Түркістан облысы, Жетісай ауданы, Жетісай қаласы

«М.Горький атындағы №1 мектеп-гимназия»

коммуналдық мемлекеттік мекемесі

Ғылыми шығармашылық жобалары мен зерттеу жұмыстары

Жобаның аты:

«Цифрландыру бүгінгі білім берудегі жаңа бағыт»

Бағыты:

«Роботехника болашақтың бағдары»

физика-математикалық бағытындағы информатика пәні.

Тақырыбы:

«Arduino оқулығында HC-SR04 ультрадыбыстық датчиктің қалай жұмыс істейтінін және оны Buzzer және LED арқылы қалай пайдалану.»

Орындаушы:

Жетекшісі:

информатика пәні мұғалімі Жетебаева Гаухар Бердибековна

Жұмыстың уақыты: 21.09.-11.11.2018ж

Аннотация

Arduino - құрылғыны өңдеуге немесе есептеуге арналған платформа. Ардуино блогы қазіргі компьютер аналық тақтасының аналогы болып табылады. Ол сыртқы құрылғыларға арналған қосқыштарды, сондай-ақ компьютерге қосылу үшін қосқышы бар, сол арқылы микроконтроллерді бағдарламалау жүзеге асырылады. Жаңа электронды құрылғыны жасау үшін бар болғаны Ардуино тақтасы, кабельдік байланыс және компьютер болса жеткілікті. Жобаның екінші бөлігі басқару бағдарламаларын жасау үшін Ардуино бағдарламасы болып табылады. Бағдарламалау тілі аралас С/С++ тілдерін алмастыра алатын қарапайым тілдерді біріктіре алды.  Сондықтан Ардуино тақтасымен жұмыс жасау үшін бар болғаны С/С++ тілдерінің негіздерін білу қажет. Ардуиноға арналып әр-түрлі құрылғылармен жұмыс жасай алу үшін кодтардан тұратын көптеген  кітапханалар жасалынды.

Arduino Uno – базалық Ардуино платформасындағы ең танымал нұсқасы. Қазіргі заманғы компьютерлік пайдаланушы ДК-де жеке бөліктерінің жұмыс істеуі туралы емес. Ол жай ғана қажетті бағдарламаны іске қосады және олармен жұмыс істейді.  Сол сияқты, Ардуиноны пайдаланушы жобаларды дамыту жөніндегі жеке тұлғаның құрылымы мен жұмыс істеу, зерттеуге баса назар аударуға мүмкіндік береді. Толық тізбек тақталары мен модульдерді жасаудың қажеті жоқ. Әзірлеуші дайын кеңейту тақтасын пайдаланып немесе жай ғана Ардуино қажетті элементтерін тікелей қосуға болады. Микроконтроллерді пайдалану әзірлеушінің қиялымен шектеледі.

Arduino оқулығында HC-SR04 ультрадыбыстық датчиктің қалай жұмыс істейтінін және оны Buzzer және LED арқылы қалай пайдалану.

Аннотация

Arduino - это платформа для обработки или расчета машины. Arduino Unit является аналогом текущей материнской платы компьютера. Он имеет разъемы для внешних устройств, а также разъем для подключения к компьютеру, тем самым программируя микроконтроллер. Чтобы создать новое электронное устройство, это всего лишь плата Arduino, кабельное соединение и компьютер. Вторая часть проекта - программа Arduino для разработки программ управления. Язык программирования смог объединить простые языки, которые могут заменить объединенные языки C / C ++. Поэтому для работы с платой Arduino необходимо знать основы языков C / C ++. Arduino создал множество библиотек с кодами, которые помогут вам работать с различными устройствами.

  Arduino Uno - самая популярная версия базовой платформы Arduino. Современный пользователь компьютера не связан с функционированием отдельных частей ПК. Он просто запускает и запускает требуемое программное обеспечение. Точно так же пользователи Arduino будут сосредоточены на разработке и разработке отдельного разработчика проекта. Вам не нужно создавать целые цепи и модули. Используя готовую панель расширения разработчика, вы можете просто добавить необходимые элементы непосредственно в Arduino. Использование микроконтроллера ограничено воображением разработчика.

