米思齊創(chuàng)客教育公益培訓北京師范大學教育學部

創(chuàng)客教育實驗室HelloWorld

——向世界問好01Arduino開源系統(tǒng)簡介Arduino是一個開放源碼電子原型平臺，擁有靈活、易用的硬件和軟件(板子及在此之上的軟件)。Arduino可以接收來自各種傳感器的輸入信號從而做到監(jiān)測環(huán)境的效果，并通過控制光源，電機以及其他執(zhí)行器來影響其周圍環(huán)境(類似于人類的工作)。硬件低廉，軟件免費?？梢酝瓿傻睦樱寒斂Х戎蠛脮r，咖啡壺就發(fā)出“吱吱”聲提醒當郵箱有新郵件時，電話就會發(fā)出鈴聲通知自制一個心率監(jiān)測器，將每次騎腳踏車的記錄存進存儲卡復制一張門禁卡、飯卡…Arduino開源系統(tǒng)簡介Arduino開源系統(tǒng)簡介Mixly創(chuàng)意電子入門套件介紹超聲波傳感器模擬旋鈕電位器模擬聲控觸發(fā)數(shù)字大按鈕模塊

外接擴展紅外接收模塊+遙控器

模擬溫度感應模擬光敏感應數(shù)字LED(白/紅/藍)

數(shù)字蜂鳴器模塊

舵機LCD液晶屏ArduinoNanoUSB電纜Arduino

Nano控制板介紹USB接口輸入設備（黃色模塊）輸出設備（藍色模塊）Arduino入門——Mixly安裝使用Mixly是北師大教育學部創(chuàng)客教育實驗室提供的免費工具下載地址：/Arduino入門——Mixly安裝使用Mixly是北師大教育學部創(chuàng)客教育實驗室提供的免費工具下載地址：/STEP1拷貝文件③*①②④請將：①培訓資料；②Mixly軟件(拷貝對應操作系統(tǒng)版本的一個)；③驅(qū)動修復拷貝在自己電腦任意硬盤分區(qū)的根目錄下，MAC電腦需拷貝*JDK版本的MAC下載后，右鍵解壓到Mixly目錄下← Arduino官方程序←Mixly主要圖形代碼←公司擴展庫←自定義擴展庫←系統(tǒng)自帶例子←系統(tǒng)配置文件←系統(tǒng)臨時文件←jar文件，mixly系統(tǒng)外殼←vbs，雙擊執(zhí)行即可STEP1拷貝文件9物理連接通過USB線把ArduinoNano和電腦相連驅(qū)動安裝驅(qū)動程序在arduino-1.7.9\drivers中安裝成功后會出現(xiàn)一個串口啟動mixly雙擊mixly目錄

下的mixly.vbsSTEP2安裝驅(qū)動若驅(qū)動無法安裝請以管理員方式運行驅(qū)動修復工具后重新安裝，如果還不行暫時棄療STEP3運行mixly.vbs上方出現(xiàn)的串口號與Arduino對應的串口號一致即成功STEP4打開示例文件打開Mixly后，單擊打開，在對應文件夾下找到“閃爍LED.xml”并打開，隨后上傳。Why“HELLOWORLD”?HelloWorld的中文意思是：你好，世界。它是世界上的第一個程序。代表程序員向世界發(fā)出的第一聲問候。做個程序員并不困難!代碼編寫如圖編寫代碼，此代碼將板載LED燈閃爍編譯點擊編譯按鈕，最終會顯示編譯是否成功上傳編譯成功后，選擇對應串口，點擊上傳按鈕，如果沒有問題的話，最終會顯示上傳成功此時你會發(fā)現(xiàn)Nano板上的燈開始閃爍，嘗試改變延時中的時間間隔觀察效果。任務1：點亮板載LED燈對應燈滅對應燈亮任務1：點亮板載LED燈數(shù)字輸出：支持管腳：2~13、A0~A7（不用0、1）兩種狀態(tài)：高、低延時：可以選擇毫秒（1000毫秒=1秒）或微秒說一說你能用語言描述一下程序的工作過程嗎？物理連接取出一個LED模塊，將其輕輕放在輸出方向上。任務2：點亮真實的LED燈管腳號識別任務2：點亮真實的LED燈GND:地線NC：NotConnectDI：DigitalInVCC：電源管腳號識別任務2：點亮真實的LED燈GND:地線NC：NotConnectDI：DigitalInVCC：電源管腳號識別任務2：點亮真實的LED燈GND:地線NC：NotConnectDI：DigitalInVCC：電源#10任務2：點亮真實的LED燈想一想如何改寫程序，才能讓LED燈閃爍起來呢？程序編寫任務2：點亮真實的LED燈此時你會發(fā)現(xiàn)LED燈開始閃爍，嘗試改變延時的數(shù)值觀察效果。對應燈滅對應燈亮HelloWorld

