Для чего нужен спидометр информатика 3 класс

Опубликовано: 16.05.2024

 сформировать представления о требованиях безопасности и гигиены при работе с компьютером.

Основные понятия:

Оборудование:

 Плакат 6. Компьютер и информация.

1) Актуализация и проверка усвоения изученного материала:

 Визуальная проверка выполнения заданий РТ: №1, №2 с.3 (бегло просмотреть раскрытые на с.3 рабочие тетради всех учеников); несколько учеников зачитывают свои варианты выполнения этих заданий.

Задание РТ: №1 с.3.

а) Информация - это … знания и сведения об окружающем мире.

б) Информатика - это … наука, занимающаяся изучением возможных способов передачи, хранения и обработки информации с помощью компьютера.

Задание РТ: №2 с.3.

Для чего человеку нужны линейка, транспортир, термометр, барометр, компас, телескоп, микроскоп? Для получения более точной информации в дополнение к органам чувств человека.

Какие ещё приборы и приспособления вы знаете? Запишите ответы, продолжив следующие фразы:

а) Линейка нужна для … измерения отрезков.

б) Транспортир нужен для … измерения углов.

в) Термометр нужен для … измерения температуры.

г) Барометр нужен для … измерения давления.

д) Компас нужен для … определения сторон горизонта.

е) Телескоп нужен для … приближения удалённых предметов.

ж) Микроскоп нужен для … увеличения предметов, невидимых простым глазом.

з) Весы нужны для … измерения массы.

и) Спидометр нужен для … измерения скорости.

 Вопросы: №1-3, 6 §1.1.

Расскажите, что вы знаете про информацию.

Что изучает наука информатика?

Для чего человеку понадобился компьютер?

Приведите примеры числовой, текстовой, графической, звуковой и видеоинформации.

2) Объяснение нового материала: Как устроен компьютер, §2.1, плакат 6 (рассказ об основных устройствах компьютера, сопровождающийся демонстрацией устройств или их изображений) .

Основные устройства компьютера: системный блок, монитор, клавиатура.

Дополнительные устройства компьютера: принтер, мышь, акустические колонки, джойстик, дисковод CD-ROM, графопостроитель и т.д.

Системный блок (самый главный в компьютере): процессор, память, накопители на гибких и жёстких магнитных дисках, блок питания и др.

Устройства ввода: клавиатура, мышь, трекбол, тачпад, сканер, микрофон, игровые манипуляторы (джойстики), цифровые камеры, модем т.д. Результат ввода - запись данных в ОЗУ.

Устройство для вычислений, обработки информации и управления работой компьютера: процессор . Все операции в компьютере протекают с участием процессора.

Устройство для хранения данных: память .

Внутренняя (быстродействующая) : постоянная (ПЗУ), оперативная (ОЗУ). Оперативная память - основная часть внутренней памяти.

В ПЗУ хранятся инструкции, определяющие порядок работы при включении компьютера (они не удаляются при выключении компьютера).

В ОЗУ помещаются все программы и данные, необходимые для работы компьютера (информация существует только тогда, когда компьютер включён, после выключения она теряется).

Внешняя (долговременная) : жесткий диск, гибкий диск, оптический диск.

Жесткий диск (винчестер) используют для хранения больших объемов информации;

гибкий диск (дискета) используют для переноса информации с одного компьютера на другой;

оптический (лазерный) диск (CD, DVD и др.) используют для хранения и переноса больших объемов информации.

Нельзя вывести информацию непосредственно из внешней памяти, минуя внутреннюю память.

Нельзя сохранить информацию во внешней памяти, минуя внутреннюю память.

Устройства вывода: монитор, акустические колонки, наушники, принтер, плоттер (графопостроитель) и т.д.

Аппаратное обеспечение - совокупность всех устройств компьютера.

Компьютерные сети: локальные и глобальные.

3) Закрепление полученных знаний:

Повторить правила техники безопасности и организации рабочего места за компьютером, §2.2, записи в тетради.

4) Домашнее задание:

§2.1, §2.2, §3.10, вопросы.

Подготовиться к тестированию по изученному материалу.

5) Клавиатурный тренажер в режиме "Практика со словами".

Загрузка программы, регистрация учеников и выбор соответствующего режима осуществляется перед началом урока.

Предложить ученикам после выполнения задания записать свои результаты (количество напечатанных символов, скорость набора, точность, ошибочно нажатые клавиши).

Поурочное планирование носит рекомендательный характер и рассчитано на творческое его использование с учетом конкретных условий работы, уровня подготовки класса, индивидуальных особенностей учителя.