В руководстве Arduino говорится, как работает ультразвуковой датчик HC-SR04 и как его использовать с помощью Buzzer и LED.

Annotation

Arduino is a platform for processing or calculating the machine. The Arduino Unit is an analogue of the current computer motherboard. It has connectors for external devices as well as a connector for connecting to the computer, thereby programming the microcontroller. To create a new electronic device, it's just a Arduino board, a cable connection and a computer. The second part of the project is the Arduino program for the development of management programs. The programming language was able to combine simple languages ​​that can replace the combined C / C ++ languages. Therefore it is necessary to know the basics of C / C ++ languages ​​to work with the Arduino board. Arduino has created many libraries with codes to help you work with various devices.

  Arduino Uno is the most popular version of the base Arduino platform. The modern computer user is not about the functioning of individual parts of the PC. It just runs and runs the required software. Similarly, the Arduino users will focus on the design and development of the individual project developer. You do not have to create full chains and modules. Using the developer's ready-made expansion panel, you can simply add the required elements directly to your Arduino. The use of microcontroller is limited to the imagination of the developer.

The Arduino manual reads how the ultrasonic sensor of the HC-SR04 works and how to use it with Buzzer and LED.

Тақырыбы:

Arduino оқулығында HC-SR04 ультрадыбыстық датчиктің қалай жұмыс істейтінін және оны Buzzer және LED арқылы қалай пайдалану.

Секциясы: Информатика

Автор: «М.Горький атындағы №1 мектеп-гимназия» коммуналдық мемлекеттік мекемесінің 9 «А» сынып оқушысы Нағызхан Жасұлан

ПІКІР

Ғылыми зерттеу жұмысында 9 «А»сынып оқушысы Нағызхан Жасұлан Arduino оқулығында HC-SR04 ультрадыбыстық датчиктің қалай жұмыс істейтінін және оны Buzzer және LED арқылы қалай пайдалануды түсіндірді.

Келешекте осы Arduino оқулығында HC-SR04 ультрадыбыстық датчиктің қалай жұмыс істейтінін және оны Buzzer және LED арқылы қалай пайдалануды әлі де зерттей беріп, үнемі дамытып, толықтыруға өзіне мақсат қойды. Кез келген жастағы адамдарды қызықтыратын тақырып болып саналады. Мұндай мазмұн мемлекеттік ақпараттандыру бағдарламасының мақсаты мен міндеттерінен туындайды. Ол компьютерді оқу құралы ретінде оқушылардың оқу танымдық қызметіне тұрақты пайдалануын көздейді. Бұл бағдарламаның мазмұны оқушылардың оқу танымдық қызметінде роботты техниканы еркін пайдалану дағдысын қалыптастыруға қажет материалдарды қамтиды және ақпараттық технологияны кеңінен пайдалану жағдайындағы оқуға даярлайды.

Ғылыми жұмыстың бірінші бөлімінде жалпы атауы мен тарихы ашылған. Ғылыми жұмыста қызықты деректерде көрсетілген қандай зерттеу жұмыстарын жүргізгені туралы да жазылған және өзінің жинау амалын анық ашып талқылаған.

Ғылыми жұмысты оқи отырып оқушының алдына қойған мақсатына жеткенін байқауға болады.

Автордың тілі жаттық, сөз қоры мол. Әр тарауға тұнымды ой пікір, түйін жасалған, жоба өзіндік зерттеу мүшелігі бар туынды болып қалыптасқан. Сондықтан мен бұл жобаны барлық сұранымдарға жауап беретін ізденіс әрекетінің жемісі ретінде бағалап, оны аудандық, облыстық, республикалық жарыстарға ұсынуға әбден лайық деп санаймын.

«Сырдария Университеті» Ғылым магистрі:

Тастеков Нұрбек Қалдарбекұлы ________________

Тақырыбы:

Arduino оқулығында HC-SR04 ультрадыбыстық датчиктің қалай жұмыс істейтінін және оны Buzzer және LED арқылы қалай пайдалану.

