Кружок по ардуино – Календарно-тематическое планирование на тему: рабочая программу курса ВУД «лаборатория Arduino» | скачать бесплатно

Arduino. Уроки для начинающих | РоботоТехника на Ардуино

Цель курса — развитие творческого и конструкторского мышления, вовлечение детей в технические кружки. Программа кружка разбита на модули по 16 занятий и рассчитана на детей с нулевыми знаниями в электротехнике и программировании. По окончании каждого модуля у ребенка остается робот, сделанный своими руками.

Курс «Ардуино для начинающих»

Введение
Ардуино: что это такое?
Алгоритмы в робототехнике
Основные законы электричества

Модуль 1. «Ардуино — Старт»

1.1. Подключение светодиода к Ардуино
1.2. Подключение пьезоизлучателя к Ардуино
1.3. Монитор порта Arduino IDE
1.4. Аналоговый и цифровой выход на Ардуино
1.5. Подключение RGB светодиода к Ардуино
1.6. Аналоговые порты на Ардуино
1.7. Плавное включение светодиода
1.8. Последовательное включение светодиодов
1.9. Подключение датчика воды к Ардуино
1.10. Подключение фоторезистора к Ардуино
1.11. Подключение тактовой кнопки к Ардуино
1.12. Подключение датчика LM35 к Ардуино
1.13. Подключение DS18B20 к Arduino
1.14. Подключение транзистора к Ардуино
1.15. Подключение ИК приемника к Ардуино
1.16. Подключение реле к Ардуино

Модуль 2. «Ардуино — Шилд»

2.1. Подключение сервопривода к Ардуино
2.2. Управление Ардуино с компьютера
2.3. Подключение датчика звука к Ардуино
2.4. Подключение датчика движения к Ардуино
2.5. Подключение датчика вибрации к Ардуино
2.6. Подключение УЗ дальномера к Ардуино
2.7. Подключение датчика DHT11 к Ардуино
2.8. Подключение LCD дисплея к Ардуино
2.9. Русский шрифт на LCD дисплее
2.10. Подключение джойстика к Ардуино
2.11. Управление джойстиком сервоприводом
2.12. Подключение датчика цвета к Ардуино
2.13. Подключение мотор шилд к Ардуино
2.14. Подключение DF Player mini к Ардуино
2.15. Изменение частоты ШИМ Ардуино

Реализуемые проекты

Машинка с управлением от смартфона
Лодка на Ардуино с ИК управлением
Метеостанция на Ардуино и Андроид

Что дают уроки для начинающих по Ардуино? Arduino UNO — это электронный конструктор, пользующийся огромной популярностью благодаря простоте программирования и возможностью создавать устройства, выполняющие разнообразные функции. Программирование производится на языке C++ или при помощи языка визуального программирования Scratch for Arduino.

    Также часто читают:

  • Метеостанция на Ардуино и Андроид
  • Подключение мотор шилд к Ардуино
  • Метеостанция на Ардуино с дисплеем
  • Домашняя метеостанция на Ардуино
  • Датчик воды своими руками для Ардуино
  • Как подключить джойстик к Ардуино

xn--18-6kcdusowgbt1a4b.xn--p1ai

Кружок Arduino и не только / Хабр

Ознакомившись с опытом различных преподавателей по обучению школьников основам программирования, в том числе и на Хабре, я решил добавить и свои 5 копеек. Работая в школе уже 4-й год, два года из них пытаюсь заниматься со школьниками техническим творчеством. Все начиналось с радиоточки и внутришкольного радио.


Потом были опыты с гальванопластикой на самопальном блоке питания. Ремонт древних школьных компьютеров. Позднее, по совету одного из учеников, я на свои деньги купил первый Arduino Uno и датчик звука. И пошло- поехало. Сначала как и у всех, диод, потом реле. Разобрав старый принтер, стали играться с двигателями. В школе есть комплекты лего, но я считаю, что они для проектов уровня 10-11 класса уже непригодны и пока лежат, ждут своего часа.

Первым серьезным проектом был робот-метеостанция, собранный на коленке из всего, что было под рукой.Остатки принтера, оргстекло от старых разбитых стендов, управляющийся пультом от проектора из моего кабинета информатики. Робот собирал информацию о температуре, влажности и осадках с определением их типа и передавал данные через RF модуль на компьютер. Выиграли с ним ряд конкурсов.

Сначала районный конкурс «Дети, техника творчество», потом «Мы-Белгородцы, думай решай действуй» (по результатам которого моего ученика взяли в наш БГТУ им.Шухова, где он решил учиться дальше в этом направлении). Буквально на прошлой неделе приехали с Робоарта в г.Воронеж. Где также стали победителями выставки.

В апреле планируем поехать в Тамбов на робототехнический фестиваль.

Крайне печалит тот факт, что у нас в области, как, собственно, и в большинстве регионов робототехника в школе является синонимом LEGO, или в лучшем случае Фишертехникс. Хотя ардуино и дешевле, и интересней.

Комплектов Arduino в школах просто нет. Я для своего кружка приобретал все сам, за свои средства (спасибо супруге, что она это терпит). На одном из сайтов ребята помогли собрать денег на паяльную станцию (большое им спасибо), а то за кружок платят 500 руб, а около 2000 трачу из своих. Стараюсь, чтобы ребята «росли» в отношении программирования и электротехники.

Сначала было уно, потом уже сборка собственных плат, программирование «голого» контроллера, недавно приобрел Raspberry PI. Начиная с Processing перешли на полноценный СИ:

Неделю назад собрали на Аtmega8 кодовый замок, с актуатором центрального замка автомобиля.

Также сейчас работаем над реализацией автоматического полного привода на колесном роботе к еще одному конкурсу.