Программы для общеобразовательных учреждений: Информатика. 2 - 11 классы. / Сост. И.Г. Семакин и др. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. - 380 с.

Информатика: Учебник для 5 класса. Изд. 3-е, испр. / Л.Л. Босова. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. - 191 с.: ил.

Информатика: Рабочая тетрадь для 5 класса. / Л.Л. Босова. - 4-е изд.- М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. - 87 с.: ил.

Уроки информатики в 5-6 классах: Методическое пособие / Л.Л. Босова, А.Ю. Босова. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. - 320 с.: ил.

Все материалы
Статьи
Научные работы
Видеоуроки
Презентации
Конспекты
Тесты
Рабочие программы
Другие методич. материалы

Как устроен компьютер.
Клавиатурный тренажер в режиме ввода слов

• познакомить учащихся с устройством компьютера;
• сформировать представления о требованиях безопасности и гигиены при работе с компьютером.

• процессор;
• память;
• оперативная память;
• жесткий диск;
• монитор;
• клавиатура;
• дополнительные устройства;
• аппаратное обеспечение;
• компьютерные сети.

• Плакат 6. Компьютер и информация.

1) Актуализация и проверка усвоения изученного материала:

• Визуальная проверка выполнения заданий РТ: №1, №2 с.3 (бегло просмотреть раскрытые на с.3 рабочие тетради всех учеников); несколько учеников зачитывают свои варианты выполнения этих заданий.

Задание РТ: №1 с.3.

а) Информация - это … знания и сведения об окружающем мире.
б) Информатика - это … наука, занимающаяся изучением возможных способов передачи, хранения и обработки информации с помощью компьютера.

Задание РТ: №2 с.3.

Какие ещё приборы и приспособления вы знаете? Запишите ответы, продолжив следующие фразы:
а) Линейка нужна для … измерения отрезков.
б) Транспортир нужен для … измерения углов.
в) Термометр нужен для … измерения температуры.
г) Барометр нужен для … измерения давления.
д) Компас нужен для … определения сторон горизонта.
е) Телескоп нужен для … приближения удалённых предметов.
ж) Микроскоп нужен для … увеличения предметов, невидимых простым глазом.
з) Весы нужны для … измерения массы.
и) Спидометр нужен для … измерения скорости.

• Вопросы: №1-3, 6 §1.1.

1. Расскажите, что вы знаете про информацию.
2. Что изучает наука информатика?
3. Для чего человеку понадобился компьютер?
6. Приведите примеры числовой, текстовой, графической, звуковой и видеоинформации.

2) Объяснение нового материала: Как устроен компьютер, §2.1, плакат 6 (рассказ об основных устройствах компьютера, сопровождающийся демонстрацией устройств или их изображений).

Основные устройства компьютера: системный блок, монитор, клавиатура.

Устройство для вычислений, обработки информации и управления работой компьютера: процессор. Все операции в компьютере протекают с участием процессора.

Устройство для хранения данных: память.

o Внутренняя (быстродействующая): постоянная (ПЗУ), оперативная (ОЗУ). Оперативная память - основная часть внутренней памяти.

 В ПЗУ хранятся инструкции, определяющие порядок работы при включении компьютера (они не удаляются при выключении компьютера).

 В ОЗУ помещаются все программы и данные, необходимые для работы компьютера (информация существует только тогда, когда компьютер включён, после выключения она теряется).

o Внешняя (долговременная): жесткий диск, гибкий диск, оптический диск.

 Жесткий диск (винчестер) используют для хранения больших объемов информации;

 гибкий диск (дискета) используют для переноса информации с одного компьютера на другой;

 оптический (лазерный) диск (CD, DVD и др.) используют для хранения и переноса больших объемов информации.

Нельзя вывести информацию непосредственно из внешней памяти, минуя внутреннюю память.
Нельзя сохранить информацию во внешней памяти, минуя внутреннюю память.

Устройства вывода: монитор, акустические колонки, наушники, принтер, плоттер (графопостроитель) и т.д.

Аппаратное обеспечение - совокупность всех устройств компьютера.

Компьютерные сети: локальные и глобальные.

3) Закрепление полученных знаний:

Задание РТ: №2, с.55. (Карточка 2.2).
Повторить правила техники безопасности и организации рабочего места за компьютером, §2.2, записи в тетради.

4) Домашнее задание:

§2.1, §2.2, §3.10, вопросы.
РТ: №1 с.54, №2 с.55.
Подготовиться к тестированию по изученному материалу.