Секциясы: Информатика

Автор: «М.Горький атындағы №1 мектеп-гимназия» коммуналдық мемлекеттік мекемесінің 9 «А» сынып оқушысы Нағызхан Жасұлан

ПІКІР

Ғылыми зерттеу жұмысында 9 «А»сынып оқушысы Нағызхан Жасұлан Arduino оқулығында HC-SR04 ультрадыбыстық датчиктің қалай жұмыс істейтінін және оны Buzzer және LED арқылы қалай пайдалануды түсіндірді.

Ғылыми жоба мектеп оқушысы деңгейіне лайықты, сауатты жазылған. Оқушының тақырыпты барынша тыңғылықты, жіті қарастырып, көп еңбектенгені көрінеді.

Бұл бағдарламаның мазмұны оқушылардың оқу танымдық қызметінде роботты техниканы еркін пайдалану дағдысын қалыптастыруға қажет материалдарды қамтиды және ақпараттық технологияны кеңінен пайдалану жағдайындағы оқуға даярлайды.

Ғылыми жұмыстың бірінші бөлімінде жалпы атауы мен тарихы ашылған. Ғылыми жұмыста қызықты деректерде көрсетілген қандай зерттеу жұмыстарын жүргізгені туралы да жазылған және өзінің жинау амалын анық ашып талқылаған.

Ғылыми жұмысты оқи отырып оқушының алдына қойған мақсатына жеткенін байқауға болады.

Ғылыми жетекшісі:____________Жетебаева Гаухар Бердибековна

Жоспар

І. Кіріспе

1. ХХІ ғасыр – робототехниканың заманы.

ІІ. Негізгі бөлім

1. ARDUINO-дегеніміз не?

2. Микроконтроллер деген не?

3. Бағдарламалық жасақтаманы жүктеу

4. Электр сызбалармен жұмысқа кірісу

5. ARDUINO ROBOTICS KIT жинағының негізігі бөліктері

6. ARDUINO платасының негізгі компоненттері

7. Arduino оқулығында HC-SR04 ультрадыбыстық датчиктің қалай жұмыс істейтінін және оны Buzzer және LED арқылы қалай пайдалану.

ІІІ. Қорытынды бөлім

1. Ұсыныс

2. Пайдаланған әдебиеттер

Кіріспе

ХХІ ғасыр – робототехниканың заманы.

Заман талабы бізді алға жетелеп қана қоймай, сол талаппен кедергілерді жеңіп, белестерді бағындырып, алға қойған  мақсаттарды жүзеге асыру болып табылады. Бізге алға қадам басу үшін түрлі жолдар айқара ашық тұр. Ол үшін жолымызды дұрыс таңдай білуіміз керек.

         Болашаққа қадам бұл көз алдымызға анық бағдар мен биік белестер көрінеді. Біз роботты болашақ деп есептеп келдік. Жоқ. Бұл өмірімізге араласқалы көп болғанымен, бізге өз қолымызбен жасау мүмкін еместей көрінетін. Міне осы робот өмірімізге араласып, кез келген салада жұмыс атқаруда. Кезінде белсенді мектептерде оқытылатын бұл РОБОТОТЕХНИКА қазіргі кезде қарапайым жалпы білім беретін мектептерге енгізілуде.

Бір роботты құрастыру мен бағдарлама жазып шығуға кететін уақыт мөлшері оның күрделілігі бойынша анықталады. Робот құрастырғанда бөлшектерінің мығымдығы мен беріктігі де оның шыдамдылығын арттырады. Күрделі бағдарлама роботты күшейтеді. 5 жасар баланың ойыншығы ретінде көрінетін бұл техника ересек адамның білімін қажет етеді екен. Робот жасау кез келген адамның ойлау қабілетіне дамытады, щығармашылықпен жұмыс жасауға  жетелейді.  Роботтарды құрастыруда шыдамдылықты талап етеді, ой-өрісін дамытады және қызығушылығын арттырады.

