第一課 接蘋果一、教學(xué)目標(biāo)： 1.知識(shí)與技能認(rèn)識(shí)開源硬件。下載、安裝編程貓硬件助手，測(cè)試搖桿。用搖桿控制舞臺(tái)角色。2、 過(guò)程與方法演示中講解，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣并樂(lè)于思考探究，實(shí)踐操作，鞏固所學(xué)。3、 情感態(tài)度價(jià)值觀引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的編程游戲習(xí)慣，樂(lè)于思考探究，學(xué)習(xí)新技術(shù)！二、教學(xué)重點(diǎn)：下載、安裝編程貓硬件助手，測(cè)試搖桿。用搖桿控制舞臺(tái)角色。三、教學(xué)難點(diǎn)：用搖桿控制舞臺(tái)角色。四、教學(xué)過(guò)程（一）導(dǎo)入：動(dòng)畫演示用鍵盤玩“接蘋果”游戲和用搖桿玩“接蘋果”游戲?。ǘ┲v解新知識(shí)一 開源硬件 開源硬件是指全部資料都對(duì)外公開的硬件，允許任何人無(wú)償使用，包括硬件的電路圖、 軟件資料等。由于不受知識(shí)產(chǎn)權(quán)的限制，開源硬件的價(jià)格非常便宜，用戶非常多，特別適合青少年進(jìn)行編程學(xué)習(xí)和創(chuàng)新實(shí)踐。Arduino是一款非常著名的開源硬件電子平臺(tái)。圖1-2就是一塊標(biāo)準(zhǔn)的Arduino UNO電路板。 用USB線將Arduino板和電腦連接起來(lái)，然后再將傳感器連接到Arduino板上，通過(guò)編程， 傳感器就可以控制舞臺(tái)角色玩出很多花樣來(lái)。 什么是傳感器？傳感器是一種用于感知外部信息的硬件設(shè)備。例如，搖桿是一種能夠感知我們搖動(dòng)方向的傳感器。我們將搖桿連接到Arduino板上，通過(guò)編程，就可以用搖桿控制舞臺(tái)角色。 圖1-3是一個(gè)普通的搖桿。 圖1-3 搖桿控制器 搖桿的用途很廣，可以用來(lái)控制游戲畫面中的飛機(jī)，也可以用來(lái)控制真正的飛機(jī)。 那么，怎樣將搖桿連接到Arduino板上呢？ Arduino板上有很多可以插線的“輸入/輸出”針腳，稱為Arduino的I/O口（I/O即Input/ Output），各種傳感器都需要通過(guò)這些針腳與Arduino板相連。當(dāng)然，這種連接太麻煩了。于是有人使用如圖1-4所示的面包板來(lái)連線。 圖1-4 利用面包板將LED燈連到Arduino主板 使用面包板連線也很麻煩，有人做了個(gè)將針腳轉(zhuǎn)換成RJ25（或RJ11）接口的轉(zhuǎn)接板，于是接線就變得簡(jiǎn)單了。如圖1-5所示。 圖1-5 Arduino轉(zhuǎn)接板 還有人將Arduino板進(jìn)行優(yōu)化，直接將針腳接口改成了RJ25（或RJ11）。如圖所示： 圖1-6 個(gè)性化的Arduino板 總之，使用RJ25（RJ11）接口，大大地簡(jiǎn)化了Arduino板的接線操作。小博士 Arduino是一款容易上手的開源電子平臺(tái)，包含硬件（各種型號(hào)的Arduino板）和軟件（Arduino IDE）。硬件部分是可以用來(lái)做電路連接的Arduino電路板，俗稱主控板；軟件部分則是Arduino IDE，是對(duì)Arduino板進(jìn)行程序開發(fā)的工具軟件。你只要在Arduino IDE中編寫程序代碼，將程序上傳到Arduino電路板后，程序便會(huì)告訴Arduino電路板要做些什么了。 二 軟件平臺(tái) 對(duì)Arduino板編程，可以使用Arduino IDE，但是使用Arduino IDE編程對(duì)學(xué)習(xí)者的要求比較高。