5) Клавиатурный тренажер в режиме "Практика со словами".

Загрузка программы, регистрация учеников и выбор соответствующего режима осуществляется перед началом урока.
Предложить ученикам после выполнения задания записать свои результаты (количество напечатанных символов, скорость набора, точность, ошибочно нажатые клавиши).

1. Программы для общеобразовательных учреждений: Информатика. 2 - 11 классы. / Сост. И.Г. Семакин и др. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. - 380 с.
2. Информатика: Учебник для 5 класса. Изд. 3-е, испр. / Л.Л. Босова. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. - 191 с.: ил.
3. Информатика: Рабочая тетрадь для 5 класса. / Л.Л. Босова. - 4-е изд.- М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. - 87 с.: ил.
4. Уроки информатики в 5-6 классах: Методическое пособие / Л.Л. Босова, А.Ю. Босова. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. - 320 с.: ил.

развивать у учащихся интерес к предмету, воспитывать целеустремлённость и трудолюбие.

Тип урока: 1 ч – изучение нового материала.

Средства обучения: презентация «Сбор информации», учебник Матвеевой Н.В., Р.Т. – 3 класс

Структура урока, методы и затраты времени

Подготовка учащихся к уроку, проверка присутствующих на уроке

Объяснение темы, цели, плана проведения занятий

1. Как мы узнаём, что знали древние люди?

2. Можно ли узнать, что делали древние люди, по их рисункам?

3. Расскажи, что тебе известно о том, как древние люди передавали информацию на большие расстояния.

4. Придумай и расскажи короткую историю о том, как человек может передать информацию, не пользуясь словами.

5. Приведи пример из своей жизни, когда тебе приходилось пользоваться рисунком, чтобы передать информацию.

6. Как, по-твоему, удобнее передавать информацию: звуками (словами) или рисунками?

Формирование новых понятий, сравнительная характеристика

План изложения нового материала – просмотр презентации «Сбор информации»

Закрепление полученных знаний

Выполнение заданий в учебнике и Р.Т. Ответы учащихся на вопросы преподавателя.

Подведение итогов урока. Задание на дом

Контрольные вопросы по новому материалу

КОНСПЕКТ ПО ТЕМЕ

§ 7. Сбор информации

Для того чтобы выжить в условиях дикой природы, люди вынуждены были собирать информацию о смене времён года, поведении животных, свойствах предметов и растений и многом другом.

! Сбор информации - это одно из действий с информацией.

Как люди собирают информацию? Например , они наблюдают. Наблюдать - это значит: смотреть, слушать, нюхать, трогать, пробовать на вкус. Тот предмет или явление, за которым мы наблюдаем (о котором собираем информацию), будем называть объектом наблюдения.

Рассмотрим пример

От солнца зависит жизнь человека, поэтому люди, издавна наблюдали за ним и выражали свои наблюдения в виде таких рисунков:

Наблюдать за солнцем - значит, смотреть, воспринимать его тепло и свет, запоминать, когда оно восходит и когда заходит, как высоко поднимается в небе.

Наблюдая за солнцем из года в год, люди заметили, что летом оно раньше восходит, позже заходит, выше поднимается и сильнее греет. Зимой оно восходит позже и раньше заходит, низко поднимается и мало греет. Зимой день короче ночи, а летом - длиннее.

Зимой природа спит. Выпадает снег. Всё в природе отдыхает. Некоторые животные (например, медведи) засыпают на всю зиму.

Весной все просыпается, расцветает. Летом созревают ягоды и фрукты. Осенью всё увядает и засыпает. Наблюдая за изменениями в природе из года в год, люди поняли, что существуют времена года, которым они дали названия (имена): зима, весна, лето и осень. Информацию о временах года люди используют для того, чтобы организовать свою жизнь. Так, зимой люди готовятся к лету. Они создают и ремонтируют тракторы и комбайны для работы в поле, шьют летнюю одежду. Летом люди выращивают и заготавливают зерно, картофель, овощи, фрукты, корма для животных, дрова, строят дома, шьют зимнюю одежду.

Если объект наблюдения очень мал, то человек использует микроскоп. Микроскоп - это прибор, который помогает рассмотреть очень маленький предмет, увеличив его изображение во много раз. Например , в микроскоп наблюдают за микробами, так как они очень маленькие.

Для наблюдения за объектами, которые находятся от нас на огромных расстояниях, люди придумали телескоп. С помощью телескопа можно разглядеть луну, планеты и звёзды.