Ең бастысы мақсатқа жету үшін  программасын дұрыс құрып, жұмысын орындата білу керек. Осы робототехника негіздерін қолдану арқылы оқушылардың жаратылыстану пәндеріне деген қызығушылығы артады. Болашақта  техникалық мамандықтарды таңдауға ықпалы зор.

Ардуино дегеніміз не?

Arduino - бұл атау микроконтроллерлер үшін бірнеше стандартты орналасуы бар, сондай-ақ өнімнің бір моделінің шегінде бірдей өлшемдері бар бірнеше танымал баспа тақталарын қамтиды. Олардың кейбіреулері кернеу мен USB порты арқылы бақылауға мүмкіндік беретін қосымша элементтерге ие, бұл оның әмбебаптығы арқасында тақтаны қайта толтыруы және микроконтроллерді компьютерге қосу үшін қолданылуы мүмкін. Бұл тақталардың ең жақсы нұсқаларының бірі - Arduino UNO R3 үлгісі.

Микросхема және компьютер бір-бірін қалай көреді? Ардуино UNO R3 драйверінің дұрыс жұмыс істеуі үшін, оны басқармада жұмыс істейтін компьютерде орнату керек. Драйверді таңдау амалдық жүйеге байланысты. Arduino UNO R3 үшін жеке бағдарламалық жасақтама бар: Windows 7, Windows Vista және XP үшін драйвер. Яғни, осы операциялық жүйелер орнатылған кез-келген аппараттық құралдың көмегімен сіз басып шығарылған схемамен жұмыс істей аласыз. Arduino UNO R3 нөлден босатылған барлық компьютерлермен үйлесімді.

Барлық дерлік көрінетін байланыстар тікелей микроконтроллерге қосылады. Олардың кейбіреулері қосылуға немесе ішкі схемаға қатыса алады. USB терминалы 5 В қуат көзін жеткізу үшін, сондай-ақ компьютермен ақпарат алмасу үшін пайдаланылуы мүмкін, бұл жағдайда құрылғыны синхронды емес бірізді порт деп таниды.

Техникалық жағынан, микроконтроллер, компьютер және «байланыс» үшін деректермен алмасатын асинхронды сериялық порт. Arduino UNO R3-ді өз қолыңызбен байланыстыру оңай, мұнда ең бастысы - деректермен алмасу процесінің қалай жүріп жатқанын, оның ерекшеліктері қандай екенін түсіну.

Микроконтроллер деген не?

Микроконтроллер – бұл бір микросызбадағы компьютер!

Микроконтроллер өзіңіз жазып берген бағдарлама бойынша әрекет етеді.

Микроконтроллер кірістері мен шығыстары

Бағдарламалық жасақтаманы жүктеу

1. Бағдарламалау үшін Arduino IDE әзірлеу ортасын жүктеңіз

Микроконтроллермен жұмыс істеуді бастау үшін arduino.cc сайтына кіріп, Software бөлімінен Arduino IDE бағдарламасын жүктеп алу қажет.

Компьютердегі операциялық жүйенің түрін нақтылау қажет. Кез келген браузердің көмегімен мекен-жай жолағына төмендегі мекен-жайды енгізу керек:

*Міндетті түрде Сіздің операциялық жүйеңізге сәйкес келетін бағдарламаны таңдап алыңыз!

2. Сіздің ARDUINO платаңызды компьютерге жалғаңыз

Содан кейін жинақ құрамына кіретін USB кәбілінің көмегімен платаны компьютерге қосып, платаны компьютердің USB ойықтарының бірімен жалғау қажет

3. Драйверлерді орнату

Компьютерде қандай операциялық жүйе орнатылғанына байланысты тиісті драйверді орнату үшін драйверді орнату тәсілін таңдау қажет. Arduino платасы үшін келесі сілтемелерді қолдануға болады.

*Сіз драйверді таңдау мен орнатуға өте мұқият қарағаныңыз жөн!

