【AI2+IoT】《数据采集和分析》2 - [用数据做园艺]之Part 0

《数据采集和分析》项目2 - 《用数据做园艺》之Part 0

本教程地址：https://appinventor.mit.edu/explore/ai2/IoT_unit

附件请在每个Part文末下载。

概述

0.  准备（本文）

a. 技术要求   

b. Microbit概述      

c. Microbit设置      

d. 下载 Microbit 代码，为学生准备第 1 课的教学内容。     

e. 同一课堂中运用多种Microbit设备进行蓝牙技术教学

1.  第一课：连接！AppInventor与Microbit入门指南

a. 物联网概念：什么是物联网（IoT）？

b. 下载启动程序并连接Microbit设备  

2.  第二课：收集并绘制阳光图

a. 物联网概念：数据传输

b. 使用 Microbit 收集光数据      

c. 什么是光传感器？      

d. 在应用程序中添加图表组件      

e. 在应用程序中增加时间变量      

3.  第三课：优化应用功能：高级功能实用建议

a. 物联网概念：数据周期

b. 更改应用程序中的时间周期设置      

c. 通过应用程序向 Microbit 发送消息

d. 编写“重置”按钮的代码      

4.  第4课：可选拓展内容：温度与湿度

a. 收集温度数据      

b. 测量土壤湿度      

c. 更改 Microbit 代码

准备

准备开展项目2的教师（及独立学生）应预留30分钟时间，先熟悉下方提供的材料并测试Microbit设备。

按照以下步骤操作，教育工作者可有效支持课堂教学。例如，首次将代码下载至Microbit设备时，系统会提示该设备是否需要进行简短更新。

技术要求

●      关于移动设备与Microbit的连接

○       搭载Android 5.0及以上版本系统的安卓手机和平板电脑

○       支持蓝牙功能的Chromebook（可通过点击屏幕右下角时钟图标检测蓝牙功能状态）

●      关于MIT App Inventor：

○       互联网接入

○       任何PC、Mac或Chromebook设备

●      关于Microbit：

○       为获得最佳效果，请使用MicrobitV2.00及以上版本。可通过查看设备背面左下角（如右侧所示）来确认Microbit版本。对于旧版Microbit（如V1.38和V1.50版本），在使用准备说明及各课程中指定的替代MakeCode平台时仍可正常运行。

○       互联网接入

○       适用以下的计算机：

■       运行Windows 7或更高版本的个人电脑

■       运行OS X 10.6或更高版本的Mac电脑

■        任何Chromebook笔记本电脑

Microbit概述

●      什么是Microbit？

○       一款便于使用的微型计算机，可用于数据采集、游戏运行以及声音、灯光和电机的激活控制。

○       一块矩形板，一侧设有25个红色LED灯，另一侧装有处理器芯片。

●      什么是微控制器？

○       Microbits是一种被称为微控制器的计算机类型。

○       微控制器在汽车、住宅和教室等各类设备中承担着基础功能：既能触发闹钟的提示音，又能调节房间恒温器的温度，还能精准控制烤箱的烹饪温度。

○       微控制器能够从传感器采集数据、传输数据并触发动作。

●      传感器位于何处？

○       微型传感器配备微型温度计、光传感器、运动传感器（加速度计）及罗盘（磁力计）。下图显示温度计的位置。

●      网络系统在哪里？

○   Microbits配备蓝牙天线，可与移动设备进行数据收发。

○   无线电天线很容易找到。（在较旧的Microbit设备上，可能需要将设备举到光源前才能看到那条波浪形线条。）   

                 

                ○   

什么是蓝牙？    蓝牙是一种适用于手机和电脑的无线连接技术，通过无线电波传输数据。例如，你可使用手机蓝牙功能连接无线耳机或运动手表。

学生团队用Microbit搭建实验平台

               1.     下载Microbit代码。

●  Microbit需要编写代码来接收学生应用程序发送的消息。

●  请在本文底部下载附件（压缩文件，解压后名为“Microbit-Data_Collector_STARTER.hex”），并将其下载至计算机硬盘驱动器。

●  记住文件保存位置

               2.     访问Microbits编程网站并导入代码。

●  请访问以下网站：https://makecode.microbit.org 。（重要提示：如需使用版本早于V2的Microbit设备，请改用https://makecode.microbit.org/v4 访问。）

●  你可能会看到一个显示主菜单的页面：

                     