——向世界問好01神奇的按鈕02按鈕是我們接觸的第一個輸入設備。具有按下（高）和抬起（低）兩種狀態(tài)。默認狀態(tài)為抬起。任務1：讓按鈕簡單工作——按下燈亮，抬起燈滅所有的傳感器都需要連接信號使能~思路分析任務1：讓按鈕簡單工作——按下燈亮，抬起燈滅當按鈕被按下時，向2號管腳輸入＿電平，此時10號管腳應輸出＿電平；當按鈕被抬起時，向2號管腳輸入＿電平，此時10號管腳應輸出＿電平。輸出設備輸入設備控制設備思路分析任務1：讓按鈕簡單工作——按下燈亮，抬起燈滅輸出設備輸入設備控制設備數(shù)字輸入：支持管腳：0~13、A0~A5（不用0、1）；

兩種狀態(tài)：高（按鈕按下）、低（按鈕抬起）任務1：讓按鈕簡單工作——按下燈亮，抬起燈滅物理連接GND5VD2任務2：簡易延時燈——按下按鈕亮，三秒后滅試一試這樣的思路可以完成任務嗎？如果不行，問題出在哪里？任務2：簡易延時燈——按下按鈕亮，三秒后滅程序編寫如果：上口（向右開）插入判斷條件，結(jié)果有“真”、“假”兩種可能。下口（上下開）插入當判斷條件為“真”時執(zhí)行的代碼，判斷條件的結(jié)果為“假”時，則不執(zhí)行這段代碼。判斷條件結(jié)果為真時執(zhí)行的代碼永遠執(zhí)行的代碼任務3：使用按鈕模擬開關——每次按下，LED燈切換亮滅試一試你有什么好思路？不妨嘗試動手編一編！想一想如果沒有成功，問題出在哪里？任務3：使用按鈕模擬開關——每次按下，LED燈切換亮滅任務3：使用按鈕模擬開關——每次按下，LED燈切換亮滅任務4：使用按鈕模擬開關——按下亮3秒，再按下立刻滅什么是中斷？打個比方吧，比如你在家看電視，突然家里電話鈴響了，那么你不得不停下看電視先去接電話，等接完電話后，你又可以繼續(xù)看電視啦！在整個過程中接電話就是一個中斷過程，電話鈴響就是中斷的標志，即觸發(fā)中斷的條件?！袛啾挥|發(fā)的四種條件：①LOW（低）當引腳為低電平時，觸發(fā)中斷。②CHANGE（改變）當引腳電平發(fā)生改變時，觸發(fā)中斷。③RISING（上升）當引腳由低電平變?yōu)楦唠娖綍r，觸發(fā)中斷。④FALLING（下降）當引腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，觸發(fā)中斷。→中斷可以使用的管腳：ArduinoUno：管腳#2（對應中斷0）和管腳#3（對應中斷1）。任務4：使用按鈕模擬開關——按下亮3秒，再按下立刻滅Ps:中斷只有2,3管腳才可使用神奇的按鈕02簡易入侵檢測儀03紅外測障傳感器是一種數(shù)字輸入設備。具有未入侵（高）和入侵（低）兩種狀態(tài)。默認狀態(tài)為未入侵（高）。任務1：讓入侵檢測儀工作起來：入侵燈亮，人走燈滅物理連接取出一個LED模塊，將其與10號管腳相連取出一個紅外接近開關，將其連在3號管腳上。想一想紅外接近開關在使用上與按鈕有什么區(qū)別？任務1：讓入侵檢測儀工作起來：入侵燈亮，人走燈滅軟件編寫任務1：讓入侵檢測儀工作起來：入侵燈亮，人走燈滅軟件編寫任務2：如何知道是否有人入侵過？思考過程：如果紅外接近開關感測到有人，LED亮，否則不亮；亮后如果按下按鈕（重置），LED熄滅。任務2：如何知道是否有人入侵過？物理連接中斷：#2#3任務2：如何知道是否有人入侵過？軟件編寫邏輯“且”的單行輸入-外部輸入軟件編寫邏輯“且”的單行輸入-外部輸入軟件編寫簡易入侵檢測儀03可調(diào)燈04燈光在微電腦控制之下完成由暗到亮再由亮到暗的逐漸變化，感覺像是在呼吸，所以稱為呼吸燈。呼吸燈廣泛應用于手機、無線路由器之上，如你的手機里面有未處理的通知，比如說未接來電，未查收的短信等等，呼吸燈就會由暗到亮的變化，像呼吸一樣那么有節(jié)奏，起到一個通知提醒的作用。任務1：制作一個簡易呼吸燈物理連接取出一個LED模塊，將其與10號管腳相連。任務1：制作一個簡易呼吸燈脈寬調(diào)制（PWM：PulseWidthModulation）輸出：它是一種對模擬信號電平進行數(shù)字編碼的方法，簡單來說就是通過一個時鐘周期內(nèi)高低電平的不同占空比來表征模擬信號，如下邊就是一個具體的編碼樣例。PWM基礎知識任務1：制作一個簡易呼吸燈Arduino使用analogWrite(intvalue)輸出PWM信號，其中的value取值范圍是0-255，效果如右圖所示。