Der BBC Micro:Bit. B) Physical Computing. 1) Experimente mit LEDs a) Grundlagen

Transkript

1 Der BBC Micro:Bit B) Physical Computing 1) Experimente mit LEDs a) Grundlagen.) Die drei Anschlüsse (Input/Output Pins oder Ports) 0, 1 und 2 sind sowohl analoge als auch digitale Eingänge und bei Bedarf auch digitale Ausgänge (IO Pins). Die übrigen 17 Input/Output Pins sind nur mit einem zusätzlichen Board verwendbar, z.b. mit dem Edge Connector Breakout Board oder dem Prototyping Kit..) An die Ports 0, 1 und 2 können sehr leicht LEDs mit Krokodilklemmen angeschlossen werden. Darf man LEDs auch ohne Widerstand anschließen, ohne dass etwas wegen Überlastung kaputt geht? Es ist problemlos möglich, eine LED direkt an den Port anzuschließen. Die LED-Spannung hängt stark von der Farbe der LED ab. Alle modernen LEDs arbeiten mit Spannungen im Bereich von 1,8 V bis 2,5 V. Berücksichtigen wir den Innenwiderstand des Ports, dann liegt der LED-Strom in einer Größenordnung, die durchaus noch im sicheren Bereich liegt..) Wir benötigen neben dem Micro :bit zwei Kabel mit Krokoklemmen und eine LED. LEDs leuchten, wenn Strom in einer Richtung durch sie fließt. Sie haben zwei Anschlussdrähte, einen längeren, das ist der Pluspol oder die Anode und einen kürzeren, das ist der Minuspol oder die Kathode..) Eine LED wird meist mit der Kathode an GND angeschlossen und mit der Anode am Port. Wenn wir in unserem ersten Programm Port 0 auf 1 setzen ( Strom ein ), dann ist am Port 0 ein Spannungspegel von 3,3 V. An GND ist eine Spannung von 0 V. Es fließt Strom, unsere LED leuchtet. Die LED-Matrix soll 1 für Strom fließt anzeigen. Man sagt, der Port ist im 1-Zustand. Heerdegen-Leitner & Heerdegen, 2018 Seite 1

2 .) Wenn wir in unserem zweiten Programm Port 0 auf 0 setzen ( Strom aus ), dann ist am Port 0 ein Spannungspegel von 0 V und an GND ist ebenfalls eine Spannung von 0 V. Es fließt kein Strom, die LED leuchtet nicht. Die LED-Matrix soll 0 für Strom fließt nicht ) anzeigen. Man sagt, der Port ist im 0- Zustand..) Man kann aber auch die Anode am 3V-Anschluss und die Kathode am Port 0 anschließen. Hier leuchtet nun die LED im 0-Zustand des Ports. Am 3V-Anschluss herrscht eine Spannung von 3,3 V am Port 0 ist der Spannungspegel 0 V. Es fließt also Strom, die LED leuchtet wieder. b) Einfache Fußgängerampel.) Wir benötigen neben dem Micr:Bit vier Kabel mit Krokoklemmen und zwei LEDs..) Zwei LEDs (rot und grün) werden mit ihren Anoden an den Ports 1 und 2 angeschlossen. Beide Kathoden kommen an GND..) Bei Drücken des A-Buttons soll die rote Lampe leuchten, bei Drücken des B-Buttons erlischt die rote LED und die grüne leuchtet. Heerdegen-Leitner & Heerdegen, 2018 Seite 2

3 .) Das Programm dazu: c) Eine blinkende LED.) Es soll ein Programm geschrieben werden, das eine LED blinken lässt. Auf der LED-Matrix soll bei eingeschaltetem Licht ein 1er erscheinen für Strom fließt und bei ausgeschaltetem Licht ein 0er für Strom fließt nicht!.) Wir benötigen neben dem CodeBug zwei Kabel mit Krokoklemmen und eine LED. Heerdegen-Leitner & Heerdegen, 2018 Seite 3

4 d) Zwei blinkende LEDs.) Zwei LEDs sollen nach einem bestimmten Muster blinken. Zuerst sind beide LEDs ausgeschaltet. Jetzt soll die erste LED leuchten, dann sind beide wieder ausgeschaltet. Dann soll die zweite LED leuchten. Wieder sind danach beide LEDs ausgeschaltet. Zum Schluss sollen alle beiden LEDs leuchten. Danach beginnt das Blinkmuster wieder von vorne. Mit dem Wiederhole-Befehl können wir entscheiden, wie oft das Blinkmuster aufgerufen werden soll. Für dieses Beispiel verwenden wir Port 0 (LED 1), Port 1 (LED 2) und GND..) Entscheide, wie und wo du die Kabel mit den Krokoklemmen anschließen musst! Du brauchst vier solche Kabel und natürlich 2 LEDs. Heerdegen-Leitner & Heerdegen, 2018 Seite 4