! Наблюдение - это сбор информации с помощью органов чувств

(зрительной, звуковой, обонятельной, осязательной, вкусовой).

Наблюдение - это действие с информацией.

Информацию можно собрать также путём измерений. Современный человек для измерения использует различные устройства. Например , для измерения температуры служит термометр.

С помощью термометра измеряют температуру воздуха в помещении или на улице, температуру воды в реке или в ванне, температуру тела человека.

Зачем люди делают это? У большинства здоровых людей температура тела примерно тридцать шесть с половиной градусов. Повышенная или пониженная температура тела означает, что здоровье не в порядке.

Информация о температуре воды или воздуха нужна для того, чтобы выбрать одежду для улицы или решить, можно ли купаться в реке.

Чтобы определить, холодно, тепло или жарко на улице, человек может обойтись и без термометра - у него для этого есть органы чувств (кожа). Но термометр помогает определить точное значение температуры воды или воздуха. Существуют и другие инструменты для измерения. Это, например , линейка.

Линейкой можно измерить длину, ширину и высоту предмета, глубину ямы и многое другое.

Нужную информацию можно собрать, прочитав учебник, просмотрев телепередачу или пообщавшись с другими людьми.

Главное, что мы должны понять и запомнить

1. Сбор информации - это действие с информацией.

2. Собрать информацию - значит, понаблюдать, прочитать, пообщаться, измерить и так далее.

3. Собранную информацию человек запоминает и осуществляет другие действия с ней.

4. Информацию человек собирает с помощью своих органов чувств, а также используя специальные приспособления и приборы (термометр, линейка, телескоп, микроскоп и другие).

1. Придумай и расскажи короткую историю о том, как человек собирает информацию.

Понять, для чего и как получают (собирают) информацию, какие инструменты используются для получения информации.

Научиться получать информацию с помощью измерительных приборов и устройств.

Понять

Для того чтобы выжить в условиях дикой природы, люди издавна наблюдали за ней: собирали информацию о погоде, растениях, поведении животных, свойствах предметов.

Наблюдая, люди заметили, что зимой в России «природа спит». Выпадает снег. Вся природа «отдыхает». Некоторые животные (например, медведи) засыпают на всю зиму.

Рис. Так выглядит дуб зимой.

Весной всё просыпается, расцветает. Летом созревают овощи, ягоды и фрукты. Осенью всё дозревает, увядает, листья желтеют и осыпаются. Всё засыпает.

Наблюдая за этими изменениями в природе из года в год, люди поняли, что существуют времена года, которым они дали названия: зима, весна, лето и осень. Информацию о временах года люди используют для того, чтобы управлять своей жизнью.

Так, летом готовятся к зиме: выращивают и заготавливают зерно, картофель, овощи, фрукты. Заготавливают корма для животных, дрова, строят тёплые дома, шьют зимнюю одежду.

Зимой готовятся к весенним полевым работам — закупают технику для работы в поле, учатся управлять ею, ремонтируют её, шьют летнюю одежду.

Наблюдать — значит получать информацию.

Предмет или явление, за которым мы наблюдаем, будем называть объектом наблюдения.

Наблюдать — это не только смотреть, слушать, нюхать, трогать, пробовать на вкус. Наблюдать можно невооруженным глазом или с помощью различных приспособлений и устройств.

Устройства для наблюдения нужны, если, например, объект наблюдения очень далеко. Военные используют бинокль.

За далёкими звездами люди наблюдают с помощью телескопа.

Назначение бинокля и телескопа: служат для «приближения» и «увеличения» далёких объектов, например звёзд.

Специальные устройства для наблюдения также нужны, если объект наблюдения очень маленький: например, это буквы, написанные мелким шрифтом, клетки организма, микробы, вирусы, молекулы. Такими устройствами являются лупа и микроскоп. Их назначение: служат для наблюдения за очень маленькими объектами.

Существует электронный микроскоп. Это устройство увеличивает сильнее. К нему можно подключить компьютер и наблюдать на экране монитора за самыми маленькими предметами и явлениями.

Так выглядят современные электронные микроскопы.

Информацию об объектах наблюдения можно получать путём их измерения с помощью различных устройств. Например, для измерения температуры служит термометр. С помощью термометра измеряют температуру воздуха в помещении или на улице, температуру воды в реке или в ванне, температуру тела человека.

Так выглядят обычные термометры разной конструкции.

Так выглядят некоторые электронные термометры, на которых мы видим показания в виде числа.

