Практическая работа Бегающие огоньки

Занятие по робототехнике на тему « Бегающие огоньки» 5 класс

Цель:

формирование предпосылок инженерного мышления

Развитие познавательно-исследовательской и конструктивной деятельности детей средствами Arduino

Задачи:

учить основным приёмам сборки и программирования модели;

формировать конструктивное мышление средствами робототехники;

формировать правильное восприятие пространства;

развивать мелкую моторику рук, зрительно–двигательную координацию;

воспитывать доброту, отзывчивость, умение работать в команде.

Ход занятия

В этом уроке мы продолжим работу со светодиодами, но количество светодиодов увеличим до 5. И сделаем эффект бегущего огня. Для управления светодиодами будем использовать манипуляции с портами Arduino. Мы будем напрямую записывать данные в порты Arduino. Это лучше, чем работать с конкретными входами/выходами контроллера. Это позволит установить значения для светодиодов при помощи одной лишь операции.

У Arduino UNO имеется 3 порта:

• B (цифровые входа/выхода с 8 по 13)
• C (аналоговые входа)
• D (цифровые входа/выхода с 0 по 7)

Каждый порт управляется 3 регистрами. Регистр DDR определяет чем будет являться нога (pin) входом или выходом. При помощи регистра PORT можно установить pin в состояние HIGH или LOW. При помощи регистра PIN можно считать состояние ножек Arduino, когда они работает на вход.

Мы будем использовать порт B. Сначала, мы должны установить все ножки порта B как цифровые выхода. У порта B имеется только 6 ножек. Биты регистра для В-порта DDRB должны быть установлены в 1, если нога будет использоваться как выход (OUTPUT), и в 0, если нога будет использовать как вход (INPUT). Биты портов нумеруются с 0 по 7, но не всегда содержат все 8 ног.

Пример:

DDRB = B00111110; // установить ножки порта В с 1 по 5 как выхода, а 0 как вход.

Обратите внимание, что в микроконтроллерах фирмы Microchip все наоборот. 0 бит - нога работает как выход, а 1 - как вход.

В нашем проекте бегущего огня мы будем использовать 5 выходов:

DDRB = B00011111; // установить ноги порта В с 0 по 4 как выхода

Для записи значений в порт В необходимо использовать регистр PORTB. Зажечь первый светодиод можно командой:

PORTB = B00000001;
первый и четвертый:
PORTB = B00001001;

Теперь вы видите, как легко мы можем включать и выключать светодиоды. Теперь расскажем вам об операторах сдвига

Есть 2 оператора двоичного сдвига: оператор сдвига влево << и оператор сдвига вправо >>. Оператор сдвига влево << заставляет все биты сдвигаться влево, соответственно оператор сдвига вправо >> сдвигает биты вправо.

Пример:

varA = 1; // 00000001
varA = 1 << 0; // 00000001
varA = 1 << 1; // 00000010
varA = 1 << 2; // 00000100

Теперь вернемся к нашей программе, которая показана ниже. Нам нужно ввести 2 переменные: первая upDown будет содержать значение куда двигаться - вверх или вниз, а вторая cylon какие светодиоды зажигать.

В функции setup() мы определяем какие ножки должны работать как выхода.

В главном цикле программы loop(), светодиоды по очереди загораются вверх путем увеличения переменной cylon, а когда доходит до самого верхнего, то переменной upDown присваивается 0 и светодиоды загораются вниз по очереди. 

Код:

/*   Бегущий огонь. 5 светодиодов  */ unsigned char upDown=1;                   // начинаем с движения вверх           unsigned char cylon=0;        // определяет очередность LED void setup() {                  DDRB = B00011111;                        // устанавливаем порт B с 0 по 4 как выхода   } void loop() {   if(upDown==1){                                               // если идем вверх, то     cylon++;     if(cylon>=4) upDown=0;      // когда достигнут наибольший номер LED, то в след. цикле идем вниз   }   else {     cylon--;     if(cylon==0) upDown=1;      // когда достигнут наименьший номер LED, то в след. цикле идем вверх   }   PORTB = 1 << cylon;                                       //сдвиг   delay(200);                                         // пауза 200 мс }

Молодцы. Теперь убираем свое рабочее место. Сдаем конструкторы. До следующей встречи.