Ребят, у кого есть какие ненужные электронные компоненты — буду рад помощи, ведь свои запасы я уже истощил. А покупать, к сожалению, преподавательская зарплата не сильно позволяет.

habr.com

● Уроки и проекты Arduino






































Что такое Arduino?

Платформа Ардуино пользуется огромной популярностью во всем мире благодаря удобству и простоте языка программирования, а также открытой архитектуре и программному коду. Плата Arduino состоит из микроконтроллера Atmel AVR и элементов обвязки для программирования и интеграции с другими схемами.  Подробнее …

Первое включение. Установка Arduino IDE

Разработка собственных приложений на базе плат, совместимых с архитектурой Arduino, осуществляется в официальной бесплатной среде программирования Arduino IDE. Среда предназначена для написания, компиляции и загрузки собственных программ в память микроконтроллера.  Подробнее …

Умный дом и интернет вещей. Элементы, решения, системы управления, проекты

Самый главный компонент любой «умной» системы – его контроллер. Контроллер предназначен для получения информации и управления «умным» домом. В нашем наборе два контроллера! Это плата Arduino MEGA и модуль NodeMCU v3 Lua WI-FI ESP8266 Ch440. Вы можете выбрать любой из них. Подробнее …
 

Arduino проект 34: Организация подключения к сети Интернет с помощью модуля Ai-Thinker A6

В предыдущих главе мы рассмотрели мы сделали большие шаги построения «умного дома» –  оснастили его датчиками и исполнительными устройствами и создали и обеспечили определенную степень автоматизации для создания комфорта и безопасности. Теперь пришло время сделать наш «умный дом» устройством IoT (Интернета вещей), чтобы получить доступ к нему для мониторинга и управления из любой точки мира по сети интернет. Организуем доступ контроллеров нашего дома к сети интернет. Подробнее …
 

Arduino проект 33:  Модуль GPS. Принцип работы, подключение, примеры

В этом эксперименте рассмотрим работу модуля GPS-приемника, позволяющего определять наше местоположение с помощью глобальной системы GPS, и подключение данного приемника к плате Arduino. GPS (Global Positioning System) – это система, позволяющая с точностью не хуже 100 м определить местоположение объекта.  Подробнее …

Arduino проект 32: Беспроводная связь. Модуль GSM/GPRS SIM900

В этом эксперименте рассмотрим работу модуля GSM/GPRS Shield – платы расширения, позволяющей Arduino работать в сетях сотовой связи по технологиям GSM/GPRS для приёма и передачи данных, SMS и голосовой связи. GSM/GPRS Shield на базе модуля SIMCom SIM900 выпускают несколько производителей, и платы имеют незначительные отличия. Также на некоторых платах расположены: слот для SIM-карты, стандартные 3,5 мм джек для аудиовхода и выхода и разъём для внешней антенны. На плате GSM/GPRS shild имеется несколько перемычек, позволяющих выбрать тип serial-соединения.  Подробнее …

Arduino проект 31: Беспроводная связь. Модуль Bluetooth HC-05

В этом эксперименте рассмотрим работу модуля Bluetooth HC-05, позволяющего плате Arduino установить беспроводную связь и обмениваться данными с другими устройствами по протоколу Bluetooth. Bluetooth позволяет объединять в локальные сети любую технику: от мобильного телефона и компьютера до холодильника. При этом одним из немаловажных параметров новой технологии являются низкая стоимость устройства связи (в пределах 20 долларов), его небольшие размеры.  Подробнее …
 

Arduino проект 30:  Беспроводная связь. Модуль Wi-Fi ESP8266

В этом эксперименте мы познакомимся с модулем ESP8266, с помощью которого можно подключить плату Arduini к сетям Wi-Fi, и напишем скетч для передачи данных датчика температуры на веб-сервис Народный мониторинг. Платы на ESP8266 – это не просто модули для связи по Wi-Fi. Чип, по сути, является микроконтроллером со своими интерфейсами SPI, UART, а также портами GPIO, а это значит, что модуль можно использовать автономно без Arduino и других плат с микроконтроллерами.  Подробнее …
 

Arduino проект 29: Работа с Интернетом на примере Arduino Ethernet Shield W5100

В этом эксперименте мы покажем, как нашей плате Arduino получить доступ к сети Интернет с помощью модуля Ethernet shield W5100. Ethernet Shield позволяет легко подключить вашу плату Arduino к локальной сети или сети Интернет. Он предоставляет возможность Arduino отправлять и принимать данные из любой точки мира с помощью интернет-соединения.  Подробнее …
 

Arduino проект 28:  Считыватель RFID на примере RC522. Принцип работы, подключение

В этом эксперименте мы покажем, как плата Arduino получает доступ к данным RFID-карт и брелоков Mifare с помощью RFID-считывателя RC522C. Идентификация объектов производится по уникальному цифровому коду, который считывается из памяти электронной метки, прикрепляемой к объекту идентификации. Считыватель содержит в своем составе передатчик и антенну, посредством которых излучается электромагнитное поле определенной частоты.  Подробнее …
 

Arduino проект 27:  SD-карта. Чтение и запись данных

В этом эксперименте мы покажем, как к плате Arduino подключить SD-карту. Если вашим Аrduino-проектам не хватает памяти, а объем энергонезависимой памяти EEPROM в платах Arduino совсем небольшой, можно использовать внешние носители. Один из самых простых по подключению к платам Arduino – это SD-карта. Можно подсоединиться к SD-карте напрямую, а можно использовать модули.  Подробнее …
 

