Arduino项目式编程教学前言

news2024/10/7 6:46:39

前言–先聊聊我的经历

在停更数年之后,还是打算重新开启Arduino编程教学这一项目;这几年间,我从Arduino编程开发教学,转到C++及python教学,又到如今的高中数学教学,跨度竟如此之大,但始终未脱离教学这一工作属性,“老师”这一称呼也已持续了6年时间。
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其间指导教学的学生涵盖了小学到高中,当然也能感受到这其间学生们对于编程学习心态上的变化;对于低龄儿童而言,的确是出于兴趣考虑,而且由于趣味性强及难度较低,孩子们是可以坚持进行学习的,但随着年龄的增长及学习内容难度的提升,参与学习的学员数量是在明显降低的,特别是到了初升高阶段的学生,大多数会放弃对编程类课程的学习,剩下的“死忠粉”,要么是真的爱好,要么学有余力,但更多的还是出于些许功利的目的——为了能够在将来的高考综合评价招生中,被学校降分录取。
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至于我,在济南从业数年之后,还是回到了自己的家乡,区域经济发展的水平,也就限制了这类行业的发展(当然还是存在些规模不大的几家机构)。但自从返乡后的这几年间,一直投身于当前的高中数学教育事业,也就未曾系统的再去整理一直存储于脑后的这些知识;但我想,若是再不拾起,恐怕不久后会忘的一干二净,便是浪费了这几年从业的经验,因此在闲暇之余,会先对Arduino编程相关的知识进行整理。

对这一部分整理的过程会以PBL项目式教学来进行,即每一节课都会完成一个可以独立运行并实现特定功能的项目,整个过程需要些耐心,如果想要“一天学会Arduino编程”,显然这一系列文章就不太适合了,接下来我们慢慢的了解Arduino编程。

一、什么是Arduino?

Arduino 是一个灵活、易于使用的开源电子平台,这个平台包含软件硬件
Arduino能通过各种各样的传感器来感知环境,以及通过控制灯光、马达和其他的执行器来影响环境。板子上的微控制器可以通过Arduino的编程语言来编写程序,通过编译成二进制文件,烧录进微控制器,从而进行控制。对Arduino的编程是利用 Arduino编程语言和Arduino开发环境来实现的。
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二、发明人及发明原因

Arduino是意大利人发明的硬件和软件,它的核心开发团队成员包括:Massimo Banzi,David Cuartielles,Tom Igoe,Gianluca Martino,David Mellis 和 Nicholas Zambetti。
当然Arduino的发展也是有故事的:
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据说Massimo Banzi之前是意大利Ivrea一家学校的老师。他的学生经常抱怨找不到便宜好用的微控制器。 2005年冬天,Massimo BanziDavid Cuartielles讨论了这个问题。 David Cuartielles是一个西班牙籍晶片工程师,当时在这所学校做访问学者。两人决定设计自己的电路板,并引入了Massimo的学生 Mellis为电路板设计编程语言。两天以后,Mellis就写出了程式码。又过了三天,电路板就完工了。这块电路板被命名为Arduino。几乎任何人,即使不懂电脑编程,也能用Arduino做出 很酷的东西,比如对感测器作出回应,闪烁灯光,还能控制马达。
后来他们将Arduino相关设计图放在了网上,保持设计的开放源码理念,在共享创意许可下,任何人都被允许生产电路板的复制品,还能重新设计,甚至销售原设计的复制品。你不需要付版税,甚至不用取得 Arduino 团队的许可。唯一被保留的只有Arduino这个名字。它被注册成了商标。如果有人想用这个名字卖电路板,那他们可能必须付一点商标费用给 Arduino 的核心开发团队成员。

三、Arduino名字的由来

意大利北部一个如诗如画的小镇“Ivrea”,横跨过蓝绿色Dora Baltea河,它最著名的事迹是关于一位受压迫的国王。公元1002年,国王Arduin成为国家的统治者,不幸的是两年后即被德国亨利二世国王废掉。今日,在这位无法成为新国王的出生地——cobblestone街上有家叫“di Re Arduino”的酒吧,是为了纪念这位国王。而Massimo Banzi经常光临这家酒吧,因此他将这个电子产品平台命名为Aruino以纪念这个地方。
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四、初见Arduino电路板

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如上图所示,这些源自仿真器图片中的电路板都标有“Arduino”的字样,但由于用处不同功能不同等被划分了多种型号,其中位于图片最中央的“Arduino UNO”型号是最基础也是我们最常用的板卡,后期的教学我们也主要围绕UNO板来进行。
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首先对Arduino UNO板卡进行简要介绍,Arduino UNO板卡采用的芯片型号为ATMega328P,板子的右上角为一个USB-B型串口,可直接通过串口线与电脑设备连接;左上角为DC电源母座,可外接电源供电;另外整个板卡的外围区域分为3种不同类型的端口区域,分别为power区域(电源)、DIGITAL区域(数字引脚)及ANALOG区域(模拟引脚);具体的引脚用处我们会在后面的第一课里作详细介绍。

五、Arduino编译器的搭建

网址输入arduino.cc进入官网下载软件并安装即可。
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结语

本章仅仅是Arduino教学的准备工作,旨在使读者能简要了解Arduino的由来,并未涉及具体的操作及运行方法;从下一章开始,将会在每个章节中探究生活中的具体事物及具体问题,以及应用Arduino编程平台来模仿出具备某种功能的作品,本系列教程将逐步更新,由于平日课业工作繁忙,更新过程或许较慢,感谢支持。

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