康留元
教學背景
無人駕駛、智能車機甚至飛行汽車,那些曾經(jīng)只存在于科幻中的東西,如今正在逐步走進我們的日常生活??萍嫉倪M步,使得人們的生活質(zhì)量日益提高,汽車鑰匙也發(fā)生了變革,從機械鑰匙、云服務App遠程操控到手機藍牙鑰匙,再到現(xiàn)在的手機NFC鑰匙,科技為我們的生活帶來了便利。本節(jié)課我們就利用NFC近場通信模塊,制作一把神奇的NFC車鑰匙,實現(xiàn)對麥昆小車的啟動和停止。
教學目標
學習如何使用NFC近場通信模塊;熟悉使用程序中變量創(chuàng)建、調(diào)用的方法;掌握數(shù)學運算模塊的使用。
教學重點與難點
教學重點 測試NFC近場通信模塊讀取NFC的數(shù)值;對掌控板A、B鍵事件程序的使用。
教學難點 變量的使用;數(shù)學運算取余指令的使用。
教學過程
一、觀看視頻,導入課程
師:在學習本節(jié)課之前,我們先得搞清楚什么是NFC技術(shù)。NFC這個術(shù)語聽起來很專業(yè),但其實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辦理的公交卡、地鐵卡,還有很多小區(qū)使用的門禁卡,上述這些都屬于NFC技術(shù)的范疇,而且其中不少場景從很早就開始應用NFC技術(shù)了。
今天讓我們利用NFC近場通信模塊,制作一把神奇的NFC車鑰匙,實現(xiàn)對麥昆小車的啟動和停止。
二、認識電子模塊——NFC技術(shù)
NFC全稱為Near Field Communication,是一種短距離的高頻無線通信技術(shù),使用NFC技術(shù)的設備可以在彼此靠近的情況下進行數(shù)據(jù)交換,利用移動終端實現(xiàn)移動支付、電子票務、門禁、移動身份識別、防偽等。NFC車鑰匙,顧名思義,就是把NFC技術(shù)運用到了車鑰匙上?!败囪€匙”已經(jīng)從一個實物,演變成了一個概念,如圖1。
三、動手實踐
準備好掌控板、NFC近場通信模塊、麥昆小車、CR123A鋰電池等材料各1個,將NFC近場通信模塊連接麥昆小車超聲波IIC口,綠色D/T接麥昆小車超聲波接口D,藍色C/R接麥昆小車超聲波接口C,黑色GND接麥昆小車超聲波接口-,紅色VCC接麥昆小車超聲波接口+,如圖2。
打開Mind+ v1.6.4軟件,連接設備COM39,然后點擊軟件左下角擴展,添加主控板:掌控板,再添加擴展板:麥昆擴展板,最后添加通信模塊:NFC模塊。
測試NFC相關(guān)數(shù)據(jù),模擬NFC卡運作。當檢測到NFC卡時,掌控板的屏幕實時顯示字符“24585fd4”;否則,掌控板的屏幕顯示英文字符“no card!”,同時,在右下角會顯示串口輸出相關(guān)字符。
四、程序編寫
1.明確程序算法思路
(1)當小車NFC近場通信模塊檢測到手機NFC卡時,掌控板屏幕顯示“24585fd4”。
(2)當刷下NFC后,氛圍燈和RGB燈點亮,閃爍3秒后,燈全部熄滅。掌控板顯示:刷卡完成,小車準備啟動。
(3)按下A鍵,麥昆小車電門開啟,小車解鎖,小車前進運動;當刷下NFC后,麥昆小車停止。
(4)掌控板顯示:刷卡完成,小車停止運行。
(5)按下B鍵,解鎖汽車,燈閃爍3秒后,氛圍燈和RGB熄滅,小車完全停止。
(6)設置變量biaoji表示NFC模塊檢測車卡的次數(shù),變量forward表示小車前進,變量stop表示關(guān)閉車燈。
說明:當刷下NFC卡時,變量biaoji數(shù)值會發(fā)生變化。我們可設置當變量biaoji是偶數(shù)時,麥昆小車前進;當變量biaoji是奇數(shù)時,麥昆小車停止。為了程序的安全性、簡潔性,我們要將初始化程序、解鎖小車程序、小車停止程序封裝到不同函數(shù)中。
2.編寫程序
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。打開小車電源,掌控板屏幕依次顯示“Mind+”“NFC麥昆小車鑰匙”“等待接受NFC指令中……”等。
然后需要編寫程序讓小車判斷是否檢測到NFC卡片,如圖4。如果檢測到NFC卡片,在OLED屏的第四行,顯示NFC檢測到的字符模擬值“24585fd4”;如果沒有檢測到NFC卡片,在OLED屏的第四行,顯示“no card!”。
編寫解鎖小車模塊程序,在Mind+軟件指令區(qū)用鼠標點擊“函數(shù)”;在“添加一個自定義模塊”中,將函數(shù)名“積木名稱”改成“車鑰匙點火”;在“函數(shù)”指令區(qū)點擊“自定義模塊”;點擊“完成”后,編寫程序完成刷NFC卡實現(xiàn)麥昆小車啟動、藍燈閃爍3次以及按動掌控板A鍵使小車前進的功能,如圖5。
用同樣的方法編寫停止小車模塊程序,創(chuàng)建“拔除車鑰匙”這個功能函數(shù),實現(xiàn)刷NFC卡麥昆小車停止、紅燈閃爍3次以及按動掌控板B鍵使小車完全停止的功能,如圖6。
保存項目,在項目命名區(qū)將項目名稱改為“NFC麥昆小車鑰匙”,然后上傳程序,測試NFC麥昆小車鑰匙使用效果,如圖7。
五、小組展示
學生以小組為單位,由小組長分享NFC麥昆小車鑰匙項目,并進行組內(nèi)自評,小組之間互評,學生通過電子教室上交作業(yè)、教師給予指導與評價。
六、課外拓展
教師可讓學生開展課外拓展,設計一個NFC智能門禁,并結(jié)合哈士奇智能攝像頭制作人臉識別安保系統(tǒng)。
教學反思
通過NFC麥昆小車鑰匙項目的設計制作,學生知道了NFC技術(shù),認識了近場通信技術(shù)的工作原理。本課例不僅綜合運用了開源硬件和編程知識,還涉及了 數(shù)學知識,既鍛煉了學生的邏輯思維,同時又培養(yǎng)了學生運用新技術(shù)改造發(fā)明的能力,提升了學生的綜合素質(zhì)。
(本課件由DF創(chuàng)客社區(qū)推薦)