Arduino проект 26:  Часы реального времени. Принцип работы, подключение, примеры

В этом эксперименте мы рассмотрим модуль часов реального времени на микросхеме DS1307. Микросхема Dallas DS1307 представляет собой часы реального времени с календарем и дополнительной памятью NW SRAM (56 байт). Микросхема подключается к микроконтроллеру при помощи шины I2C. Количество дней в месяце рассчитывается с учетом високосных лет до 2100 г. В микросхеме DS1307 имеется встроенная схема, определяющая аварийное отключение питания  Подробнее …
 

Arduino проект 25:  ИК-фотоприемник и ИК-пульт. Обрабатываем команды от пульта

В этом эксперименте мы организуем беспроводную ИК-связь, которая нам позволит отправлять на плату Arduino команды с помощью любого ИК-пульта. В качестве приемника будем использовать микросхему TSOP31236. В одном корпусе она объединяет фотодиод, предусилитель и формирователь. На выходе формируется обычный ТТЛ-сигнал без заполнения, пригодный для дальнейшей обработки микроконтроллером.  Подробнее …
 

Arduino проект 24:  3-осевой гироскоп + акселерометр на примере GY-521

В этом эксперименте мы познакомимся с акселерометром и гироскопом и будем с помощью Arduino получать показания с этих датчиков. Модуль GY-521 на микросхеме MPU6050 содержит гироскоп, акселерометр и температурный сенсор. На плате модуля GY-521 расположена необходимая обвязка MPU6050, в том числе подтягивающие резисторы, стабилизатор напряжения на 3,3 В с малым падением напряжения с фильтрующими конденсаторами. Обмен с микроконтроллером осуществляется по шине I2C.  Подробнее …
 

Arduino проект 23:  Ультразвуковой датчик расстояния HC-SR04. Принцип работы, подключение, пример

В этом эксперименте мы рассмотрим ультразвуковой датчик для измерения расстояния и создадим проект вывода показаний датчика на экран ЖКИ Wh2602. Ультразвуковой дальномер HC-SR04 – это помещенные на одну плату приемник и передатчик ультразвукового сигнала. Излучатель генерирует сигнал, который, отразившись от препятствия, попадает на приемник. Измерив время, за которое сигнал проходит до объекта и обратно, можно оценить расстояние.  Подробнее …
 

Arduino проект 22:  Датчики газов. Принцип работы, пример работы

В этом эксперименте мы рассмотрим ультразвуковой датчик для измерения расстояния и создадим проект вывода показаний датчика на экран ЖКИ Wh2602. Серия MQ-сенсоров для Ардуино, построены на базе мини-нагревателя внутри и используют электрохимический сенсор. Они чувствительны для определенных диапазонов газов и используются в помещениях при комнатной температуре.  Подробнее …
 

Arduino проект 21:  Датчик влажности и температуры DHT11

В этом эксперименте мы рассмотрим датчик для измерения относительной влажности воздуха и температуры DHT11 и создадим проект вывода показаний датчика на экран ЖКИ Wh2602. Датчик DHT11 состоит из емкостного датчика влажности и термистора. Кроме того, датчик содержит в себе простенький АЦП для преобразования аналоговых значений влажности и температуры.  Подробнее …
 

Arduino проект 20:  Датчик температуры DS18B20



В этом эксперименте мы рассмотрим популярный цифровой датчик температуры DS18B20, работающий по протоколу 1-Wire, и создадим проект вывода показаний датчика на экран ЖКИ Wh2602. DS18B20 – цифровой термометр с программируемым разрешением от 9 до 12 битов, которое может сохраняться в EEPROM-памяти прибора. DS18B20 обменивается данными по шине 1-Wire и при этом может быть как единственным устройством на линии, так и работать в группе. Все процессы на шине управляются центральным микропроцессором.  Подробнее …
 

Arduino проект 19:  Шаговый двигатель 4-фазный, с управлением на ULN2003 (L293)

В этом эксперименте мы рассмотрим подключение к Arduino шагового двигателя. Шаговые двигатели представляют собой электромеханические устройства, задачей которых является преобразование электрических импульсов в перемещение вала двигателя на определенный угол. ШД нашли широкое применение в области, где требуется высокая точность перемещений или скорости.  Подробнее …
 

Arduino проект 18:  Обрабатываем данные от джойстика. Управление Pan/Tilt Bracket с помощью джойстика

В этом эксперименте мы рассмотрим подключение к Arduino двухосевого аналогового джойстика. Для плат Arduino существуют модули аналогового джойстика, имеющие ось X, Y (потенциометры 10 кОм) и дополнительную кнопку – ось Z. Джойстик позволяет плавно и точно отслеживать степень отклонения от нулевой точки. Сам джойстик подпружиненный, поэтому он будет возвращаться в центральное состояние после его отпускания из определенной позиции.  Подробнее …
 

Arduino проект 17:  Сервопривод. Крутим потенциометр, меняем положение

Сервопривод управляется с помощью импульсов переменной длительности. Угол поворота определяется длительностью импульса, который подается по сигнальному проводу. Это называется широтно-импульсной модуляцией. Сервопривод ожидает импульса каждые 20 мс. Длительность импульса определяет, насколько далеко должен поворачиваться мотор.  Подробнее …
 

Arduino проект 16:  Графический индикатор. Подключение дисплея Nokia 5110

В этом эксперименте мы рассмотрим графический дисплей Nokia 5110, который можно использовать в проектах Arduino для вывода графической информации. Жидкокристаллический дисплей Nokia 5110 – монохромный дисплей с разрешением 84×48 на контроллере PCD8544, предназначен для вывода графической и текстовой информации. Питание дисплея должно лежать в пределах 2.7–3.3 В (максимум 3.3 В, при подаче 5 В на вывод VCC дисплей может выйти из строя). Но выводы контроллера толерантны к +5 В, поэтому их можно напрямую подключать к входам Arduino. Немаловажный момент – низкое потребление, что позволяет питать дисплей от платы Arduino без внешнего источника питания.  Подробнее …
 

