用ArduBlock编程做一个自动变速风扇 DF创客社区

本帖最后由丄帝De咗臂于 2015-6-26 14:00 编辑

（一）方案
方案一：利用超声波传感器测距，在某个范围内，距离越大，风扇转动速度越大；距离越小，风扇转动速度越小。
方案二：利用热释电红外传感器检测人，当有人时利用超声波传感器测距，在某个范围内，距离越大，风扇转动速度越大；距离越小，风扇转动速度越小
方案三：利用红外距离传感器测距，在某个范围内，距离越大，风扇转动速度越大；距离越小，风扇转动速度越小
方案四：利用温度传感器控制风扇，温度高于一定值时，风扇开启，温度越高，风扇转动越快
这里以方案一为例（最简单的一个，不过适合一节课的教学）
（二）器材
Romeo、HC-SR04超声波传感器、风扇、直流电机
（三）接线
用ArduBlock编程做一个自动变速风扇图1

（四）编程
若超声波传感器测得距离小于40cm，则自动变速，否则风扇停止转动。ArduBlock程序如下
用ArduBlock编程做一个自动变速风扇图2

说明：超声波探测范围是2-450cm，所以程序中映射下界为2。
（五）教学实践

在实际教学中，本课题主要通过以下四个环节完成的：复习旧知，引入新课；问题分析，激发兴趣；自主学习，解决问题；拓展提升，课堂总结。

1、复习旧知，引入新课

本环节主要是通过带领学生回顾以前做过的Arduino控制LED和风扇的各种作品，引导学生从自动控制和人工控制的角度去分析与总结，为学生打开畅想之窗，以便于本课教学的展开。

2、问题分析，激发兴趣

本环节首先向学生介绍本课题的自动变速风扇的工作原理，然后引导学生讨论：使用哪种传感器可以检测距离。从而引出当前进行高精度测距时主要使用三种方法：激光测距，红外测距和超声波测距。然后讲解它们测距的原理是相同的，即对准需要测距的障碍物发射一束激光（红外线或超声波），检测接收到其反射回来所用的时间，再用光速（或声速）乘以时间，再除以2，则可以得出距离值。接下来介绍一下本课题用到的HC-SR04超声波传感器的使用，此时要特别强调它有四根线，其中两根是连接数字针脚的。同时向学生说明在ArduBlock中超声波传感器有相关的模块。

学生在认识了超声波传感器之后，请学生将设备线路连接好。然后继续提出问题：如何制作自动变速风扇。引导学生讨论得出结果，首先需要利用串口监视器读取超声波传感器检测到的距离值，然后利用距离值制作自动变速风扇。指导学生编写读取超声波传感器值的程序，也是本课题的基础任务一：利用串口读取超声波传感器测到的距离值。由于学生已经比较熟悉ArduBlock中串口监视器的使用，这里笔者只是为学生简单介绍了超声波测距模块的使用。经实践，只要学生在连接超声波传感器时接线没有错误，程序一般都不会出错的。

3、自主学习，解决问题

本环节主要是在前一环节的基础上，以学生小组合作为主，进行自主探究学习。首先笔者向学生介绍本课题中自动变速风扇的具体含义，即通过感知人与风扇的距离，改变风扇的速度，比如人离风扇比较近的时候，风扇转动很慢，甚至静止，距离越远，转动越快。当然，如果我们离风扇很远时（测距值大于某个值，比如40cm时），风扇也会停止转动。在这里笔者提示学生，需要解决的核心问题是实现距离值和风扇转动速度值的一一对应，这样学生便自然地想到了映射。然后布置本课题的基础任务二：制作自动变速风扇。同时请学生以小组合作的形式完成任务。

4、拓展提升，课堂总结

学完本课题，为鼓励学生产生一些创意想法，笔者为学生提供了一份表格供学生参考，如下表所示。同时提示学生，这份表格只供参考，任何有创意的想法都可以，也可以通过网络手段查询，但是必须要做的是把创意作品的设计思路写下来。

创意维度	描述	举例
距离控制风扇	通过距离对风扇的控制还可以有哪些	利用红外距离传感器测距，实现对风扇转动方向和转动速度方面的控制
距离控制风扇	……	……
测量距离	测距机器人可以应用在哪些方面	将超声波传感器安装在小车上，制作成测距小车，帮助人们在恶劣的环境中测量距离
测量距离	……	……
自动控制	生活中还可以制作哪些自动控制的机器人呢	利用土壤湿度传感器检测盆栽的土壤湿度，实现自动浇水的花盆
自动控制	……	……

最后对本课题进行总结：Arduino机器人中的控制可分为自动控制和人工控制，其实生活中也有很多类似的控制，尤其对一些恶劣环境中的操作，自动控制显得尤为重要。我们学习本课题最主要的是希望大家可以从这两个方面出发去思考，如何设计我们的机器人会更有创意、更有生活意义，或者我们还可以设计出哪些更有生活意义的机器人。

注：本课题为 《自动变速风扇》教学实践与反思 的文章，发表在《教育科学与研究》2014年第6期，感兴趣的老师可以去看下，主要是课程教学，并非技术应用。

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