[Arduino技术课程(高中)]第十二课光控LED模型实验

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[Arduino技术课程(高中)] 第十二课光控LED模型实验

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本帖最后由 hnyzcj 于 2014-5-15 19:13 编辑

光控LED模型实验
作者:陈杰
教学目标
知识与技能:
1.    使用光敏三极管控制LED灯。
2.    掌握光敏三极管结构及电气特性。
过程与方法:
1.  创意制作,正确连接物理电路,制作模型。
2.  测试程序,查看实验结果。
情感态度价值观:
    使用光敏三极管控制电器元件进行创意设计,构建实际现实生活中的模型,并予以应用。
教学重点
了解并掌握光敏三极管的结构及电气特性,正确使用该器件,控制LED。
教学难点
注意光敏三极管的接法,了解分压电阻的作用
实验器材:
DFROBOTArduino套件、面包板、光敏三极管、导线若干、电阻220欧10K欧、LED灯、Arduino Ide 1.04

教学过程
1.情景引入
教师展示使用光敏三极管控制的LED灯的效果图或视频。
家居 复制.jpg
图1设计意图:案例引入,器材准备。2.新知讲授本节课实验中使用到了光敏三极管。如下图所示
光敏三极管01.jpg

   图2                                
光敏三极管又称光电三极管,它是一种光电转换器件,其基本原理是光照到P-N结上时,吸收光能并转变为电能。当光敏三极管加上反向电压时,管子中的反向电流随着光照强度的改变而改变,光照强度越大,反向电流越大,大多数都工作在这种状态。
(1.)光敏三极管工作原理  
光敏三极管有一个对光敏感的PN结作为感光面,一般用集电结作为受光结,光敏三极管采用半导体制作工艺制成的具有NPN或PNP结构的半导体管。它在结构上与半导体三极管相似,它的引出电极通常只有两个,也有三个的。为适应光电转换的要求,它的基区面积做得较大,发射区面积做得较小,入射光主要被基区吸收。和光敏二极管一样,管子的芯片被装在带有玻璃透镜金属管壳内,当光照射时,光线通过透镜集中照射在芯片上。
(2.)连接线路  
此次实验的电路略显复杂,我们简单讲解一下,LED部分大家都比较清楚,分别从从8、9、10号引脚到地线,中间串接220欧姆的保护电阻,然后就是光敏三极管的部分,光敏三极管有凸起的一边为发射极,此端接A0检测口,同时并联一个10K欧姆的分压电阻到地线以扩展光敏三极管的灵敏度(此处电阻越小灵敏度越高)。另一极使用5V输入。 光敏接线 复制.jpg
图3
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.)烧录程序程序代码如下:
int a =100;  
void setup() {
Serial.begin(9600);
   pinMode(8,OUTPUT);
   pinMode(9,OUTPUT);
    pinMode(10,OUTPUT);
}
void loop() {
int n = analogRead(A0);            //读取模拟口A0数值
Serial.println(n);
  if (n<= a)                   //对光线强度进行判断,如果比我们的预设值大 就点亮LED否则就关闭
  {
  digitalWrite(8,HIGH);   
digitalWrite(9, HIGH);
  digitalWrite(10,HIGH);
  //设置方向为正向
  }
else
   if (n<= a+100)                   //对光线强度进行判断,如果比我们的预设值大 就点亮LED否则就关闭
  {
  digitalWrite(8,HIGH);   
digitalWrite(9,HIGH);
  digitalWrite(10,LOW);
  //设置方向为正向
  }
  else
  if (n<=a+200)
  {
  digitalWrite(8,HIGH);   
digitalWrite(9,LOW);
  digitalWrite(10,LOW);
  }
  else
  {
   digitalWrite(8,LOW);   
digitalWrite(9,LOW);
  digitalWrite(10,LOW);     //设置方向为正向
  }
}
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。完成后可以测试实验结果。

三.课堂练习师:今天的实验中倾斜开关的接线虽然简单倾斜,相信都能够完成本课的实验,下面请各位同学将实验中的LED换成蜂鸣器。自行修改电路和程序,完成相应功能。并至少设计一种带有倾斜开关的具体模型。

四.学习总结了解并掌握倾斜开关的结构及电气特性,正确使用该器件,控制LED。
五、课后反馈    本课教学运用器件较少,连线简单,学生普遍完成率非常高,在教师的授课下,学生基本都能完成本课实验。教师应鼓励学生利用已学过的器件,创意设计一些作品。

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