STEM教育 · 水位报警模型：Arduino入门套件教学

水位报警——水位报警模型

作者：陈杰

教学目标

知识与技能：

1. 使用LED、蜂鸣器制作水位报警模型。

2. 水位报警模型物理电路的正确连接。

3. 数字口与模拟口的使用

过程与方法：

1．动手实验，正确连接物理电路，烧录程序。

2．测试程序，查看实验结果。

情感态度价值观：

使用电器元件进行创意设计。

教学重点：

依据功能组水位报警模型电路，正确连接电路。

了解并掌握Arduino IDE程序结构，修改调试原有程序，改变功能。

教学难点：

比较使用数字口与模拟口来完成实验

实验器材：

DFRobotArduino入门套件、Arduino ide 1.04

【教学过程】

1.情景引入

教师展示水位报警模型实验装置图或视频。

本课所需器材为：控制板、面包板、蜂鸣器、LED灯、一次性水杯、导线。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.新知讲授前面的课程中，我们使用的蜂鸣器只是让他简单的发出声音，本课通过简单设计让蜂鸣器在具体现实中得以应用。本课中我们使用导线、水杯，当水杯中的水位超过就是如果水位到达警戒水位时，警报灯会闪烁，同时会有声音提示。（1.）工作原理电路上结构应该很简单。利用的原理就是，其实水是能够导电的（纯净水除外），然后给水一个电压，用模拟口进行检测即可（之所以说是模型，实际环境会稍显复杂不能直接用电拿水当导体用）如果检测到电压说明水已经到了我们标定的水位了 （2.）连接电路

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
void setup()
{
pinMode(A5,OUTPUT); //让模拟口A5作为数字口输出
}
void loop()
{
intn=analogRead(A0);
if (n>=1)
{
digitalWrite(A5, HIGH);
pinMode(A2,OUTPUT); //蜂鸣器频响 0.5秒
tone(A2,800);
delay(500);
pinMode(A2,INPUT);
digitalWrite(A5,LOW);
delay(500);
}
}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。

（4.）代码学习

tone()
在一个引脚上产生一个特定频率的方波（50%占空比）。持续时间可以设定，否则波形会一直产生直到调用noTone()函数。该引脚可以连接压电蜂鸣器或其他喇叭播放声音。在同一时刻只能产生一个声音。如果一个引脚已经在播放音乐，那调用tone()将不会有任何效果。如果音乐在同一个引脚上播放，它会自动调整频率。使用tone()函数会与3脚和11脚的PWM产生干扰（Mega板除外）。注意：如果你要在多个引脚上产生不同的音调，你要在对下一个引脚使用tone()函数前对此引脚调用noTone()函数。

语法：

tone(pin,frequency)
tone(pin,frequency, duration)
参数：

pin：要产生声音的引脚

frequency: 产生声音的频率，单位Hz，类型unsigned int duration：

声音持续的时间，单位毫秒（可选），类型unsigned long

三.课堂练习

师：今天带大家一起使用了蜂鸣器、LED灯制作水位报警模型，有些同学已经发现此次使用的LED、蜂鸣器都是采用了模拟口作为输出口。请你尝试下面的做法，观察结果。

1.接水导线2的GND导线（绿色）如果延长，接入LED的GND口，观察实验结果是否有变化。

2.将LED处A5口改置数字口5，蜂鸣器A2口改为数字口2，观察实验结果是否有变化，如何修正。

四．学习总结

正确连接电路，实现相应功能。尝试改变电路连线、数字口与模拟口使用对比，修改程序。