Архив Галактики

Царапка и Arduino - электроника для младших школьников

Следы NiNoXT в Галактике / 19.02.2013

Поголовно все призеры состязаний "Hello, Robot!" на РОБОФЕСТ-2013 получали в качестве награды конструкторы на базе платформы Arduino от компании "Амперка". Естественное желание после получения такого приза - посмотреть, что у него там внутри и, раз это конструктор, получить что-нибудь рабочее. Собрать простые устройства не сложно - примеры их можно легко найти, например, в первых разделах официального учебника на сайте arduino.cc, здесь или же в учебном пособии "Основы программирования микроконтроллеров", который является частью образовательного набора "Амперка". Все недостающие элементы электронных схем можно приобрести в специализированных магазинах, но можно пойти и по простому пути - купить все разом, в составе какого-нибудь расширенного набора.
Трудности могут начаться у школьников младшего возраста, на этапе программирования. Стандартная среда "Arduino IDE" предполагает определенные знания языка С, что, согласитесь, для новичков довольно нетривиальная задача.



Поэтому следующее нормальное желание, возникающее при знакомстве с миром Arduino - найти графическую среду программирования более или менее понятную тем, кто только начинает знакомиться с миром алгоритмов. Одна из альтернатив - проект S4A (Scratch 4 Arduino) - программное обеспечение, базирующееся на популярной образовательной среде Scratch и специально измененная для простоты работы с платами семейства Arduino.



У среды есть несколько нюансов, о которых лучше знать заранее:

1. Нельзя создавать автономные устройства - они будут работать только при подсоединенном компьютере и только если запущен соответствующий скрипт в S4A.
2. По сути, скрипт опрашивает цифровые и аналоговые входы платы в реальном времени и посылает соответствующие сигналы в порты выхода, поэтому на самой Arduino должно быть запущено соответствующее программное обеспечение - прокси, которое бы позволяло выполнять эти задачи. Его можно скачать на сайте проекта в виде исходного кода (на сайте оно называется Firmware), после чего его нужно скомпилировать и загрузить на плату с помощью "Arduino IDE". Единожды загруженное, оно будет запускаться автоматически при каждом включении платы.
3. S4A подразумевает, что только определенные порты будут выполнять определенные задачи. Нет механизма, чтобы переназначить задачи для портов, и поэтому это назначение нужно учитывать заранее при сборке электронной схемы.
   А именно:
   
   • порты 10, 11, 13 - работают только на выход (запись) для цифрового сигнала;
   • порты 2 и 3 - только на вход (чтение) для цифровых датчиков;
   • аналоговые порты с 0 по 5 - для чтения аналогового сигнала через АЦП (аналогово-цифровой преобразователь);
   • порты 5, 6 и 9 - на запись аналогового сигнала через ШИМ (широтно-импульсную модуляцию);
   • порты 4, 7, 8 и 12 зарезервированы для управления моторами.
     
     
4. Довольно низкая скорость работы с портам - 35-40 раз в секунду. Что, например, не позволяет воспроизводить звуки с помощью обычного динамика, установленного на плате Arduino.

1. Подключать NXT датчики и моторы к плате Arduino через мезонинные платы, например, таких производителей как Mindsensors и Bricktronics.
   
   
2. Подключать Arduino плату к NXT блоку по I2C шине (например, так), что позволит собирать свои собственные датчики на основе Arduino,
   которые будут и дешевле, и интереснее тех, что можно найти в продаже.