Существуют и другие инструменты для измерения. Это, например, обычная линейка. Линейкой можно измерить длину, ширину и высоту предмета, глубину сосуда и многое другое. Транспортиром измеряют величину угла.

Информацию можно получить, используя разные источники и разные способы: прочитать учебник, просмотреть телепередачу, пообщаться с другими людьми, найти в Интернете.

Выполни

Надо получить информацию о животном, чтобы написать о нём рассказ. Подумай и скажи, какими источниками информации и способами получения информации ты воспользуешься для этого:
- наблюдение за самим животным;
- чтение книг о нём;
- поиск нужной статьи в Интернете;
- беседа с другими людьми.
Создай в рабочей тетради таблицу и отметь в третьем столбце нужное знаком .

Содержание

История

Впервые прибор появился в 1901 году в автомобилях "Oldsmobile". Одна из первых моделей спидометра была сделана Николой Тесла и запатентована в 1916г. (патент № 1,209,359 выдан United States Patent Office). До сегодняшних дней этот тип спидометров не претерпел существенных изменений и используется в автостроении.

Классификация

По способу измерения

По типу индикатора

Аналоговые

Цифровые

Индикатор цифрового спидометра представляет собой жидкокристаллический или аналогичный дисплей, отображающий скорость в виде цифр;

В последнем случае основной проблемой является задержка показаний: в отсутствие задержки отображения значения скорости или слишком малой задержки водитель не способен корректно воспринимать постоянно «скачущие» перед глазами цифры; при введении существенной задержки же, индикатор начинает некорректно отображать данные о скорости в данный момент времени при разгоне и торможении из-за запаздывания.

Источники и примечания

См. также

Приборы, измеряющие скорость, могут иметь другие названия:

Приборы
Устройство автомобиля

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Спидометр" в других словарях:

спидометр — спидометр … Орфографический словарь-справочник

спидометр — СПИДОМЕТР, а, м. Медицинский прибор для проведения анализа крови на наличие вируса спид; сам анализ. Ирон. переосмысл. общеупотр. «спидометр» прибор для измерения скорости … Словарь русского арго

спидометр — и устарелое спидометр … Словарь трудностей произношения и ударения в современном русском языке

СПИДОМЕТР — (от английского speed скорость и. метр), прибор, указывающий скорость движения транспортных машин. Бывают магнитоиндукционными, реже механическими, привод механический и электрический от силовой передачи либо от колеса … Современная энциклопедия

СПИДОМЕТР — (от англ. speed скорость и . метр) прибор, указывающий скорость (км/ч) движения транспортных машин. Спидометры бывают магнитоиндукционные, реже механические, привод механический и электрический от трансмиссии либо от колеса … Большой Энциклопедический словарь

СПИДОМЕТР — СПИДОМЕТР, спидометра, муж. (от англ. speed скорость и греч. metreo мерю) (спец.). Прибор, указывающий скорость движения автомобиля и др. механических экипажей, а также пройденное расстояние. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

СПИДОМЕТР — СПИДОМЕТР, а, муж. Прибор в транспортной машине указатель скорости движения и пройденного расстояния. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

спидометр — – прибор, указывающий скорость авто. EdwART. Словарь автомобильного жаргона, 2009 … Автомобильный словарь

Спидометр — (от английского speed скорость и . метр), прибор, указывающий скорость движения транспортных машин. Бывают магнитоиндукционными, реже механическими, привод механический и электрический от силовой передачи либо от колеса. … Иллюстрированный энциклопедический словарь

ПРИБОР, КОТОРЫМ УПРАВЛЯЕТ «ПРОГРАММА». КАК РАБОТАЕТ СПИДОМЕТР ДЛЯ ВЕЛОСИПЕДА?

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

В наше время люди используют большое количество электронных устройств, которые помогают нам и облегчают нашу жизнь. И очень часто, каким бы устройством мы не пользовались в семье я очень часто слышу слово «программа». Когда включаю микроволновку - я выбираю программу разогрева пищи. Когда мама использует посудомоечную или стиральную машину она тоже выбирает «программы», согласно которых домашние устройства выполняют свою полезную работу.

Мне захотелось самому понять что-же такое программа и разобраться, смогу ли я сам сделать полезные устройства, которые бы работали с помощью программ.

Пока я разбирался с тем как писать программы, какими они бывают, я сделал много интересных вещей, и в конце концов мне захотелось поставить программу. на мой велосипед.

Точнее я решил сделать управляемый программой стрелочный спидометр, который мог бы показывать скорость моего движения на велосипеде.

