Arduino kot učno okolje

Arduino je mikrokrmilnik na matični plošči. Preprosto povezano, gre za mini “računalnik”, zgrajen okrog preprostega procesorja, s katerim je mogoče krmiliti zunanje naprave, senzorje, itd.

Okrog Arduina se je zgradila močna skupnost, saj je strojna oprema Arduino izdelkov odprtokodna, na spletu pa je na voljo množica primerov, ki omogočajo učenje. Eden osnovnih namenov Arduina je namreč učenje, zato je Arduino poleg RaspberryPi postal eden pomembnejših učnih pripomočkov za otroke, mladino in tudi odrasle. Arduino je seveda mogoče uporabiti tudi za povsem resne projekte, tako za izdelavo prototipov, kot tudi za končne izdelke, kitajski kloni Arduino naprav pa so cenovno izredno dostopni.

Z Arduinom lahko sami oz. skupaj z otroci na hitro naredimo “pametno” igračo, pri čemer sama igrača ni tako pomembna, pomembno je, kako otroci sodelujejo pri njenem nastajanju.

Poleg same Arduino naprave (oziroma njenega klona), potrebujemo še programsko opremo, ki omogoča njeno programiranje. Programska oprema (Arduino IDE) je brezplačno na voljo na spletu. Za izdelavo “možička, ki igra”, smo uporabili kitajsko različico Arduino Nano s procesorjem ATmega328. Preko spleta ga je mogoče dobiti za okrog 2 EUR.

Na ploščo mikrokrmilnika priključimo piezo piskač (cena je okrog 1 EUR) ter 4 AAA baterije. Namesto piezo piskača lahko uporabimo tudi star zvočnik (npr. iz odpadnega računalnika). Piezo piskač priklopimo na nožice GND in D8, vir napetosti (baterije) pa na GND in VIN. Vmes vežemo še stikalo, s katerim bomo napravo vključili in izključili. Za vezavo uporabimo tim. dupont kable, ki jih preko spleta naročimo za drobiž. Celoten strošek strojne opreme je med 3 in 5 EUR, porabljen čas pa dobre pol ure.

Nato Arduino preko USB povežemo na računalnik, v Arduino IDE nastavimo kateri tip naprave je povezan in preko katerega serijskega vmesnika ter odpremo projektne datoteke.

Za igranje preproste glasbe potrebujemo program, ki ga prevedemo in naložimo na procesor. Primer programa:

// Igraca, ki igra melodijo.
// Naprava: Arduino Nano, ATmega328
//
// Priklop:
// - piezzo piskac priklopi na GND in D8
// - 4 x 1.5 V baterije (AAA) priklopi na GND in VIN

#include "pitches.h"
#define NO_SOUND 0 // pavza


// Melodija (Beverly Hills Cop)
int melody[] = { NOTE_D4, NO_SOUND, NOTE_F4, NOTE_D4, NO_SOUND, NOTE_D4, NOTE_G4, NOTE_D4, NOTE_C4, NOTE_D4, NO_SOUND, NOTE_A4, NOTE_D4, NO_SOUND, NOTE_D4, 
 NOTE_AS4, NOTE_A4, NOTE_F4, NOTE_D4, NOTE_A4, NOTE_D5, NOTE_D4, NOTE_C4, NO_SOUND, NOTE_C4, NOTE_A3, NOTE_E4, NOTE_D4, NO_SOUND };

int noteDurations[] = { 8, 8, 6, 16, 16, 16, 8, 8, 8, 8, 8, 6, 16, 16, 16, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 16, 16, 16, 16, 8, 8, 2, 2 };

void setup() {
}

void loop() {
 // iterate over the notes of the melody:
 for (int thisNote = 0; thisNote < sizeof(melody)/2; thisNote++) {
 // izracunaj trajanje note
 
 int noteDuration = 1000 / noteDurations[thisNote];
 tone(8, melody[thisNote], noteDuration);
 
 // za vsako noto dodaj majhno pavzo, da se note ločijo med sabo
 // trajanje note + 30% deluje v redu:
 int pauseBetweenNotes = noteDuration * 1.30;
 delay(pauseBetweenNotes);
 
 // prenehaj z igranjem note
 noTone(8);
 }
 
 // pocakaj 15 sekund in ponovi igranje
 delay(15000);
}

Poleg programa potrebujemo še definicije tonov, ki so shranjene v datoteki pitches.h. Zgornja programska koda zaigra (oziroma odpiska) uvodne takte melodije iz filma Beverly Hills Cop, nato pa počaka 15 sekund (ukaz delay(15000)) in ponovi vajo.

V nekoliko razširjeni aplikaciji je na voljo nekaj več pesmi (pred nalaganjem je treba pravo pesem odkomentirati), če pa napravo preko serijske konzole povežemo z računalnikom, program izpiše še koliko not ima pesem, ki se predvaja.

Sledi seveda izdelava ohišja, za kar smo uporabili kar odpaden tulec kuhinjskega papirja.

 

“Igračo” še pobarvamo, ji dodamo iz kartona izrezano kitaro, in izdelek je narejen.

Z nekaj več truda bi lahko dodali še en gumb (tipko), s katerim bi izbirali med vnaprej pripravljenimi pesmimi. Lahko pa za pol evra kupimo nosilec SD kartic in s pomočjo Arduina izdelamo MP3 predvajalnik.

Primerov preprostih aplikacij za Arduino je namreč na spletu ogromno, in tudi če ne znamo programirati, so primeri večinoma tako dobro dokumentirani in preprosti, da jih zlahka prilagodimo za svoje potrebe.

Ali pa se jih lotimo skupaj z otroci.