第二课 面包板实验

面包板实验

作者：陈杰

教学目标

知识与技能：

1. 认识LED灯结构及使用方法，掌握利用ArduinoIDE 语句控制灯的开关。

2. 认识面包板及使用方法，了解在电路设计中所起的作用。

3. Arduino板载LED灯闪烁实验物理电路的正确连接。

过程与方法：

1．教师讲解，认识LED灯、面包板、电阻等基本元件，。

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LED灯、电阻、面包板等实验基本元件。

掌握Arduino IDE基本语法结构及相关指令。

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制作的面包板载LED灯闪烁实验现象图或视频。（LED灯闪烁实验）

师：上次玩了板载的LED，我们发现在间隔时间变短以后灯就不闪烁了，亮度变低了，这个情况我们会在随后的课程里进行介绍。今天我们要动真格的了，来搭建我们的第一个电路，并且驱动他，拿出你实验套件，按照试验器件取出我们需要的元器件：控制板、面包板、220欧姆电阻、杜邦线。

生：学生准备相关器材。

设计意图：回顾上次所学知识，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，本实验要求您有些电学相关知识基础，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器材做个简单介绍。

（1.）认识器材

我们认识一下LED（发光二极管），所谓LED其实就是一枚分极性的灯泡。通电就会亮，这就是一枚黄颜色的LED，比较长的一只是正极，通常连连接电源正极，短脚的一只是负极。（注：有的发光二极管两根引线一样长，但管壳上有一凸起的小舌，靠近小舌的引线是正级）LED的连线方法：led灯的阳级通过限流电阻与板子上的数字I/O口相连，数字口输出高电平时，led联通，发光二级管发出亮光；数字口输出低电平时，led断开，发光二级管熄灭。

b.面包板

DF ROBOT套件中包含的面包板具有170个插孔，此面包板可以配合Arduino各种型号的ProtoShield（原型扩展板），自带双面粘胶，可以粘贴到各种开发板、扩展板上，也可粘贴到各种轮式机器人戒履带式机器人基板上实现个性化功能调试，体积小巧，仅有45mm×35mm（1.8"x1.4"）大小，是Arduino互动媒体爱好者、机器人发烧友、电子爱好者和电子工程师必备用品。（以上是广告，从使用过该套件的角度出发，我强烈建议：在把面包板粘在扩展板前，一定要让学生拆卡看到面包板的结构）

简单的说，面包板是一种电子实验用品，表面是打孔的塑料，底部有金属条，电子元器件按照一定规则插上即可使用无需焊接。

面包板板应该怎么使用呢，简单来说，就是把电子元件和跳线插到满是洞洞的板子上面即可，具体怎么插，怎么布局，这我们就要从面包板的内部结构上来说起。本次实验所用的面包板较为简单。以中间癿长槽为界分成上、下两部分，每一部分都是5行17列。从图中可以看到在每一部分中癿每一列有5个插孔，每5个插孔癿底部是一个金属簧片，因此插入这5个孔内的导线就被金属簧片连接在一起。c.电阻
由于LED的内阻很小，必须使用220欧姆电阻限制电路中的电流，否则直接连接电路，瞬间就会烧毁LED。有关电流、电压、电阻的关系请参考：欧姆定律好了。（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。

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.）烧录程序先设置数字13引脚为高电平点亮led灯，然后延时1s，接着设置数字13引脚为低电平熄灭led灯，再延时1s。这样使led灯亮1s、灭1s，在规视上就形成闪烁状态。如果想让led快速闪烁，可以将延时时间设置的小一些，但不能过小，过小的话人眼就识别不出来了，看上去就像led灯一直在亮着；如果想让led慢一点闪烁，可以将延时时间设置的大一些，但也不能过大，过大的话就没有闪烁癿效果了。下面我们来看程序源码与上次实验一样。

/*      程序说明：       使一个Led亮一秒，灭一秒，如此往复。   

   */           void setup()

{                     

// 初始化数字引脚，使其为输出状态。     

  // 大部分Arduino控制板上，数字13号引脚都有一颗Led。      

pinMode(13, OUTPUT);         

}        

   void loop()

{       digitalWrite(13, HIGH);   // 使Led亮     

  delay(1000);              // 持续1秒钟      

digitalWrite(13, LOW);    // 使Led灭      

delay(1000);              // 持续1秒钟。   

}

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，完成后可以看到LED灯闪烁。

（4.）代码学习pinMode()描述：将指定的引脚配置成输出或输入。语法：pinMode(pin, mode)参数：pin:要设置模式的引脚；mode:INPUT或OUTPUT。 digitalWrite()描述：给一个数字引脚写入HIGH或者LOW。 语法：digitalWrite(pin, value) 参数：pin: 引脚编号（如1,5,10，A0，A3） value: HIGHor LOW  delay()描述：使程序暂定设定的时间（单位毫秒）。（一秒等于1000毫秒） 语法：delay(ms) 参数：ms：暂停的毫秒数（unsignedlong）

三.课堂练习师：今天玩了面包板实验，同上次实验一样，你是否对灯闪烁频率做修改。1.  认真观察控制板，找到reset按钮，按一下，看看它的作用是什么？2.  如果将LED等的正负引脚接反，会出现什么现象，原因是什么？（查阅相关资料解决）。

设计意图：教师通过问题引导学生自己捣鼓Arduino控制板，发现问题、解决问题。

四．学习总结认识LED灯结构及使用方法，掌握利用Arduino IDE 语句控制灯的开关。认识面包板及使用方法，了解在电路设计中所起的作用。Arduino板载LED灯闪烁实验物理电路的正确连接。

如果有学生直接将led插在13号脚和GND，该如何处理？
如果他们插到了12号或11号脚，是否要指导他们修改程序？

针对 问题 ，教师 再给出解释。这些都是课堂教学中的生成性资源。