Темой моего исследования стал вопрос: Как сделать прибор, которым управляет программа?

Я поставил себе цель: Понять, что такое программа, научиться писать программы и разобраться как программы могут управлять полезными устройствами.

Для достижения цели необходимо ответить на следующие вопросы (задачи исследования):

Где может работать программа?

Что такое программа, как написать программу для небольшого устройства?

Как программы могут управлять устройствами и механизмами?

Как программа может получать информацию из внешнего мира?

Как написать программу и заставить ее выполнять полезную работу?

В ходе рассуждений на тему исследования мной были выдвинуты предположения:

Для работы программы необходим компьютер, а для небольшого устройства нужен специальный микрокомпьютер или микроконтроллер.

Для получения программой информации из внешнего мира необходимо использовать специальные устройства для ввода данных или сенсоры, подключенные к компьютеру.

Для отображения информации или воздействия на внешнюю среду необходимы устройства вывода или исполнительные механизмы.

Для самостоятельного создания полезного прибора, управляемого программой необходим компьютер, устройства ввода и устройства вывода.

Где может работать программа?

Всем известно, что программы выполняются в компьютерах. Но компьютеры и даже ноутбуки вещи достаточно большие, а наша конечная цель – сделать спидометр для велосипеда. Поэтому использование обычных компьютеров создаст для нас следующие проблемы:

Закрепить компьютер на велосипеде – задача трудоемкая и выглядеть такой спидометр будет очень смешно и возить его с собой будет тяжело и неудобно.

Как подключить электропитание? Ведь обычный компьютер потребляет очень много электроэнергии, не вести же за собой многокилометровый электро-удлинитель?

Поэтому для создания небольших приборов существуют специальные маленькие компьютеры, которые могут быть даже без экрана, клавиатуры и мыши и которые сделаны специально для того чтобы выполнять строго определенные и относительно простые задачи. Такие компьютеры называются микроконтроллерами или просто контроллерами.

На сегодняшний день самый популярный и недорогой микроконтроллер для самостоятельного создания полезных вещей является контроллер под названием Arduino UNO (рис. 1.)

Рисунок 1. Микроконтроллер Arduino UNO.

Микроконтроллер Arduino UNO может хранить программу внутри главной микросхемы, и выполнять ее автономно.

Записать программу в микроконтроллер можно при помощи специальной программы для обычного компьютера, подключив микроконтроллер к компьютеру при помощи интерфейса USB.

Вывод: Изучив возможные устройства, которые могут выполнять программы, я пришел к выводу, что для создания небольшого прибора, управляемого программой необходимо использовать микроконтроллер. Чтобы создать спидометр для моего велосипеда, я решил воспользоваться микроконтроллером ArduinoUNO.

Что такое программа, как написать программу для небольшого устройства?

Углубляясь в изучение вопроса о том, как написать программу для выбранного мной контроллера Arduino UNO, оказалось, что для этого необходимо установить на обычный стационарный компьютер специальную среду для разработки, которую можно скачать с сайта (рис.2)

Рисунок 2 Среда программирования для Arduino

В этой среде, используя специальный язык программирования, можно писать последовательность действий который должен совершать контроллер. Эта последовательность действий и называется программой. Программу для контроллера Arduino еще называют скетчем (sketch).

Контроллер будет в точности следовать написанному скетчу, если загрузить его при помощи USB-кабеля.

Для того чтобы начать писать cскетчи для микроконтроллера Arduino я разобрался со следующими основными элементами программ: функции; переменные; математические операторы; операторы ветвления; циклы.

Вывод: Программа - это последовательность действий, описанных на специальном языке программирования, которые в точности будет выполнять компьютер или контроллер. Для создания простой программы для контроллера Arduino необходимо знать, что такое функции, переменные, операторы, команды ветвления и циклы.

Как программа может управлять устройствами и механизмами?

На рисунке 3 изображен контроллер Arduino, на котором можно увидеть 13 цифровых входов-выходов.

Рисунок 3 Цифровые входы и выходы и аналоговые входы Arduino

Цифровые входы-выходы - это контакты которые можно использовать и как входы, и как выходы. Как будет работать каждый контакт можно задать в скетче, разместив специальную команду в функции setup().

Когда, цифровые контакты используются в качестве выходов, они действуют подобно маломощным источникам электропитания, которые при помощи специальных команд можно включать или выключать. Таким образом, подавая и отключая электропитания на контакты мы можем управлять разными устройствами.

