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[Arduino机器人课程] Arduino机器人第2课：按钮控制的LED

本帖最后由 8334180 于 2014-5-3 22:45 编辑

专题二“按钮控制的LED”是对专题一的巩固与深化，在学生了解了Arduino的基础知识后，本专题从物理电路的连接上，增加了按钮；从编程上，增加了变量、数字输入和选择结构等内容。
本文主要对本次课的重难点、主要教学设计的设计意图以及学生上课的反应做部分说明。

相关资源下载地址：http://pan.baidu.com/s/1pJ0kk0V 密码：2ebm

本课程的讨论地址：https://mc.dfrobot.com.cn/forum-75-1.html

1.连接按钮

这一部分，我们主要是引导学生将按钮接到板子上，这里特别需要提醒的是按钮是接数字口还是模拟口。按钮有两种状态按下与放开，而数字口的值只有0和1，所以教师要引导学生将按钮接的是数字口。在连接时，会发现有的学生忘了线的接法，所以教师还要提醒学生黑线接GND，红线接VCC，第三根线接数字口。此外，我们还要向学生说明我们使用的DFROBOT的按钮按下是LOW（0），放开是HIGH（1），其他厂家的按钮可能不是这样的。
在这一点上，我们对Arduino教育机器人的模块标准制订非常有感触，不同标准对课程的开设带来很多不必要的影响，尤其是DFRobot的V5和V7的板子，在线序上让我们很头疼。

2.初步尝试按钮控制LED——按下亮，放开灭

引导学生我们将要做的第一个尝试，即按钮按下LED亮，放开LED灭。之后我们把程序发给学生，为学生粗略解读程序（包括bool、“=”等），请他们下载观察现象。与预设的情况相反，这样便引出了用“！”来实现。在这里，学生还是比较容易接受的。
Arduino的范例中提供了按钮控制LED的代码。我们之所以没有采用这种形式，主要是希望直接让学生对Arduino的bool变量和数字端口的值结合起来理解。

arduino的范例：	我们的范例：
void loop(){ buttonState = digitalRead(buttonPin); if (buttonState == HIGH) { digitalWrite(ledPin, HIGH); } else { digitalWrite(ledPin, LOW); } }	void loop() { a=(digitalRead(2)); digitalWrite(5,a); }

3.进一步探究按钮控制的LED——按下亮，延时灭

前面的按钮控制LED比较简单，学生甚至觉得这和在LED接个传统开关没有区别，所以用具体的情境引出延时的概念。这个过程中最重要的是，首先得判断按钮是否按下，自然地引出选择结构（我们用的是if结构），然后延时一段时间，再将LED灭掉。有的学生没有认真听讲，在判断是否按下的时候，条件判断用的是“=”而不是“==”；此外设置完延时之后，并没有将lED 灭掉，导致按下按钮，LED一直亮着。

4.一个按钮控制一个LED——按下亮，再按下灭

这一部分我们分为两个步骤来完成。
第一步，先写代码来判断当按钮按下，就改变Led的状态。
强调的还是先判断按钮是否按下，只有按钮按下的时候才改变LED的状态，提醒学生可引入一个变量k（k=0，LED灭，k=1，LED亮）。当学生发现问题后（控制及其不稳定），然后思考原因，引导他们探究。通过这一探究，让学生深刻体会到Arduino代码中Loop部分是循环执行的。而且Arduino的执行速度非常快！
第二步，引导学生再加入一个变量，记录上一次的状态。
我们提出“按下亮，放开，再按下灭”的思路，引导学生再引入一个记录按钮状态的变量s，这时，控制相对稳定许多。此时，还会有部分学生质疑没达到百分百的稳定，我们向他们提出了拓展任务——按钮的消抖。

5.扩展任务：按钮的消抖

向学生解释抖动现象产生的原理及解决方法（我们采用的是延时），请学生自己尝试。但是由于本课内容量较大，时间已经来不及了，所以拓展任务并没有开展。
从这一课的实践可以看出，高中的学生可以根据学生的编程能力，完成使用变量来实现一个按钮控制一只LED。小学或者初中的学生，估计只能到第四部分的第一步，用延时完成就差不多了。下一周我们将开始初中的教学实践了。

收获：

学生在课间做了一些其他的创意尝试，如有的学生设计了“按钮按下一个亮，再按下这个灭，另外两个亮”，“按钮按下一个亮，再按下两个亮，再按下三个亮”等，让我们很是欣喜的。

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