Arduino主控板只有有限個GPIO管腳支持PWM。觀察一下Arduino板，查看數(shù)字引腳，你會發(fā)現(xiàn)其中6個引腳（3、5、6、9、10、11）旁標有“~”，這些引腳不同于其他引腳，因為它們可以輸出PWM信號。PWM基礎知識任務1：制作一個簡易呼吸燈模擬輸出：支持管腳：3、5、6、9、10、11取值范圍：0~255范圍為0、1范圍為0~255任務1：制作一個簡易呼吸燈模擬輸出：支持管腳：3、5、6、9、10、11取值范圍：0~255制作呼吸燈，讓賦值從0到255遞加任務1：制作一個簡易呼吸燈軟件編寫i的取值：01234...255想一想讓燈由滅慢慢變暗怎么修改代碼？任務1：制作一個簡易呼吸燈軟件編寫函數(shù)定義函數(shù)的使用實際上，在我們或?qū)W生做項目中，項目里的內(nèi)容是十分復雜的。有時候為了方便我們使用代碼，我們引入了函數(shù)的概念。函數(shù)調(diào)用函數(shù)的折疊有時候塊比較多，可以將函數(shù)折疊起來。函數(shù)的參數(shù)設置在學生設計任務時由于對一些數(shù)值的不確定，因此可能需要經(jīng)常修改參數(shù)。為了方便快捷，我們可以使用參數(shù)統(tǒng)一修改。導出庫、導入庫的應用教師編好呼吸燈代碼后，為方便學生使用，可使用導出庫、導入庫功能。導出庫、導入庫的應用教師編好呼吸燈代碼后，為方便學生使用，可使用導出庫、導入庫功能。導出庫成功！點擊導入庫，找到庫的位置！導出庫、導入庫的應用教師編好呼吸燈代碼后，為方便學生使用，可使用導出庫、導入庫功能。導出庫、導入庫的應用教師編好呼吸燈代碼后，為方便學生使用，可使用導出庫、導入庫功能。將函數(shù)直接拖到桌面上即可使用。任務2：制作五檔可調(diào)燈物理連接取出一個LED模塊，將其與10號管腳相連取出一個按鈕模塊，將其與2號管腳相連注：不要忘記給按鈕模塊加個信號終端！軟件編寫任務2：制作五檔可調(diào)燈加減乘除取余乘方檔位切換如何實現(xiàn)？計數(shù)器功能軟件編寫任務2：制作五檔可調(diào)燈想一想Brightness的值如何變化？1%6=12%6=23%6=34%6=45%6=56%6=0軟件編寫任務2：制作五檔可調(diào)燈也是去抖的方法任務3：制作旋鈕可調(diào)燈物理連接取出一個LED模塊，將其與10號管腳相連取出一個模擬旋鈕電位器模塊，將其與A0號管腳相連電位器：通過旋轉(zhuǎn)旋鈕變化阻值使用模擬輸入管腳讀取軟件編寫映射：從[a,b]映射到[c,d]，進行線性變換。c不一定大于d。模擬輸入：支持管腳：A0~A5取值范圍：0~1023任務3：制作旋鈕可調(diào)燈想一想按鍵和旋鈕同時工作，只有開燈后才能調(diào)光軟件編寫任務3：制作旋鈕可調(diào)燈擴展任務：制作帶開關的變速呼吸燈可調(diào)燈04智能燈05任務1：監(jiān)測聲音大小物理連接取出一個模擬聲音傳感器模塊，將其與A1號管腳相連聲音傳感器：探測聲音變化使用數(shù)字/模擬輸入管腳讀取監(jiān)測聲音的大?。捍诖蛴∪蝿?：監(jiān)測聲音大小Mixly的打印支持文本模式（默認）和繪圖模式任務1：監(jiān)測聲音大小任務2：制作樓道燈物理連接取出一個LED模塊，將其與10號管腳相連取出一個數(shù)字聲音傳感器模塊，將其與2號管腳相連取出一個模擬光線傳感器模塊，將其與A1號管腳相連光線傳感器：探測光線變化使用數(shù)字/模擬輸入管腳讀取軟件編寫任務2：制作樓道燈光線強度小于等于200同時有聲音任務3：制作電子蠟燭物理連接取出一個LED模塊，將其與10號管腳相連取出一個數(shù)字聲音傳感器模塊，將其與2號管腳相連取出一個模擬光線傳感器模塊，將其與A1號管腳相連軟件編寫任務3：制作電子蠟燭想一想如何模擬蠟燭一晃一晃的效果？軟件編寫任務3：制作電子蠟燭需要先用手電筒照射噢！智能燈05創(chuàng)意門鈴06物理連接取出一個蜂鳴器模塊，將其與5號管腳相連取出一個按鈕模塊，將其與2號管腳相連蜂鳴器：根據(jù)頻率輸出聲音使用數(shù)字輸出管腳任務：制作簡易門鈴：按鈕按下后，發(fā)出“叮咚”的提示蜂鳴器相關的函數(shù)介紹