近年，國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了許多基于Arduino平臺(tái)的圖形化編程軟件，如DFRobot、Makeblock、Mixly、編程貓等，于是，針對(duì)開源硬件的編程變得簡(jiǎn)單了。 本書使用編程貓的軟件平臺(tái)“源碼編輯器”進(jìn)行編程。 使用“源碼編輯器”控制硬件，必須先安裝編程貓硬件助手。安裝方法如下： 第一步 下載編程貓硬件助手。 打開源碼編輯器，選擇“下載編程貓硬件助手”，如圖1-7所示。 圖1-7 下載編程貓硬件助手 第二步 安裝編程貓硬件助手。 在連接硬件之前，需要運(yùn)行編程貓硬件助手。好了，現(xiàn)在讓我們來(lái)測(cè)試一下?lián)u桿。 【例題1-1】測(cè)試搖桿值。 【操作步驟】 第一步 通過(guò)RJ連線，將搖桿接入主控板接口，然后用USB線將Arduino主控板與電腦連接（如圖1-8所示）。 圖1-8 連接硬件 第二步 打開源碼編輯器，點(diǎn)擊“添加硬件”，如圖1-9所示。 圖1-9 添加硬件 然后根據(jù)自己手上的硬件情況選擇積木塊，如圖1-10所示。 圖1-10 選擇設(shè)備積木塊 圖中的硬件分為兩類： 一類是Arduino，只要是基于Arduino的硬件都可以選擇Arduino。連接成功后在源碼編輯器的積木區(qū)會(huì)出現(xiàn)Arduino積木盒子，如圖1-11所示。另一類是具體品牌的硬件，如果手上的硬件品牌正好在上面出現(xiàn)了，應(yīng)該選擇該品牌。連接成功后，在源碼編輯器的積木區(qū)會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的積木盒子，如圖1-12所示。 圖1-12 第三步 新建變量“x值”和“y值”，將變量的值分別設(shè)置為搖桿上獲取到的數(shù)值，如圖1-13所示。 圖1-13 測(cè)試搖桿值 運(yùn)行程序，分別向上、下、左、右搖動(dòng)搖桿，可以看到變量“x值”和“y值”發(fā)生變化。 三 用搖桿控制舞臺(tái)角色 在上一冊(cè)，我們編寫了用鍵盤控制小車接蘋果的程序?，F(xiàn)在，讓我們打開該程序，加上用搖桿控制小車接蘋果的積木，然后用搖桿來(lái)玩接蘋果的游戲！ 【例題1-2】修改接蘋果程序，用搖桿控制小車接蘋果。 【操作步驟】 第一步 打開源碼編輯器。 第二步 打開上冊(cè)“接蘋果”的程序。 第三步 添加硬件。 用USB線將Arduino主控板與電腦連接。 選擇適合自己硬件的積木盒子。選擇不同的硬件會(huì)出現(xiàn)不同的硬件編程積木盒子。如圖1-14所示。 圖1-14 選擇不同的硬件，對(duì)應(yīng)不同的積木盒 第四步 編寫小車腳本。 檢查搖桿連在Arduino主板的哪個(gè)接口上，然后將積木塊上的接口調(diào)到與之對(duì)應(yīng)。如圖1-15所示。 圖1-15 “小車”腳本8 當(dāng)向左撥搖桿時(shí)，搖桿x軸上的值為048；當(dāng)向右撥搖桿時(shí)，搖桿x軸上的值為 4896。因此，我們可以根據(jù)搖桿值的大小判斷搖桿的方向，控制角色運(yùn)動(dòng)。 運(yùn)行程序，現(xiàn)在用搖桿就可以控制小車移動(dòng)啦！ 小 技巧 如果所使用的硬件有專用的積木盒子，積木塊中的接口和主板上標(biāo)注的 接口是一致的。 如果使用Arduino轉(zhuǎn)接板連線，由于Arduino的接口并沒(méi)有統(tǒng)一的使用規(guī)范，因此使用Arduino積木塊編程時(shí)，積木塊中的接口可能與Arduino轉(zhuǎn)接板上標(biāo)注的接口不一致。這時(shí)就需要反復(fù)地改變積木塊中的接口，直到正確為止。 試一試 1參考例題1-2，完成用搖桿控制小車“接蘋果”程序。 2修改五年級(jí)上冊(cè)“飛翔吧，小鳥”程序，使用搖桿控制小鳥躲避障礙。五、板書設(shè)計(jì)：第一課 接蘋果 接 認(rèn)識(shí)開源硬件。蘋 下載、安裝編程貓硬件助手，測(cè)試搖桿。果 用搖桿控制舞臺(tái)角色