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智能交通燈系統
IT STEM STEM Day 8 3 hrs 基礎計算思維 積木式編程
本課程通過提供一個團隊合作學習環境來介紹關鍵的STEM概念。學生將從動手活動中,利用工具如紅外線距離中斷器和LEDs,創建一個智能交通燈系統。深入了解STEM的實際應用,並在此過程中訓練協作技巧。
學習目標
- 了解現實生活中的交通信號燈系統運作原理。
- 使用micro:bit、紅外感測器和LED創建一個智能交通信號燈。
- 學習同步兩個有線和無線的交通信號燈。
課程大綱
交通燈的運作原理 | 提問現實中的交通燈如何決定各種顏色何時亮起,觀察到定時交通燈即使在沒有交通的情況下仍會繼續等待,並介紹紅外線距離感測器(2-10 cm 範圍)作為讓燈號在車輛實際靠近時改變的硬件。
硬件介紹及載入程式 | 介紹 micro:bit 作為控制器、micro:Driver 擴展板(電池盒、開關、感測器及燈號連接)以及紅/黃/綠 LED,然後逐步示範配對 micro:bit 並在平板電腦或電腦上載入已準備的 MakeCode 程式。
製作交通燈核心(硬件接線) | 動手接線:打開 micro:Driver 螺絲端子,將電池盒紅線接駁至 + 及黑線接駁至 -,檢查電源 LED,將紅/黃/綠 LED 插入 P12/P13/P14 腳位,並將紅外線距離感測器連接到 G/V/C/D 端口。
代碼解析 | 拆解交通燈背後的 MakeCode 積木:腳位初始化、暫停積木(1 秒 = 1000 ms)、if 條件句、讀取紅外線感測器訊號,以及完整循環——偵測到車輛時紅燈加黃燈,然後綠燈 5 秒,黃燈 2 秒,回到紅燈並保持 5 秒以避免感測器立即重新觸發。
美化、組裝及測試交通燈 | 手工製作:將五根雪條棍黏合以製成燈柱,裝飾並剪下 A4 交通燈外殼範本,摺疊並用膠紙固定外殼,用 Blu Tack 以正確方向安裝三顆 LED,將外殼套在燈柱上,並測試感測器是否觸發正確的顏色序列。
HuskyLens AI 相機 | 介紹 HuskyLens AI 機器視覺感測器及其七項內置功能(面部識別、物件追蹤、物件識別、巡線、顏色識別、標籤識別、物件分類),功能及學習按鈕的運作方式,如何為其供電,然後在物件分類模式下訓練它以識別手勢及三種交通燈顏色。
Maqueen Plus V2 智能小車組裝 | 介紹 Maqueen Plus V2 智能小車,然後使用角架、迷你支架及四顆螺絲將 HuskyLens 安裝在上面,佈置 4 針連接線,調整相機角度並下載小車的 MakeCode 程式。
小車巡線與交通燈聯動 | 讀取小車的程式碼:初始化,使用 HuskyLens 物件分類,使小車在 Color ID 為 1 或 2(紅或黃)時停止,並在綠燈時行駛,以及使用 M/L1/L2/R1/R2 感測器進行巡線以沿著黑線轉向;然後學生會調整行駛速度,並在列印的路線圖上測試小車。
先修課程
- 沒有
軟體需求
- Una 虛擬教室 - 中級 / Microsoft MakeCode
其他要求
硬體需求
- 平板/手提/桌上型電腦
- Micro:bit V2 x 2
- DFRobot micro:Driver - Driver Expansion Board for micro:bit x2
- 3xAA電池座 x 2
- 紅外測距儀 x 2
- LED
- 輔助材料