        圖2 呼吸燈程序

        電機(jī)多種轉(zhuǎn)速與燈珠多種亮度實(shí)現(xiàn)的效果有相似之處,主要區(qū)別在于是否連續(xù)變化。圖2的呼吸燈程序用到了循環(huán)編程語句,設(shè)置模擬輸出量從0—255逐漸變大,實(shí)現(xiàn)燈珠逐漸變亮的效果。

        而目標(biāo)案例風(fēng)扇的多擋位風(fēng)速無需實(shí)現(xiàn)逐漸變化,所以不會用到循環(huán)語句對輸出量進(jìn)行賦值。要改變轉(zhuǎn)速,可直接設(shè)置模擬輸出量為0—255之間的某個固定參數(shù),并與紅外遙控器的相應(yīng)按鍵對應(yīng),即可實(shí)現(xiàn)紅外遙控調(diào)節(jié)多擋位風(fēng)速功能。

        四、設(shè)計(jì)成果

        學(xué)生的設(shè)計(jì)成果如圖3、圖4、圖5所示。按下紅外遙控器的“1”“2”“3”按鍵分別啟動風(fēng)扇的低擋、中擋、高擋,按下“0”按鍵,風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動。

        圖3 控制系統(tǒng)方框圖

        圖4 硬件連接

        圖5 程序設(shè)計(jì)

        五、總結(jié)與反思

        學(xué)生在設(shè)計(jì)新的案例時,往往過于自信,急于創(chuàng)新,不會想到借鑒自己做過的設(shè)計(jì)。

        通過指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)紅外遙控多擋位風(fēng)速風(fēng)扇,我更加深入理解到,在Arduino編程設(shè)計(jì)的課堂上,教師不僅要教學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識,更重要的是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會將掌握的內(nèi)容進(jìn)行更廣泛地應(yīng)用,不僅局限于某一個特定場景,實(shí)現(xiàn)某一種特定效果,而是要做到舉一反三。

        學(xué)會找相似,“借鑒”也可以創(chuàng)造新設(shè)計(jì)。

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