5 e) Aufgaben.) Es soll ein Programm geschrieben werden, das folgendes kann: a) Eine LED soll 5 mal blinken! b) Die LED-Matrix soll O für Strom fließt nicht und 1 für Strom fließt anzeigen! c) Das Programm soll durch Drücken der A-Taste beginnen! d) Die LED soll mit dem Pluspol (Anode) an Port 1 angeschlossen werde! e) Der Minuspol der LED (Kathode) ist an der Erdung (GND) angeschlossen! f) Nach fünfmaligem Blinken ist die LED-Matrix leer, sie zeigt also nichts an!.) Es soll folgendes zweite Programm geschrieben werden: a) Zwei LEDs sollen nach unserem schon bekannten Muster 5 mal blinken! b) Das Programm beginnt durch Drücken der A-Taste! c) Eine LED wird an Port 0 angeschlossen, die andere LED an Port 1! d) Die Kathoden der LEDs werden an GND (Erdung) angeschlossen! 2) Experimente mit Musik a) C-Dur Tonleiter.) Wir programmieren die C-DurTonleiter und überlegen uns dann, wie wir Kopfhörer oder einen Lautsprecher an den Micro:Bit anschließen können..) Das Programm ist einfach zu schreiben..) Aus der Befehlsgruppe MUSIK wird der Spiele Note- Block geholt. Bei Drücken der Taste A wird die C-Dur Tonleiter gespielt Heerdegen-Leitner & Heerdegen, 2018 Seite 5

6 .) Wie können wir nun unsere Musik hören? Wir benötigen zwei Kabel mit Krokoklemmen und einen Kopfhörer. Wir verbinden mit einem Kabel das Port 0 mit dem Klinkenstecker des Kopfhörers! Das andere Kabel kommt mit einem Ende an die Erdung und mit dem anderen Ende ebenfalls an den Klinkenstecker des Kopfhörers ACHTUNG! Der Micro:Bit kann Lautstärke NICHT regeln! Die Töne werden sehr laut ausgegeben! BITTE DIE KOPFHÖRER-STÖPSEL NICHT DIREKT IN DIE OHREN STECKEN SONDERN IN VERTRETBAREM ABSTAND NUR TESTEN, OB ALLES FUNKTIONIERT, OB TATSÄCHLICH TÖNE AUSGEGEBEN WERDEN!.) Was ist also zu tun um unsere Kopfhörer verwenden zu können? Wir müssen in unseren Stromkreis ein POTENZIOMETER einbauen!.) Ein Potenziometer ist ein ohmscher Widerstand, der kontinuierlich durch Drehen einer Schraube verändert werden kann. Mit Hilfe des Potentiometers kann ich z.b. Lautstärke regeln. Durch die Drehbewegung der Schraube steigt die Lautstärke linear an oder sie nimmt linear ab! Somit spricht man von einem linearen Potenziometer. Heerdegen-Leitner & Heerdegen, 2018 Seite 6

7 b) Bruder Jakob.) Programm Bruder Jakob Wenn du das Programm C-Dur Tonleiter verstanden hast, ist es einfach, ein Programm zu schreiben, bei dem der Micro:Bit das Lied Bruder Jakob spielt..) Wenn du Noten lesen kannst, hier hast du eine Hilfe! Heerdegen-Leitner & Heerdegen, 2018 Seite 7

8 Heerdegen-Leitner & Heerdegen, 2018 Seite 8

9 c) Beethoven.) Versuche, das Programm Beethoven alleine zu schreiben. Der Beginn deines Programms: Heerdegen-Leitner & Heerdegen, 2018 Seite 9

10 d) Krieg der Sterne Heerdegen-Leitner & Heerdegen, 2018 Seite 10

11 Heerdegen-Leitner & Heerdegen, 2018 Seite 11

12 e) Ein tragbarer Musik-Player.) Es soll ein Programm geschrieben werden, bei dem mit Hilfe des Befehlsblocks Beginne Melodie aus der Befehlsgruppe Musik verschiedene Musikstücke, die der Editor anbietet, gespielt werden. Insgesamt sechs Musikstücke stehen bei unserem Programm dem Benutzer zur Auswahl, durch Drücken der A-Taste kann ein Musikstück ausgesucht werden. Nach dem Abspielen kann ein neues Musikstück gewählt werden oder mit der B-Taste das letzte Musikstück wiederholt werden. Heerdegen-Leitner & Heerdegen, 2018 Seite 12

13 .) Das Programm dazu ist leicht zu verstehen: Eine Variable Musiktitel hat zu Beginn den Wert 0. Bei Drücken der A-Taste wird der Wert von Musiktitel immer um 1 erhöht. Das dem Wert entsprechende Musikstück wird gespielt. Eine Variable Wiederholung speichert den jeweiligen Wert der Variablen Musiktitel. Nach dem sechsten Musiktitel wird der Inhalt der Variablen Musiktitel (6) wieder auf 0 gesetzt. Die Nummer des jeweiligen Musikstücks wird auf der LED- Matrix ausgegeben.,) Bei Drücken der B-Taste wird das dem Wert von Wiederholung entsprechende Musikstück noch einmal gespielt..) Wenn wir das Batteriefach des Micro:Bit verwenden, können wir unseren Musik-Player unabhängig von unserem Computer verwenden. Jetzt können wir uns eine kleine Maker-Aktivität überlegen. Wie und worin bringen wir am besten die vier Kabel und den Mikro:Bit unter, um mit unseren Kopfhörern ungestört und problemlos Musik hören zu können. Heerdegen-Leitner & Heerdegen, 2018 Seite 13