第三课按钮开关控制LED灯

按键开关LED灯

作者：陈杰

教学目标

知识与技能：

1. 认识四脚按键的结构及使用方法，掌握使用按键来控制灯的开关。

2. 认识控制板上模拟口，理解一些常见的模拟量。

3. 按键控制LED灯开关实验物理电路的正确连接。

过程与方法：

1．教师讲解，认识四角按键的结构及正确连线。

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：

认识四脚按键的结构，正确连接电路。

认识模拟量，正确使用模拟口。

掌握Arduino IDE相关语法结构及指令。

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制作的四脚按键开关LED实验现象图或视频。

师：前面两次关于LED实验，总感觉用程序控制LED不是很爽，不能实打实的人机互动，所以，今天要制作人机互动的例子带给大家：用按键控制LED开关。这里按键作为开关，按住按键盘LED亮，松开按键LED灯灭。本课所需器材为：控制板、面包板、220欧姆电阻、杜邦线。四脚按钮。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.新知讲授准备好上面的东西，我们就能开始我们的实验了，本实验引入了四脚按钮，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四脚按钮做个简单介绍。（1.）认识器材四脚按键：按键是一种常用的控制电器元件，常用来接通中断开‘控制电路（其中电流很小），从而达到控制电动机或其他电气设备运行目的一种开关。电子产品大都有用到按键这个最基本人机接口工具。
从实验盒里拿出一个按键，观察按键的背面，这时你可以看到按键背面如图：

这表示在没有按键按下时左侧两个引脚是导通的，右侧两个引脚也是导通的，而上侧和下侧两对引脚是没有导通。本实验用到的是四脚按键，在按键没有按下时，1和4引脚连通、2和3引脚连通；当按键按下时，1和4引脚连通、2和3引脚连通、1和2引脚连通、4和3引脚连通。

（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。一般用按键是为了在按键按下时控制其他器件，所以在连接时，将第1引脚连接在5V插孔（红色线），将第2引脚接在模拟口0来读取电压值（绿色线）。这样当按键没有按下时，模拟口的电压值为0V左右（用数字二进制表示为0）；当按键按下时，模拟口的电压值为5V左右（用数字二进制表示为1023）。

知识提醒：模拟量：量是指变量在一定范围连续变化的量；也就是在一定范围（定义域）内可以取任意值（在值域内）。量测电压值、温度和变压器抽头位置等通常称为模拟量。

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

int key=13;//设置控制按键的数字IO脚 void setup() { pinMode(key,OUTPUT);//设置数字IO引脚为输出模式 } void loop() { int i;//定义发量 while(1) { i=analogRead(0);//读取模拟0口电压值if(i>1000)//如果电压值大于1000 （5v）digitalWrite(key,HIGH);//设置第13引脚为高电平，点亮led灯 else digitalWrite(key,LOW);//设置第13引脚为低电平，熄灭led灯 } }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，完成后可以测试实验结果。

（4.）代码学习while()描述：while循环会无限的循环，直到括号内的判断语句变为假。必须要有能改变判断语句的东西，要不然while循环将永远不会结束。语法：while(表达){       //语句}参数：表达：为真或为假的一个计算结果。 analogRead()描述：从指定的模拟引脚读取数据值。 Arduino板包含一个6通道（Mini和Nano有8个通道，Mega有16个通道），10位模拟数字转换器。这意味着它将0至5伏特之间的输入电压映射到0至1023之间的整数值。这将产生读数之间的关系：5伏特/ 1024单位，或0.0049伏特（4.9 mV）每单位。 语法：analogRead（PIN） 参数：pin: 引脚编号  

三.课堂练习师：今天玩了四脚按钮控制LED灯实验，那么在实验过程中你是否发现如下现象。

1.  修改语句if(i>1000)中的参数为512实验现象是否正常，原因为何？

2.  手接近按键或触摸搭接模拟口0的杜邦线，看看有何现象？查阅资料这是由什么原因导致的？如何改进？

设计意图：教师通过问题引导学生探究按键开关LED灯实验，发现问题、解决问题。

四．学习总结

认识四脚按键的结构及使用方法，掌握使用按键来控制灯的开关。

认识控制板上模拟口，理解一些常见的模拟量。

按键控制LED灯开关实验物理电路的正确连接。

外界干扰对电子电路的影响。