Я, изучая Arduino подключал к нему и мог управлять следующими устройствами: светодиоды; Электромотор; сервопривод;

Автомат для запуска мыльных пузырей:

Воспользовавшись полученными знаниями по управлению электродвигателем и сервоприводом, я создал автомат для запуска мыльных пузырей и написал программу, которая заставляет его работать (Рис.4, приложение 1). Сделанный мной автомат очень весело работал, самостоятельно пуская мыльные пузыри, что очень нравилось моему маленькому двоюродному братику Платону.

Рисунок 4 Автомат для мыльных пузырей.

Вывод: Контроллер Arduino может управлять различными устройствами при помощи цифровых выходов, такими как светодиодами, моторами и сервоприводами. Указанные механизмы можно использовать для создания различных полезных вещей и роботов.

Как программа может получать информацию из внешнего мира?

На рисунке 3 можно увидеть, что у контроллера Arduino кроме 13 цифровых входов-выходов есть еще 6 аналоговых входов, которые отмечены как входы А0, А1, А2, А3, А4, А5, А6.

Цифровые и аналоговые входы, могут быть использованы для получения разнообразной информации из внешнего мира при помощи специальных устройств, которые называются сенсоры.

Цифровые входы могут сообщить нам о наступлении какого-либо события, измеренного подключенным сенсором (например, нажата кнопка или нет, сработал датчик присутствия или нет). Аналоговые входы могут дать более расширенную числовую информацию от разных сенсоров (например, температуру, положение вала потенциометра или расстояние до препятствия от дальномера)

Изучая цифровые и аналоговые входы Arduino, я подключал к нему и мог получать информацию со следующих сенсоров: кнопка или геркон; датчик присутствия; потенциометр; датчик температуры и датчик освещения; ультразвуковой дальномер.

Вывод: Контроллер Arduino может получать информацию о внешней среде и команды управления при помощи цифровых и аналоговых входов и подключенных к ним сенсоров. При помощи сенсоров поведения программы может изменяться, подстраиваться под пользователя прибора или внешнюю среду. Использование различных сенсоров позволяет создавать «разумные» автоматические устройства, которые становятся очень похожими на роботов.

Создание стрелочного спидометра для велосипеда.

После того, как я разобрался с тем, как можно использовать входы и выходы контроллера Arduino, мне захотелось сделать действительно полезную вещь, которая управлялась бы написанной мной программой. Такой идеей стал спидометр для моего велосипеда.

Для изготовления такого прибора мне понадобилось минимальное количество материалов, это: контроллер Arduino;магнит; геркон; светодиод; сервопривод; два резистора. Устройство было собрано как изображено на рисунке 5.

Рисунок 5. Электрическая схема стрелочного спидометра.

Подключение светодиода.

Мы подключили светодиод к цифровому выходу 10, и будем подавать на него напряжение командой digitaWrite, чтобы светодиод включался, когда геркон окажется около магнита и выключался когда магнит «отъедет» от геркона. В результате при вращении колеса мы будем видеть, как мигает светодиод.

Подключение геркона.

Геркон мы подключим одним контактом к выводу питания 5Вольт, а другим контактом к аналоговому входу А1. В результате, когда геркон будет замкнут на вход А1 потечет электрический ток от вывода питания и мы сможем замерить появление тока командой analogRead.

Чтобы при размыкании геркона, команда analogRead выдавала нам нулевое напряжение соединим контакт геркона, соединенный с выходом A1 еще из контактом GND (земля) на контроллере при помощи резистора.

Таким образом, при размыкании геркона выход A1 будет соединен через резистор с землей и analogRead должно на выдать значение равное 0.

Но, проверяя работу Геркона с магнитом я выяснил, что с имеющимся у меня резистором при замкнутом герконе при помощи функции analogRead мы получаем значение около 1000 (однозначно больше, чем 100). А при разомкнутом герконе, полученное значение лежит в промежутке от 0 до 6 (однозначно меньше чем 100).

Поэтому, при написании программы мы будем считать геркон разомкнутым, если полученное при помощи analogRead значение меньше чем 100, и замкнутым если это значение больше, чем 100.

На рисунках 6-8 видно, как я закрепил на колесе велосипеда магнит и геркон, чтобы обеспечить замыкание геркона при каждом повороте колеса.

Рисунки 6-8. Подключение геркона.

Подключение сервопривода.

Сервопривод я подключил к контактам питания и GND, а также к цифровому выходу 9, при помощи которого мы будем задавать положение сервопривода.

На рисунке 9 видно какое табло спидометра мы сделали, чтобы показывать скорость передвижения велосипеда. На вал сервопривода я прикрепил красную стрелку, которая будет указывать на скорость передвижения велосипеда.

