Arduino案例設(shè)計(jì)中的“借鑒”

◆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(gè)全新的作品。

學(xué)生開始思考，用學(xué)到的知識(shí)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(duì)于剛?cè)腴TArduino編程學(xué)習(xí)的學(xué)生來說，是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

在學(xué)生動(dòng)手設(shè)計(jì)風(fēng)扇前，我對(duì)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(hào)，從而控制電機(jī)的開關(guān)，帶動(dòng)扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)遙控風(fēng)扇的啟動(dòng)與停止。然而，對(duì)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(duì)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(huì)用到循環(huán)語句對(duì)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(gè)固定參數(shù)，并與紅外遙控器的相應(yīng)按鍵對(duì)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(dòng)風(fēng)扇的低擋、中擋、高擋，按下“0”按鍵，風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

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(shí)，往往過于自信，急于創(chuàng)新，不會(huì)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(shí)，更重要的是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)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(gè)特定場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)某一種特定效果，而是要做到舉一反三。

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