若发现页面中已有项目启动（如下图所示），请点击页面左上角的micro:bit徽标以进入主菜单。

                     

                3.     点击导入Import：

                4.     在新窗口中点击“导入文件ImportFile”：

                5.     点击“选择文件ChooseFile”，在计算机上选择你先前下载的文件（microbit-Connect_STARTER.hex）。（注：在文末附件中下载）

                6.     选定文件后，点击“继续Go ahead!”按钮即可导入Microbit编辑器。

                7.     检查Microbit代码。

你的屏幕将显示Microbit代码界面。在本项目中，该代码将通过蓝牙每隔2秒向移动应用发送消息。

Microbit编程    Microbit的编程方式与App Inventor应用程序的编程非常相似。以下要点可帮助你快速入门。如需获取物联网项目中新文件创建的详细信息，请参阅项目1附录B。    ●   Makecode在页面中央的抽屉中提供编码模块，如上图所示。    ●   页面左侧的Microbit动画演示了代码的运行效果。    ●   若需从头编写Microbit代码，建议复制本教程提供的入门文件之一：保留蓝牙连接模块，删除冗余代码。（具体操作详见项目1附录B。）    ●   我们提供的启动代码文件中包含特殊元素：    o    Microbit蓝牙扩展模块（亦可通过检索Microbit扩展模块页面获取，更多详情参见文件《附加项目与附录》中的项目1附录B）。    o    本项目已将蓝牙设置更改为“无配对”模式。

下载第一课的Microbit代码至Microbit平台

    1.    将Microbit连接至USB线缆

● 将Microbit连接至设备附带的黑色Micro-USB数据线（或你手头现有的任意Micro-USB数据线）。请注意：我们建议使用数据线为Microbit添加代码（也可通过蓝牙实现）。● 将电缆另一端连接至电脑的USB接口之一。
● Microbit应呈现发光状态！

     2.     配置Microbit设备以下载MakeCode文件（.hex格式文件）

● 如图所示，点击三个圆点。

● 选择“连接设备Connect Device”选项，并按照屏幕提示将设备连接至计算机。

     3.     如图所示，点击“下载Download”。

● 请注意：在此操作过程中，你可能会看到“磁盘未正确弹出！”的提示。你可以忽略此警告。

● 故障排除：若Microbit无法正常下载，请按照屏幕提示或本文末尾的技巧操作。别担心，解决方法其实很简单！

     4.     请稍候……你应在LED显示屏上看到红色X标记。

     5.     为Microbit供电。为Microbit供电有三种方式：

● 将Microbit连接至标准Micro-USB数据线及计算机。

●  将Microbit芯片及连接线插入电源适配器。

● 将Microbit插入电池组（部分Microbit设备附带电池组）。

同一课堂中多个Microbit的协同使用

在第一课中，学生小组需通过蓝牙将Microbit设备与应用程序连接。若班级内有多台Microbit设备在使用，请为每台设备标注唯一名称，以避免不同小组的设备被误连。设备标注步骤如下：

1.     在准备过程中，仅需启动一个Microbit设备。

2.     将Microbit连接至第1课提供的connect！应用程序（Data_Collector_STARTER.aia）(请在文章底部下载附件）。

（如需参考，请参阅第1课中的说明。）

3.     连接时，请记下应用程序中显示的Microbit蓝牙地址。

名字会像“VOTEP”或“ZAZUV”这类

●  我们建议将名称写在贴纸上，并将其粘贴至Microbit设备上。

●  学生团队现在可通过标签在使用应用程序时定位Microbit设备。

确认学生已安装App Inventor配套工具

学生开始实验前，请确保已将AppInventor Companion应用程序下载至移动设备，以便实时测试实验成果。

●       若学生配备电脑、Wi-Fi网络及安卓手机，请按以下步骤操作。

●       若学生未配备Wi-Fi连接，可通过USB接口为安卓设备供电。请按以下步骤操作。

Microbit下载故障排除技巧

●  若Microbit未显示在“连接设备”菜单中，或“连接设备”未列为菜单选项，请手动将Microbit代码从下载文件夹拖拽至计算机中名为“Microbit”的驱动器上。

若Microbit设备完全未显示为计算机驱动器，可能需要进行快速升级。部分旧款Microbit设备需参照《Microbit固件指南》中的升级说明，才能实现设备更新。