管腳#指連接到蜂鳴器的數(shù)字引腳，頻率是以Hz為單位的頻率值。該頻率的聲音將一直持續(xù)，直到結(jié)束聲音或輸出一個不同頻率的聲音產(chǎn)生。通常與延時配合使用。

結(jié)束指定管腳上產(chǎn)生的聲音。字母音名CDoDReEMiFFaGSolALaBSi任務：制作簡易門鈴：按鈕按下后，發(fā)出“叮咚”的提示軟件編寫頻率與音高的關系標準音A的頻率為440Hz每個八度頻率相差一倍，如：鋼琴鍵上相鄰兩個音（如C~#C）的頻率關系：如何編寫旋律有更好的實現(xiàn)方式嗎？數(shù)組有順序的一列數(shù)。兩種定義方式：英文逗號！如何編寫旋律基準頻率（do、re、……、si）頻率變化跨八度（簡譜中的“高音點兒”、“低音點兒”）臨時變化音（#、b號）每個音的音名（音高）每個音的時值（長短）如何更靈活地編寫旋律如何更靈活地編寫旋律創(chuàng)意門鈴06噪音計07基礎任務：噪音計的開發(fā)物理連接取出和舵機擴展模塊，將其與6號管腳相連；取出一個模擬聲音傳感器模塊，將其與A1號管腳相連。舵機：由直流電機、減速齒輪組、傳感器和控制電路組成的一套自動控制系統(tǒng)。通過發(fā)送信號，指定輸出軸旋轉(zhuǎn)角度。套件中舵機最大旋轉(zhuǎn)角度：180°基礎任務：噪音計的開發(fā)軟件編寫舵機模塊的使用：基礎任務：噪音計的開發(fā)軟件編寫擴展任務：噪音計的改進任務要求用戶按下按鍵后開始工作，只記錄最大值再次按下按鍵停止記錄，并回到初始位置擴展任務：噪音計的改進軟件編寫噪音計07遙控燈08基礎任務：紅外遙控燈的開發(fā)物理連接取出一個LED模塊，將其與10號管腳相連取出一個紅外遙控模塊，將其與3號管腳相連紅外遙控器：現(xiàn)實世界的大多數(shù)遙控器都是紅外的，如電視機遙控器，機頂盒遙控器等。任何一個遙控系統(tǒng)都由發(fā)射器和接收器兩部分組成?；A任務：紅外遙控燈的開發(fā)軟件編寫每個按鈕都有一個特定的16進制代碼。在接收過程中有可能出錯。讀取按鍵對應的代碼值：基礎任務：紅外遙控燈的開發(fā)軟件編寫讀取按鍵對應的代碼值：編譯、上傳后，打開“串口監(jiān)視器”基礎任務：紅外遙控燈的開發(fā)軟件編寫一定要加0x！擴展任務：紅外調(diào)光器的開發(fā)軟件編寫使用“＋、-”對應光值的明暗變化遙控多個LED燈切換不同的閃燈模式……遙控燈08溫度播報計09任務1：獲取溫度值物理連接取出一個模擬溫度傳感器模塊，將其與A1號管腳相連取出一個蜂鳴器模塊，將其與5號管腳相連溫度傳感器：探測溫度變化使用模擬輸入管腳讀取任務1：獲取溫度值軟件編寫任務2：制作溫度播報計物理連接取出一個模擬溫度傳感器