Arduino проект 15:  Индикатор LCD1602. Принцип подключения, вывод информации на него



В этом эксперименте мы познакомимся с жидкокристаллическими индикаторами Winstar для вывода символьной информации. Научимся в Arduino-проектах применять библиотеки и создадим проект вывода показаний датчика температуры LM335 на экран дисплея. Жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ, англ. LCD) являются удобным и недорогим средством для отображения данных ваших проектов. Символьный индикатор Wh2602 позволяет выводить на экран 2 строки по 16 символов (размером 5×7 или 5×10 и дополнительная строка под курсор). Управляет работой дисплея контроллер.  Подробнее …
 

Arduino проект 14:  Датчик температуры аналоговый LM335. Принцип работы, пример работы

В этом эксперименте мы познакомимся с аналоговым датчиком для измерения температуры LM335. LM335 – это недорогой температурный чувствительный элемент с диапазоном от –40 °C до +100 °C и точностью в 1 °C. По принципу действия датчик LM335 представляет собой стабилитрон, у которого напряжение стабилизации зависит от температуры.  Подробнее …
 

Arduino проект 13:  Фоторезистор. Обрабатываем освещённость, зажигая или гася светодиоды

В этом эксперименте мы познакомимся с аналоговым датчиком для измерения освещенности – фоторезистором. Распространённое использование фоторезистора – измерение освещённости. В темноте его сопротивление довольно велико. Когда на фоторезистор попадает свет, сопротивление падает пропорционально освещенности.  Подробнее …
 

Arduino проект 12:  Управляем реле через транзистор

В этом эксперименте мы познакомимся с реле, с помощью которого с Arduino можно управлять мощной нагрузкой не только постоянного, но и переменного тока. При подключении реле к Arduino контакт микроконтроллера не может обеспечить мощность, необходимую для нормальной работы катушки. Поэтому следует усилить ток – поставить транзистор. Для усиления удобнее применять n-p-n-транзистор.  Подробнее …
 

Arduino проект 11:  Транзистор MOSFET. Показываем усилительные качества транзистора. На примере электродвигателя изменяем обороты

В этом эксперименте мы познакомимся с транзистором MOSFET и с помощью него будем управлять мощной нагрузкой – электродвигателем. Выводы Arduino, сконфигурированные как OUTPUT, находятся в низкоимпедансном состоянии и могут отдавать 40 мА в нагрузку и не в состоянии обеспечить питание мощной нагрузки и большого напряжения. Одним из способов управления мощной нагрузкой является использование полевых MOSFET-транзисторов.  Подробнее …
 

Arduino проект 10:  Управляем пьезоизлучателем: меняем тон, длительность, играем музыку

В этом эксперименте мы произведем генерацию звуков на Arduino c помощью пьзоизлучателя. Пьезоизлучатели бывают двух типов – со встроенным генератором и без. Пьезоизлучатели со встроенным генератором излучают фиксированный тональный сигнал сразу после подачи на них номинального напряжения. Они не могут воспроизводить произвольного сигнала.  Подробнее …
 

Arduino проект 9:  Матрица светодиодная 8×8

В этом эксперименте мы рассмотрим каскадное подключение нескольких микросхем 74HC595, что позволит, используя 3 вывода Arduino, управлять множеством контактов, что будет продемонстрировано в примере вывода фигур на экран светодиодной матрицы 8×8. В эксперименте будем использовать двухцветную светодиодную матрицу FYM-23881BUG-11.  Подробнее …
 

Arduino проект 8:  Микросхема сдвигового регистра 74НС595. Управляем матрицей из 4 разрядов, экономим выходы Arduino



В этом эксперименте мы рассмотрим работу Arduino с микросхемой 74HC595 – расширителем выходов, позволяющей уменьшить количество выводов Arduino для управления 4-разрядной семисегментной матрицей. Цифровых выводов Arduino Nano и UNO, а иногда даже и Arduino Mega может не хватить, если требуется управлять большим количеством выводов. В этом случае можно использовать микросхему 74HC595.  Подробнее …
 

Arduino проект 7: Матрица 4-разрядная из 7-сегментных индикаторов. Делаем динамическую индикацию

В этом эксперименте мы рассмотрим работу Arduino с 4-разрядной семисегментной матрицей. Получим представление о динамической индикации, позволяющей использовать одни выводы Arduino при выводе информации на несколько семисегментных индикаторов. Предназначена для одновременного вывода на матрицу 4 цифр, также есть возможность вывода десятичной точки.  Подробнее …
 

Arduino проект 6:  Семисегментный индикатор одноразрядный. Выводим цифры



В этом эксперименте мы рассмотрим работу с семисегментным светодиодным индикатором, которая позволяет Arduino визуализировать цифры. Светодиодный семисегментный индикатор представляет собой группу светодиодов, расположенных в определенном порядке и объединенных конструктивно. Светодиодные контакты промаркированы метками от a до g (и дополнительно dp – для отображения десятичной точки), и один общий вывод, который определяет тип подключения индикатора (схема с общим анодом ОА, или общим катодом ОК).  Подробнее …
 

Arduino проект 5: RGB-светодиод. Широтно-импульсная модуляция. Переливаемся цветами радуги



В этом эксперименте мы рассмотрим широтно-импульсную модуляцию, которая позволяет Arduino выводить аналоговые данные на цифровые выводы, и применим эти знания для создания прозвольных цветов свечения с помощью RGB-светодиода.  Подробнее …

 

Arduino проект 4: Светодиодная шкала 10 сегментов. Вращением потенциометра меняем количество светящихся светодиодов