4. Arduino IDE бағдарламасының интерфейсі:

Сіздің компьютеріңізде іске қосылған Arduino IDE бағдарламалау ортасы осындай. Біз оның интерфейсімен танысуды бастаймыз. Қазір біз код туралы сөз қозғамаймыз, тек бағдарлама мәзіріндегі функционалдық пернелердің атқаратын қызметтері туралы ғана айтатын боламыз.

GUI (Graphical User Interface – Пайдаланушының графикалық интерфейсі)

1. Verify (Тексеру): жоба жинақтап (жинап)/(Compiles), бағдарлама кодында қателердің болмауын тексереді

2. Upload (Жүктеу): бағдарламаны платадағы микроконтроллерге жүктеу. Платаның қосылғанына көз жеткізіңіз.

3. New (Жаңа): жаңа бағдарлама, скетч жасау

4. Open (Ашу): жобалар, скетчтер тізімі бар мәзірді ашу

5. Save (Сақтау): белсенді, ағымдағы жобаны сақтау

6. Serial Monitor (Сериал Монитор): Ардуиноның скетчі қай СОМ порт арқылы жұмыс істейтінін көрсетеді

7. Sketch Name (скетч аты): ағымдағы жоба (скетч) атауын бейнелейді

8. Code Area(Код аумағы): Бағдарлама (скетч) кодының аумағы

9. Message Area (Хабарлама аумағы): Хабарлама аумағы. Қателер туралы хабарлама да осында шығарылады

//Төменде ArduinoIDE мәзіріндегі үш ең маңызды пәрмендер ұсынылған

OPEN (Ашу) VERIFY (Тексеру) UPLOAD (жүктеу)

Электр сызбалармен жұмысқа кірісу

Э лектр тізбегі дегеніміз не?

Электр тізбегі — бұл электр тоғы бастапқы нүктесінен соңғы нүктесіне дейін, мысалы плюстен минусқа қарай жүретін үздіксіз жол. Электр тізбектері резистор, диод, транзистор, мотор және көптеген басқа бөлшектерден тұруы мүмкін. Сызбасында көптеген осындай элементтер болуы мүмкін. Әдетте сызбалар үш санатқа бөлінеді: аналогтік сызбалар, сандық сызбалар, және аралас белгілері бар сызбалар. Осы нұсқаулықта сіз сызбалардың барлық үш жинағын зерттейтін боласыз.

Arduino Robotics Kit жинағының негізгі бөлшектері

Негізгі бөлшектер – жалғасы

Breadboard – Макет платасы

Прототип жасайтын тақта (Breadboard немесе макет платасы деп аталады) — электроникамен эксперимент жасауға арналған таптырмас құрал. Ол электр сызбаларын жылдам, ыңғайлы және дәнекерлегішсіз жинауға мүмкіндік береді.

1. Тігінен жалғау (+ Қорек және Жер (GND)) 


2. Көлденеңінен жалғау (a-e & f-j)

*Бұл сызық макет платасын қақ бөледі, олардың арасында байланыс жоқ!

Бөлшектер қалай қосылады?

*Макет платасының ішкі көрінісі

ARDUINO платасының негізгі компоненттері

1. Қоректендіру ойығы (батареядан) –9 -12 Вольттық қорек блоктарымен пайдалануға болады.

2. USB Порт – сызбаларды қоректендіру үшін, сонымен қатар компьютермен байланыс үшін пайдалануға болады.

3. Reset (ысыру) – платаны қолмен қайта іске қосу, сіздің бағдарламаңызды қайта іске қосуға алып келеді.

4. Қорек индикаторы – платаға қорек берілгені туралы белгі береді.

5. Индикатор (13 порт: ақауларды іздеу) – скетч жұмысы кезінде барлығы дұрыс істеп тұрғанын, тұрмағанын көрсетеді.

6. Индикатор (TX: Берілім) – егер бұл бағдарламада жазылған болса, деректердің беріліп жатқанын анықтау үшін пайдаланылады.

