[Arduino技术课程(高中)]第三课按钮开关控制LED灯

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[Arduino技术课程(高中)] 第三课按钮开关控制LED灯

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本帖最后由 hnyzcj 于 2014-4-26 09:17 编辑

按键开关LED灯
作者:陈杰
教学目标
知识与技能:
1. 认识四脚按键的结构及使用方法,掌握使用按键来控制灯的开关。
2. 认识控制板上模拟口,理解一些常见的模拟量。
3. 按键控制LED灯开关实验物理电路的正确连接。
过程与方法:
1.教师讲解,认识四角按键的结构及正确连线。
2.动手实验,正确连接物理电路,烧录程序。
3.测试程序,查看实验结果。
情感态度价值观:
    通过本次实验,学习电路连接,尝试改造创新的精神。
教学重点
认识四脚按键的结构,正确连接电路。
认识模拟量,正确使用模拟口。
掌握Arduino IDE相关语法结构及指令。
教学难点
电路连接、程序指令掌握

实验器材:
DFRobot Arduino入门套件、Arduino ide 1.04

教学过程
1.情景引入
教师展示Arduino制作的四脚按键开关LED实验现象图或视频。
01.jpg
师:前面两次关于LED实验,总感觉用程序控制LED不是很爽,不能实打实的人机互动,所以,今天要制作人机互动的例子带给大家:用按键控制LED开关。这里按键作为开关,按住按键盘LED亮,松开按键LED灯灭。本课所需器材为:控制板、面包板、220欧姆电阻、杜邦线。四脚按钮。生:学生准备相关器材。设计意图:案例引入,原理介绍,准备新实验器材。 2.新知讲授准备好上面的东西,我们就能开始我们的实验了,本实验引入了四脚按钮,为了能让本次实验顺利进行,我们先来对本次实验中所涉及的四脚按钮做个简单介绍。(1.)认识器材四脚按键:按键是一种常用的控制电器元件,常用来接通中断开‘控制电路(其中电流很小),从而达到控制电动机或其他电气设备运行目的一种开关。电子产品大都有用到按键这个最基本人机接口工具。 IMG_4169.JPG
从实验盒里拿出一个按键,观察按键的背面,这时你可以看到按键背面如图:
02.jpg
这表示在没有按键按下时左侧两个引脚是导通的,右侧两个引脚也是导通的,而上侧和下侧两对引脚是没有导通。本实验用到的是四脚按键,在按键没有按下时,1和4引脚连通、2和3引脚连通;当按键按下时,1和4引脚连通、2和3引脚连通、1和2引脚连通、4和3引脚连通。

(2.)连接电路物理电路连接如下图所示:LED灯的正负引脚分别插入在面包板不同的列,220欧姆电阻一端连在LED正极引脚所在的列,另一端连在数字口13上。杜邦线一端连在LED负极引脚所在的列,另一端插入在GND口。一般用按键是为了在按键按下时控制其他器件,所以在连接时,将第1引脚连接在5V插孔(红色线),将第2引脚接在模拟口0来读取电压值(绿色线)。这样当按键没有按下时,模拟口的电压值为0V左右(用数字二进制表示为0);当按键按下时,模拟口的电压值为5V左右(用数字二进制表示为1023)。
知识提醒:模拟量:量是指变量在一定范围连续变化的量;也就是在一定范围(定义域)内可以取任意值(在值域内)。量测电压值、温度和变压器抽头位置等通常称为模拟量。
设计意图:介绍Arduino物理电路连接,为后面正确实验效果奠定基础。

(3.)烧录程序
int key=13;//设置控制按键的数字IO脚 void setup() { pinMode(key,OUTPUT);//设置数字IO引脚为输出模式 } void loop() { int i;//定义发量 while(1) { i=analogRead(0);//读取模拟0口电压值if(i>1000)//如果电压值大于1000 (5v)digitalWrite(key,HIGH);//设置第13引脚为高电平,点亮led灯 else digitalWrite(key,LOW);//设置第13引脚为低电平,熄灭led灯 } }将上述代码复制到IDE窗口中,先编译,如果无误后,再上传烧录至控制板中。如上图所示,完成后可以测试实验结果。
(4.)代码学习while()描述:while循环会无限的循环,直到括号内的判断语句变为假。必须要有能改变判断语句的东西,要不然while循环将永远不会结束。语法:while(表达){       //语句}参数:表达:为真或为假的一个计算结果。 analogRead()描述:从指定的模拟引脚读取数据值。 Arduino板包含一个6通道(Mini和Nano有8个通道,Mega有16个通道),10位模拟数字转换器。这意味着它将0至5伏特之间的输入电压映射到0至1023之间的整数值。这将产生读数之间的关系:5伏特/ 1024单位,或0.0049伏特(4.9 mV)每单位。 语法:analogRead(PIN) 参数:pin: 引脚编号  
三.课堂练习师:今天玩了四脚按钮控制LED灯实验,那么在实验过程中你是否发现如下现象。
1.  修改语句if(i>1000)中的参数为512实验现象是否正常,原因为何?
2.  手接近按键或触摸搭接模拟口0的杜邦线,看看有何现象?查阅资料这是由什么原因导致的?如何改进?
设计意图:教师通过问题引导学生探究按键开关LED灯实验,发现问题、解决问题。
四.学习总结
认识四脚按键的结构及使用方法,掌握使用按键来控制灯的开关。
认识控制板上模拟口,理解一些常见的模拟量。
按键控制LED灯开关实验物理电路的正确连接。
外界干扰对电子电路的影响。

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