В этом эксперименте мы рассмотрим работу аналоговых входов Arduino, работу потенциометра в качестве аналогового датчика и будем демонстрировать показания аналогового датчика с помощью светодиодной шкалы. ля получения аналоговых данных Arduino имеет аналоговые входы, оснащенные 10-разрядным аналого-цифровым преобразователем для аналоговых преобразований.  Подробнее …
 

Arduino проект 3: Потенциометр. Показываем закон Ома на примере яркости светодиода

В этом эксперименте мы познакомимся с потенциометром и будем управлять яркостью светодиода и изменением сопротивления потенциометра. Сейчас мы рассмотрим, как подобрать ограничительный резистор и как будет влиять номинал резистора на яркость светодиода.  Подробнее …
 

Arduino проект 2: Обрабатываем нажатие кнопки на примере зажигания светодиода. Боремся с дребезгом контактов

Это эксперимент по работе с кнопкой. Мы будем включать светодиод по нажатии кнопки и выключать по отпускании кнопки. Рассмотрим понятие дребезга и программные методы его устранения. При использовании Arduino в качестве входов используют pull-up- и pulldown-резисторы, чтобы вход Arduino не находился в «подвешенном» состоянии (в этом состоянии он будет собирать внешние наводки и принимать произвольные значения), а имел заранее известное состояние (0 или 1).  Подробнее …
 

Arduino проект 1:  Мигаем светодиодом

В этом эксперименте мы научимся управлять светодиодом. Заставим его мигать. Светодиод – это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение. По-английски светодиод называется light emitting diode, или LED.  Подробнее …
 

arduino-kit.ru

Сайт учителя информатики Григорьева И.Н.

Создание современных условий для развития научно-технического творчества детей становится особенно актуальным в связи с ускоряющимся внедрением в производство высоких технологий.

В настоящее время наше государство испытывает огромный дефицит инженерно-технических работников и квалифицированных кадров. Развитие производства, приумножение достижений в науке и технике возможны лишь при условии раннего развития творческих технических способностей у детей и подростков, выявления одарённых ребят, создания необходимых условий для их творческого роста и научных изысканий. Предоставление школой услуг по дополнительному образованию детей технической направленности может способствовать этому.

Я считаю, что одним из возможных вариантов развития технического творчества является внедрение образовательной робототехники в систему дополнительного школьного образования и внеурочной деятельности, как средства формирования комплексных знаний, способствующих развитию системности мышления детей, возрождения научно-технического творчества, повышения интереса к инженерному образованию.

Современный рынок образовательных робототехнических технологий обширен. Он представлен большим количеством конструкторов и готовых устройств, призванных удовлетворить потребности дополнительного образования в материально-техническом обеспечении проводимых занятий. По данным статистики «Развитие образовательной робототехники в России» Интернетресурса «Занимательная робототехника»[1] самым популярным робототехническим конструктором в школах является Lego и большинство кружков робототехники учат детей до 15 лет.

Пятилетний опыт моей деятельности в качестве руководителя школьного кружка «Робототехника» выявил, что работа с готовыми робототехническими конструкторами Lego, так или иначе, ставит занятия в определенные рамки:

  • взрослея, творческие потребности учащихся постепенно перерастают игровые технологии, становятся направлены на реальность, быт и жизненную необходимость, их идеи и проекты уже не удается воплотить имеющейся базой одного Lego контроллера: нужно больше двигателей и большее разнообразие датчиков;
  • стоимость конструкторов Lego, ресурсных наборов к ним, датчиков и прочих комплектующих достаточно высока и непосильна большинству школ.

По моему мнению, и по данным все той же статистики Интернетресурса «Занимательная робототехника», наиболее подходящим для большинства российских школ является использование для организации робототехнических кружков контроллера Arduino, основными преимуществами которого являются:

  • низкая стоимость контроллера и комплектующих, что позволяет приобретать их учащимся для самостоятельного использования в домашних условиях и вовлекать в проекты родителей;
  • огромный ассортимент и низкая стоимость датчиков;
  • возможность освоения программирования контроллера на начальном уровне с помощью среды Scratch, на продвинутом уровне с использованием родной среды ArduinoIDE;
  • параллельное изучение основ радиоэлектроники с применением беспаячной технологии;
  • параллельное получение навыков работы с инструментами и устройствами по обработке различных материалов.

Контроллер Arduino — вот ближайшее будущее большинства робототехнических кружков в школах нашей страны. Обучение с его использованием ничуть не сложнее обучения с Lego наборами, увлекательнее и предполагает большие возможности. Но при всем этом эффективность занятий будет зависеть, прежде всего, от грамотного построения работы кружка руководителем.

Многие из нас обладают инженерной или творческой жилкой и любят мастерить что-то новое и полезное с помощью имеющихся под рукой деталей и инструментов. Это могут быть какие-то предметы быта, различные электронные устройства, предметы одежды и так далее. А могут быть и доработанные модели или прототипы магазинных устройств и товаров со значительно меньшей себестоимостью.

Оказывается, всё это креативное желание к совершенствованию и новациям имеет вполне официальное название, известное за рубежом как DIY (аббревиатура от «Do It Yourself» — «сделай это сам»). DIY – это процесс приобретения определенных способностей и знаний в ходе создания какого-либо предмета, устройства, либо разработки проекта, который воплощается в жизнь.

По своей сути метод DIY-проектов – это все тот же традиционный метод проектов с явным акцентом на самостоятельную деятельность учащихся, самостоятельный поиск и анализ информации по проблеме. Обучение мотивируется в первую очередь интересом к конечному практическому результату (устройству или прибору), который можно использовать в жизни и быту. Метод идеально подходит как для коллективной работы группы из нескольких учащихся, так и для самостоятельного выполнения. Учитель при этом должен стать не наставником, а координатором и соучастником такой работы. На период разработки DIY-проекта главную позицию его (учителя) по отношению к ученикам можно выразить словами: «Я знаю столько же сколько и вы».