Рисунок 9. Спидометр.

Проверив работу сервопривода оказалось, что при скорости равной 0, угол отклонения вала сервопривода должен быть равен 180 0 .

Таким образом при изменении скорости от 0 до 20 км/час мне будет необходимо изменять положение угла стрелки от 180 до 0 градусов.

Вычисления скорости.

Для того чтобы вычислить скорость передвижения велосипеда, мне нужно разделить пройденное велосипедом расстояние в километрах на время, за которое это расстояние было пройдено.

Т.е. чтобы узнать какая скорость была у велосипеда во время одного поворота колеса нам нужно узнать расстояние, которое прошел велосипед за один оборот колеса и узнать время за которое этот оборот был совершен.

Расстояние величина, постоянная и просто равна длине колеса, которое я измерил, как показано на рисунках 10-11.

Расстояние оказалось равным 1,43 метрам. Но так как мы считаем скорость в километрах в час, то переведем это расстояние в километры:

Рисунки 10-11. Измерение длины окружности колеса.

Время, за которое, выполняется один оборот колеса я вычислил внутри моей программы по формуле:

t_ms = millis() -ms

где millis() – функция, которое выдает нам текущее время (т.е. когда было замыкание контакта геркона), а ms – это время когда было предыдущее срабатывание геркона. Значение ms мы каждый раз запоминаем при срабатывании геркона и используем его, при следующем замыкании.

Но, t_ms – это время поворота колеса в миллисекундах, а нам нужно в часах, поэтому переведем это время сначала в секунды t_сек, затем в минуты t_мин и потом в часы t_час, итак:

Ну и скорость в километрах в час будет равна:

Поэтому в программе, для вычисления скорости, я буду использовать следующее выражение:

speedometr = wheel_m*3600/t_ms;

Вычисление угла поворота вала сервопривода.

Так как я решил измерять скорость от 0 до 40 километров в час (быстрее велосипед не разгонится), то если бы 0км час соответствовал угол отклонения стрелки 0 градусов, а скорости 40 км/час угол 180 градусов, то скорости 1 км/час соответствовал бы угол равный градусов.

Поэтому, произвольной скорости Vкм/час, соответствовал бы угол, равный градусов. Значит в программе угол отклонения стрелки мы вычисляем как:

angle = speedometer * 180 /40;

Но, так как у нашего сервопривода крайнее левое положение вала соответствует 180 градусам, а крайнее правое 0 градусам, то мне пришлось вычислить правильное значение для вала по следующей формуле: 180 - angle

Программа спидометр.

В результате моих размышлений я написал программу (приложение 2), которая показывает правильную скорость движения велосипеда на основании измеренных данных (длины колеса и времени одного его поворота).

Проверка точности показаний изготовленного спидометра.

Для проверки точности показаний созданного мной спидометра был приобретен велокомпьютер Cyclotechi6 промышленного производства и также установлен на велосипед.

Рисунок 12 Сравнение работы спидометра с эталоном.

Во время движения колеса показания двух спидометров, работающих одновременно совпадали, что подтверждает правильность работы программы и моего устройства (рис. 12).

Вывод: Используя полученные во время исследования знания у меня получилось создать полезное устройство, которое управляется программой. Я понял, что такое программа и создал много программ-скетчей, которые обеспечивали работу автоматических устройств.

Выводы.

Для создания небольшого прибора, управляемого программой необходимо использовать микроконтроллер, например, Arduino UNO.

Программа - это последовательность действий, описанных на специальном языке программирования, которые в точности будет выполнять компьютер или контроллер. Для создания простой программы необходимо знать, что такое функции, переменные, операторы, команды ветвления и циклы.

Контроллеры могут управлять различными устройствами при помощи цифровых выходов, такими как светодиодами, моторами и сервоприводами и т.д. Указанные механизмы можно использовать для создания различных полезных вещей и роботов.

Контроллеры могут получать информацию о внешней среде и команды управления при помощи цифровых и аналоговых входов и подключенных к ним сенсоров. При помощи сенсоров поведение программы может изменяться, подстраиваться под пользователя прибора или внешнюю среду. Использование различных сенсоров позволяет создавать «разумные» автоматические устройства, которые становятся очень похожими на роботов

Используя полученные во время исследования знания у меня получилось создать полезное устройство, которое управляется программой. Я понял, что такое программа и создал много программ-скетчей, которые обеспечивали работу автоматических устройств.

Читайте также: