АЛМАТЫ ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ-ҚАРЖЫ
ЖӘНЕ
ИННОВАЦИЯЛЫҚ-ТЕХНИКАЛЫҚ КОЛЛЕДЖІ
АЛМАТИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКО-ФИНАНСОВОЙ И ИННОВАЦИОННО-
ТЕХНИЧЕСКОГО КОЛЛЕДЖ
«СОГЛАСОВАНО»
Зам.директора по
УМР
__________Шернияз Р.А.
«___»____________2023г.
|
УТВЕРЖДАЮ
Зам.директора по
УР
________Бергембекова
Ш.Ж.
«___»____________2023г.
|
Мастер-класс
На
тему: Cветофор на Arduino.
Специальность:
1304000-«Вычислительная техника и программное
обеспечение»
Преподаватель: Ализак
А.М.
Рассмотренно в
цикле
«Технических
диссциплин»
_________ Жумабаева
К.И.
Протокол № ____
«___»____________2023г.
Алматы
2023г
Дата:
_________
Цель мастер-класса:
Образовательные:
-
помочь обучащимся получить представление о
робототехнике, Arduino;
-
cоздать условия для получения и усвоения
учениками новых знаний о
робототехнике;
-
Познакомить
подробнее с алгоритмом работы устройства, которое мы видим
практически ежедневно.
-
А также
разобрать несколько вариантов написания программы
реализации светофора
на Arduino.
-
обобщить знания
на уровне межпредметных связей (физика, информатика, математика,
английский язык;
Воспитательные:
-
воспитание информационной культуры учащихся,
внимательности, аккуратности, дисциплинированности,
усидчивости;
-
воспитать актуальность, внимание, трудолюбие и
творческий подход к решению производственных
вопросов;
Развивающие:
-
формировать навыки критического мышления и
конструкторские навыки через экспериментальную деятельность, через
работу с информацией, через интерактивное взаимодействие
учащихся.;
-
содействовать
развитию коммуникативных умений
учащихся;
-
развить интерес на робототехнике
и на создание новых полезных
проектов.
Тип занятия: мастер-класс.
Межпредметная связь:
информатика, профессиональный английский язык,
физика, основы алгоритмизации и
программирование.
Оборудование:
компьютерный класс, интерактивная доска,
проектор, презентация , расширенный набор
Arduino,
видео-материалы.
Ход мастер-класса
Светофор —
оптическое устройство, подающее световые сигналы, регулирующие
движение автомобильного, железнодорожного, водного и другого
транспорта, а также пешеходов на пешеходных
переходах.
Наиболее
распространены светофоры с сигналами (обычно круглыми) трёх цветов:
красного, жёлтого и зелёного. Сигналы могут быть расположены как
вертикально, так и горизонтально. При отсутствии других,
специальных светофоров, они регулируют движение всех видов
транспортных средств и пешеходов.
Повсеместно распространены основные сигналы
светофоров:
-
красный сигнал светофора запрещает проезд за
стоп-линию (при её отсутствии за
светофор),
-
жёлтый обязывает сбросить скорость и быть
готовым к тому, что светофор через 0,5 — 1 сек переключится на
красный,
-
зелёный — разрешает движение со скоростью,
не превышающей максимальный уровень для данной
автотрассы.
Алгоритм смены сигналов
светофора на Arduino.

Как
видим, светофор должен работать вот по такому
алгоритму:
-
Светит только красный
цвет светофора.
-
Не
выключая красный сигнал светофора,
включаем желтый.
-
Выключаем красный и
желтый, включаем зеленый.
-
Выключаем зеленый сигнал светофора,
включаем желтый.
После чего цикл повторяем с красного сигнала
светофора на Arduino.
Светофор –
лучший друга пешеходов и водителей, позволяющий организовать
безопасное движение на дорогах. Первое такое устройство для
городских дорог было установлено в 1868 году возле здания
Британского парламента в Лондоне. Его внешний вид, конечно, сильно
отличался от привычного нам сейчас устройств. Первый светофор
представлял собой набор семафорных стрелок с подсветкой из газовых
фонарей. Его создатель, инженер Джон Пик Найт, проектировал
семафоры для железных дорог и первый додумался использовать идею
для дорог, по которым в то время перемещались на
лошадях.

Первый
электрический светофор появился в 1912 году в США. Инженер Лестер
Вайр придумал устройство с двумя цветами – красным и зеленым. В
1914 году на перекрестке в Кливленде впервые были установлены сразу
четыре светофора. Управлялись устройства вручную – полицейские
переключали лампочки.
В 1920 году
появились трехцветные светофоры – их поставили на улицах Нью-Йорка
и Детройта. Первой же европейской страной с электрическими
светофорами стала Франция.
В Казахстане
светофор появился лишь
в 1938 году, в
крупнейшем городе республики, в Алма-Ате, на перекрёстке улиц
Красноармейской (ныне Панфилова) и
Гоголя.
Несмотря на вроде банальный принцип работы
«красный — стой, зелёный — проезжай», светофоры
продолжают развиваться, ведь влияют они не только
на безопасность на пересекаемых улицах,
но и на комфортабельность поездок и экологию
города. Неверный расчёт фазы включения сигналов может осложнить
трафик в отдельных районах, который в итоге задыхается
от пробок. На примере Алматы это хорошо
чувствуется.
А между тем в мире системы
регулирования движения постоянно совершенствуются, внедряются
современные технологии для правильного распределения трафика.
Одна из последних новаций
экспериментируется
в Германии,
где в процесс подключён искусственный интеллект.
И оценивает он не только загрузку дорог,
но и активность пешеходов
на перекрёстке.
Сегодня будем подробнее знакомиться
с
алгоритмами свктофора.
Узнайте, как он устроен, на чём основывается принцип действия и
можно ли сделать светофор своими руками?
Светофор на Arduino
Давайте и мы
создадим свой почти настоящий светофор. В рамках этого проекта мы
соберем схему и создадим скетч, с помощью которого светодиоды
будут гореть и переключаться по правилам дорожного
движения.
Нам понадобится:
Давайте начнем
проект со сборки электрической цепи. Схема достаточно проста –
соединяем три светодиода. Плюс к цифровому пину, минус – к земле.
Обратите внимание, что мы объединили три контакта в один с помощью
общей шины макетной платы. Красный свет светофора мы соединим
с пином 13, желтый – с 12, зеленый – с
11.

Скетч светофора:
int
red=13;
int
yellow=12;
int
blue=11;
void
setup()
{
pinMode(red,
OUTPUT);
pinMode(yellow,
OUTPUT);
pinMode(blue,
OUTPUT);
}
void
loop()
{
digitalWrite(red,
HIGH);
digitalWrite(yellow,
LOW);
digitalWrite(blue,
LOW);
delay(2000); // Wait for 2000
millisecond(s)
digitalWrite(red,
HIGH);
digitalWrite(yellow,
HIGH);
digitalWrite(blue,
LOW);
delay(1000); // Wait for 1000
millisecond(s)
digitalWrite(red,
LOW);
digitalWrite(yellow,
LOW);
digitalWrite(blue,
HIGH);
delay(2000);
digitalWrite(red,
LOW);
digitalWrite(yellow,
HIGH);
digitalWrite(blue,
HIGH);
delay(1000);
}
Загрузите скетч
в контроллер и убедитесь, что все работает
правильно. Рефлексия и подведение итогов
урока.
Вопросы:
1 Вам было
интересно на уроке?
2 Вы
узнали что-то новое на уроке?
3 Готовы ли вы на следующих уроках
применить его на практике?
Заключение.
В этом мастер
классе мы узнали, как собрать вместе на одной макетной плате три
светодиода и подключить их к ардуино уно или нано.
Разобрались с алгоритмом работы настоящего светофора и смогли
написать свой скетч на языке C++. Мы еще раз убедились, что писать
программы со светодиодами – это просто, нужно понять лишь несколько
базовых принципов. В
закрепление занятия
хочу сказать, что все проекты должны служить
обществу,
приносить пользу,
надо, прежде всего, учиться, получить
разностороннее образование. Ваш вклад в робототехнику должен
способствовать поднятию уровня жизни, создать комфорт
для людей. Весь этот комфорт создается из
малого. Как
истинные патриоты своей страны вы должны любить свое дело. Вы
всегда должны быть в поиске и создавать новые инновационные проекты
для развития страны. Говоря словами великого поэта казахского
народа Абай Құнанбаев:
Керек іс бозбалаға-
талаптылық,
Әр түрлі өнер, мінез,
жақсы қылық.
Будьте талантливы,
разносторонне творчески богаты. Не будьте ленивым, ставьте цели и
работайте чтобы достигать поставленной
цели.