Основной идеей данной разработки является построение работы кружка «Робототехника» в соответствии с этапами разработки одного или нескольких DIY-проектов с использованием контроллера Arduino.

Каждый этап такого проекта — это решение проблемных ситуаций на пути к достижению планируемого результата. На реализацию каждого этапа отводится определенное количество часов работы. Таким образом, формируется тематическое планирование кружка.

Ключевым фактором, влияющим на эффективность работы кружка при таком построении занятий, будет выбор темы проекта. Учитель должен взвесить свои возможности и возможности учеников и выбрать интересный проект, не затянутый по времени и обязательно носящий прикладной жизненный характер. Вполне возможна ситуация, что таких проектов в годичном планировании кружковой работы будет несколько.

Небольшие сроки реализации DIY-проекта особенно важны для новичков – учащихся занимающихся робототехникой впервые. Это позволит создать для них «ситуацию успеха», покажет значимость такой работы и дополнительно повысит мотивацию.

Таким образом, организацию работы школьного кружка робототехники c помощью Arduino и DIY-проектов можно изобразить схемой:

Платформа Arduino — уникальна, но, тем не менее, — это всего лишь электронный контроллер, выполненный в виде печатной платы с микросхемами. На этапе разработки какого-либо устройства обычно этот контроллер соединяют с помощью специальных проводников и макетной платы с датчиками, двигателями и прочими электронными компонентами — беспаячная технология.

Для создания законченности разработанных устройств, приборов и роботов необходимо еще и сконструировать прочный и легкий корпус устройства, например из фанеры или пластика.

Идеальными инструментами для конструирования корпуса, для изготовления плоских или объемных деталей из фанеры и пластика являются станок с числовым программным управлением (ЧПУ) и 3D принтер. К сожалению, многие школы не могут похвастаться наличием такого оборудования из-за его высокой стоимости, но для этих школ актуальной будет возможность сделать эти устройства самостоятельно в рамках деятельности кружка «Робототехника».

Таким образом, в качестве темы первого года работы школьного робототехнического кружка организованного по принципу DIY-проекта, были выбраны проекты «Станок с ЧПУ и 3D принтер своими руками». Основным принципом разработки проекта должная являться низкая себестоимость.

            Основные итоги работы кружка в 2016-2017 учебном году:

  • собран и функционирует  фрезерный станок с ЧПУ;

  • дорабатывается конструкция 3D принтера;

  • спроектирован выжигатель с ЧПУ,  сборку которого планируется осуществить в следующем году;

  • завершен проект Гринкипер (автоматизированный уход за комнатными растениями) и занял первое место в творческой категории краевой олимпиады по робототехнике в 2017 г.

Занятия в кружке по предложенному методу не позволят учащимся изучить тонкости программирования Arduino. Но они привьют учащимся навыки самостоятельной работы над проектом и стремление добиваться поставленных целей, покажут истинную ценность продуктов труда, сделанных своими руками.

Основным материальным результатом работы кружка станут два популярных современных инструмента: станок с ЧПУ и 3D принтер. Эти устройства сделают дальнейшую работу в кружке еще интереснее и плодотворнее, так как многие детали для новых проектов уже не нужно будет искать или покупать в магазинах. Мы сделаем их сами!

  1. http://www.rcdesign.ru/articles/tools/cnc_mechanics
  2. http://planetacam.ru/college/learn/1-2/
  3. http://homecnc.ru/raznoe/124-budjet-cnc
  4. http://ecnc.ru/main
  5. http://arduino-diy.com/arduino-cnc-stanok-iz-dereva
  6. http://uc.org.ru/node/94
  7. http://pikabu.ru/story/proshivki_dlya_3d_printera_3d_likbez_4321027
  8. http://www.cnc-club.ru/forum/viewtopic.php?f=147&t=9492
  9. http://3dtoday.ru/blogs/3diy/prusa-i3-steel-from-3diy-or-our-view-on-the-evolution-of-the-model/
  10. http://homecnc.ru/plans-3d-printer/113-plans-prusa-i3
  11. http://edurobots.ru/2016/09/rezultaty-issledovaniya-kruzhkov-robototexniki-v-rossii/
  12. http://3dtoday.ru/blogs/top3dshop/review-prusa-i3-hephestos/
  13. http://diylife.ru/3d-printer/kollektsiya-chertezhej-3d-printerov-printrbot-i-drugie.html
  14. http://cncmodelist.ru/stati/eto-interesno/146-rekomendatsii-po-vyboru-chpu-stanka
  15. http://planetacam.ru/college/learn/1-2/
  16. http://ttonfive.appspot.com/samodelnyy-stanok-s-chpu-shema.html
  17. https://edugalaxy.intel.ru/index.php?automodule=blog&showentry=9640

grigorjev.org.ru

Arduino — что это? » Кружок робототехники и электроники «Неясыть»

Arduino — что это?

Arduino — это микрокомпьютер, имеющий собственный процессор, память и контакты ввода-вывода.

Это небольшая плата, позволяющая собирать на своей базе множество устройств. Начиная от ночника и заканчивая квадрокоптером.

Начало своё берёт с 2002 года. В тот год итальянец Массимо Банци устроился на работу в Институт проектирования взаимодействий г. Ивреа. Там он пользовался, для своей работы моделью микрокомпьютера от фирмы Parallax — устройство BASIC Stamp, разработанное калифорнийской компанией. Но устройство было дорогим и очень ограниченным в плане функционирования.

Тут то ему и пришла в голову создать похожее устройство, но гораздо дешевле и что бы в нём не было тех недостатков, как в BASIC Stamp.

Первый прототип появился в 2005 году. У него не было даже названия! Но, это не помешало новому устройству, практически моментально, без маркетинга и рекламы, получить популярность. Название устройство получило в честь бара в г. Ивреа, которым владел Массимо Банци. А бар, в свою очередь, был так назван в честь короля Италии Ардуина Иврейского

Так почему же эта плата стала так популярна?

Плата задумывалась, как устройство к которому можно подключить всё, что угодно. И поэтому у неё достаточно много контактов. Кроме того, язык программирования позволяет, с одной стороны, использовать всю мощь языка C++ (именно этот язык и есть базовый для плат Arduino), но, с другой стороны, он упрощён настолько, что его способен освоить даже школьник.

На данный момент проект Arduino равился так сильно, что это уже не конкретное устройство, а целое семейство устройств, позволяющих выполнять огромный круг задач.

Более подробно познакомиться с этим устройством можно в книге Джереми Блума «Изучаем Arduino: инструменты и методы технического волшебства». А практические навыки дети смогут получить посещая занятия кружка.

neyasyt.ru

Рабочая программа дополнительного образования с использованием конструктора «Arduino»

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №16»

Утверждено

научно-методическим советом МОУ СОШ №16

Протокол №___ от «___» ________ 20 г.

Программа

дополнительного образования

«Эврика»

Количество часов в неделю – 3

Количество часов в год – 102

Автор: Добрынин Иван Юрьевич

Учитель информатики

г. Магнитогорск

2015г.

ВВЕДЕНИЕ

Существует множество важных проблем, на которые никто не хочет обращать внимания, до тех пор, пока ситуация не становится катастрофической. Одной из таких проблем в России являются: её недостаточная обеспеченность инженерными кадрами и низкий статус инженерного образования. Сейчас необходимо вести популяризацию профессии инженера. Интенсивное использование роботов в быту, на производстве и поле боя требует, чтобы пользователи обладали современными знаниями в области управления роботами, что позволит развивать новые, умные, безопасные и более продвинутые автоматизированные системы. Необходимо прививать интерес учащихся к области робототехники и автоматизированных систем.

Чтобы достичь высокого уровня творческого и технического мышления, дети должны пройти все этапы конструирования. Необходимо помнить, что такие задачи ставятся, когда учащиеся имеют определённый уровень знаний, опыт работы, умения и навыки.
Юные исследователи, войдя в занимательный мир роботов, погружаются в сложную среду информационных технологий, позволяющих роботам выполнять широчайший круг функций.

Пояснительная записка

Рабочая программа, составлена на основании:

Срок реализации программы 1 год, для учащихся 5-9 классов.

Учебный курс включает 102 часа теоритических и практических занятий. Курс может быть использован при изучении информатики, технологии и физики.

Предметом изучения являются принципы и методы разработки, конструирования и программирования управляемых электронных устройств на базе вычислительного контроллера Arduino.

Целесообразность изучения данного курса определяется:

  • востребованностью специалистов в области программируемой микроэлектроники в современном мире

  • возможностью развить и применить на практике знания, полученные на уроках математики, физики, информатики, технологии.

  • возможностью предоставить ученику образовательную среду, развивающую его творческие способности и амбиции, формирующую интерес к обучению, поддерживающую самостоятельность в поиске и принятии решений.

Цели курса:

  • познакомить учащихся с принципами и методами разработки, конструирования и программирования управляемых электронных устройств на базе вычислительного контроллера Arduino

  • развить навыки программирования в современной среде программирования

  • углубить знания, повысить мотивацию к обучению путем практического интегрированного применения знаний, полученных в различных образовательных областях (математика, физика, информатика, технологии)

  • развить интерес к научно-техническому, инженерно-конструкторскому творчеству

  • развить творческие способности учащихся

Задачи курса рассматриваются на трёх уровнях:

  • Первый уровень – репродуктивный (ученик понимает, может воспроизвести без ошибок)

  • Второй уровень – «интерпретация» (ученик понимает, может применить с изменениями в похожей ситуации)

  • Третий уровень – «изобретение» (ученик может самостоятельно спроектировать, сконструировать и запрограммировать устройство, решающее поставленную перед ним практическую задачу)

Первый уровень: на базе Arduino с использованием макетной платы и набора электронных элементов, научить учащихся:

  • понимать заданные схемы электронных устройств и воспроизводить их на макетной плате

    • понимать назначение элементов, их функцию

    • понимать правила соединения деталей в единую электрическую цепь

    • понимать ограничения и правила техники безопасности функционирования цепи

  • понимать написанный программный код управления устройством, вносить незначительные изменения, не затрагивающие структуру программы (например, значения констант)

  • записывать отлаженный программный код на плату Arduino, наблюдать и анализировать результат работы

  • использовать монитор последовательного порта для отладки программы, наблюдения за показателями датчиков и изменением значений переменных

Второй уровень: на базе Arduino с использованием макетной платы и набора электронных элементов, научить учащихся:

  • понимать заданные схемы электронных устройств и воспроизводить их на макетной плате

    • понимать назначение элементов, их функцию

    • понимать правила соединения деталей в единую электрическую цепь

    • понимать ограничения и правила техники безопасности функционирования цепи

  • модифицировать заданные схемы для измененных условий задачи

  • понимать написанный программный код управления устройством и модифицировать его для измененных условий задачи

  • самостоятельно отлаживать программный код, используя, в частности, такие средства как мониторинг показаний датчиков, значений переменных и т. п.

  • записывать отлаженный программный код на плату Arduino, наблюдать и анализировать результат работы, самостоятельно находить ошибки и исправлять их

Третий уровень предполагает достижение результатов второго уровня и, кроме того, умение учащихся самостоятельно проектировать, конструировать и программировать устройство, которое решает практическую задачу, сформулированную учителем или самостоятельно.