7. Индикатор (RX: Қабылдау) – егер бұл бағдарламада жазылған болса, деректердің қабылданып жатқанын анықтау үшін пайдаланылады.

8. ICSP жалғағышы (Бағдарламалау порты) – платаның өзінің енгізгішін пайдаланбай бағдарламалауға мүмкіндік береді.

9. Порттар (Aref, Ground, Digital, Rx, Tx) – тірек кернеуі, жерсіндіру (немесе жер), сандық порттар (белгі бірліктер және нөлдер түрінде беріледі), деректерді беру және қабылдау порттары.

10. Порттар (Analog In, Power In, Ground, Power Out, Reset) – аналог порттар (уақыт бойында белгі үздіксіз өзгеріп тұрады), кіріс, шығыс, қорек және жерсіндіру (немесе жер).

Arduino оқулығында HC-SR04 ультрадыбыстық
датчиктің қалай жұмыс істейтінін және оны Buzzer және
LED арқылы қалай пайдалану керектігін білеміз

Мақсаты: Қауіпсіздікті қамтамасыз ету.
Күтілетін нәтиже: Қауіп пайда болғанда ультра дыбысты датчик автоматты түрде дыбыс беріп диод жарық жанады.

HC-SR04 ультрадыбыстық модулінде 4 істікшесі бар, Ground, VCC, Trig және Echo. Модульдің Ground және VCC түйрелері тиісінше Arduino тақтасындағы Ground және 5 вольтс қосқыштарына және Arduino тақтасындағы кез-келген сандық I / O түйреуіне арналған триг және эхо-шілтерге қосылуы керек.

Егер зат сенсордан 10 см қашықтықта болса және дыбыс жылдамдығы 340 м / с немесе 0,034 см / мс болса, дыбыстық толқындар шамамен 294 секундқа жетуі керек. Бірақ, сіз Echo штангасынан алатын болсаңыз, бұл дыбыс толқыны алға шығып, артқа қарай шығуы керек. Осылайша, қашықтықты см-ге дейін алу үшін алынған уақыттың мәнін эхо-штангасынан 0,034-ге көбейтіп, 2-ге бөлу керек.

Arduino оқулығында HC-SR04 ультрадыбыстық
датчиктің көмегімен жарықтандыру

Қорытынды

Қазақстан үшін робототехника өте жас сала. Мысалы, Жапония, АҚШ, Германия сияқты робототехника саласындағы жетік елдер сондай биік дәрежедегі өндіріске ондаған жылдар бойы тынымсыз еңбектеніп  жетті. Қазірге кезде жоғарыда айтылып кеткен елдерде, робототехника саласы қарқынды дамып келеді және де сол елдердегі робототехника саласы Қазақстандағы робототехниканы 10-20 жылға озып отыр. Германияның  Kuka AG, Жапонияның Kawasaki Robotics индустриялды роботтарды шығаратын компаниялары соған мысал.  Егерде, біз сондай елдерді жетіп алғымыз келсе не болмаса олармен пара пар болғымыз келсе, Қазақстандағы робототехника саласындағы әр адам сол елдердегі ғалымдармен салыстырғанда бірнеше есе көбірек жұмыс істеп, тынымсыз еңбектену керек. Сонда ғана Қазақстандағы робототехника саласы белгілі бір жетістіктерге жетіп, өзіміздің индустриялды роботтарды шығара алатын зауыттарды құра аламыз. Әрине, бұл мақсатқа жету өте қиын, бірақ жүзеге асырылмайтын іс деп ойламаймын. Ең бастысы шын ниетпен еңбектенсек, алдымызға қойған мақсатымызға жетеміз.   

Ұсыныс:  Болашақ кішкене балдарда демекші робот техника саласын дамыту үшін әр мектептерге материалдық көмек беріліп, арнайы орталық ашылып ірі жарыстарға қатыстырып жетістікпен бөлусуге мүмкіндік болса.

Пайдаланылған әдебиеттер:

1. http://tainy.net/53508-razvitie-sovremennoj-robototexniki.html

2. nis. robotics.edu.kz