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

Проект «Дверной звонок»

0

2

2

54

Проект «Arduino самолет»

0

4

4

55

Проект «Arduino LED Куб»

0

2

2

56

Творческий проект

0

5

5

57

Творческий проект 2

0

5

5

infourok.ru

Разработка игр для консоли на Arduino в летнем лагере / Хабр

В прошлом году мы в летней компьютерной школе проводили кружок по Arduino. Там поучаствовали и преподаватели, в результате чего появилась 8-битная игровая консоль с экраном 64×64.

Теперь же мы решили сделать кружок, в котором ребята смогут создать собственные игры для этой консоли. Благодаря её минимализму, кода должно получиться немного. Всего на кружок было запланировано около 14 часов в течение смены, так что низкий порог входа в программирование таких игр был важной особенностью.


4095 светодиодов и все-все-все

API для создания игр

Железка у нас была только одна, поэтому сначала надо было сделать эмулятор. Ведь над играми будет работать несколько команд. Кроме того, исходно весь код был в одном *.ino файле, поэтому надо было разбить его на части, чтобы добавление новых игр сводилось к программированию их поведения и отрисовки. Среду сборки мы оставили Arduino IDE, чтобы упростить настройку рабочих машин.

Для вывода изображения на экран, процессор постоянно сканирует его и загружает в сдвиговые регистры цвета пикселей. Поэтому правильная процедура обновления экрана должна отдавать только одну линию пикселей. Но такой интерфейс был бы слишком неудобным, поэтому мы сделали набор функций типа game_draw_sprite, game_draw_text, а они уже внутри проверяют какую линию надо выводить (и надо ли вообще). Из-за этого возникает некоторый оверхед, так как все вызовы будут делаться для каждой строки, а не только для нужных.

Эмулятор предоставляет те же функции, но он отрисовывает всё во фреймбуфере, к тому же работает намного быстрее, чем консоль. Поэтому не всегда можно оценить то, что получится на железе. Зато он решает большинство проблем с отладкой, потому что можно запустить Visual Studio (или gdb) и посмотреть как работает программа. Все скриншоты здесь именно с этого эмулятора.

Разработчик должен реализовать две функции, чтобы получилась игра: отрисовка экрана и обновление внутреннего состояния. Обновление происходит с заранее заданной периодичностью. Функция отрисовки вызывается для каждой строки экрана (на самом деле для групп по 4 строки сразу из-за особенностей адресации).

Функция обновления реагирует на нажатые на джойстике клавиши и меняет внутренние данные игры (например, координаты объектов, чтобы их переместить). Так как в каждый момент времени выполняется только одна игра, нет смысла в каждой из них объявлять статические переменные. Ведь всего у нас 2 килобайта памяти. Поэтому работа с памятью у нас слегка неудобная — все данные игры хранятся в структуре, к которой приходится обращаться через указатель.

Чтобы проверить работоспособность API, а также меню для выбора игр, мы реализовали игру «Змейка». Делали слегка в спешке, поэтому несколько багов осталось. Дети их потом с радостью обнаруживали.

Совместная разработка

Для начала мы разместили наш проект с гитхаба на внутреннем сервере с gitlab. Ребята работали с форками этого репозитория, а затем присылали пулл реквесты, чтобы собрать всё в кучу. В целом всё прошло удачно, но глубоко в объяснение принципов работы git мы не погружались.

Всего участников проектов было не слишком много. Сначала заявилось 4 команды, но до конца дошли только 2. Это были ребята из группы, только начинающей изучать алгоритмы, поэтому было интересно, получится ли у них что-нибудь.

Сапёр

Первая команда решила делать классический сапёр. Мины размещались очень хитро — по одной в столбце — поэтому им понадобились только спрайты с цифрами от 1 до 3. Программа состоит из 475 строк, но там есть мусор и оставленные комментарии из шаблона. Придираться к коду в пулл реквестах уже не оставалось времени.

Самая большая сложность в реализации сапёра — это открывание всех свободных клеток, смежных с той свободной, на которую нажал пользователь. Обход в ширину было объяснять долго. Да и память он под очередь занимает. Поэтому ребята просто несколько раз сканировали массив и открывали соседние и открытыми клетки. Это нечастая операция, поэтому всё сработало нормально.

Ещё тут как раз возникли проблемы с отображением — если каждый раз пытаться отрисовать всё поле, то получается слишком медленно, и картинка начинает мерцать. Пришлось сделать небольшой костыль — функцию, которая позволяет скипать целые строки из спрайтов, если они не попадают на отображаемую строку. Дальше мы планируем проапгрейдить процессор до ATmega2560, чтобы хватило памяти на фреймбуфер. Тогда все проблемы с мерцанием для подобных игр изчезнут.

Breakout

Игра называется Breakout, потому что ребята сначала хотели делать именно его. Но потом решили, что всё сложно и у них получился Pong. В игре несколько режимов — игра двух игроков, игра с компьютером, демонстрация (игра компьютера против себя). Правда вот компьютер проигрывать не умеет — ему всегда удаётся отбить мяч. Более хитрый алгоритм ребята придумать не успели. Всего файл с игрой занимает 272 строки.

Flappy submarine

Параллельно с детьми я сделал «Flappy submarine», чтобы показывать им как работать со спрайтами и управлением.

Всех этих игр хватило, чтобы забить 32 килобайта программной памяти. Но после апргейда до ATmega2560 памяти будет 256 килобайт, так что в следующем году мы планируем повторить этот кружок не выкидывая уже созданные игры.

→ Исходники проекта на гитхабе

habr.com

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о