Arduino案例设计中的“借鉴”

◆南京师范大学附属中学 于悦

一、目标案例

在Arduino编程的教学中，学生学习基础编程语句、功能模块以后，能完成课程相关案例。达成教学目标后，我提出了更高的要求：设计一个全新的作品。

学生开始思考，用学到的知识能做出什么作品？看到屋顶的风扇，有的同学便提出做风扇。虽然风扇的设计已经很成熟，但对于刚入门Arduino编程学习的学生来说，是一个不错的选择。

在学生动手设计风扇前，我对他们提出了两点要求：第一，可以通过遥控器控制；第二，能够多挡位调节风速。

二、学生设计

我在课堂上深入介绍了红外接收装置及案例应用，于是，学生选用了在课堂上学习使用过的红外遥控器及VS1838B红外接收头（红外遥控接收装置，如图1所示）。

图1 红外遥控接收装置

通过红外遥控接收装置控制输出的高低信号，从而控制电机的开关，带动扇叶转动，即可实现遥控风扇的启动与停止。然而，对于如何实现多挡位调节风速功能，大多数学生感到很为难，不知道该使用哪种编程语句。

三、“借鉴”案例解决问题

针对学生在设计过程中遇到的难题，我提出解决问题的方式为“借鉴”——借鉴相似的案例。

课堂上，学生已掌握呼吸灯（灯光效果由明到暗或由暗到明的逐渐变化）的相关案例设计（程序如图2所示），应用PWM脉宽调制，即调节占空比，从而调节灯珠的亮度，实现呼吸灯效果。

图2 呼吸灯程序

电机多种转速与灯珠多种亮度实现的效果有相似之处，主要区别在于是否连续变化。图2的呼吸灯程序用到了循环编程语句，设置模拟输出量从0—255逐渐变大，实现灯珠逐渐变亮的效果。

而目标案例风扇的多挡位风速无需实现逐渐变化，所以不会用到循环语句对输出量进行赋值。要改变转速，可直接设置模拟输出量为0—255之间的某个固定参数，并与红外遥控器的相应按键对应，即可实现红外遥控调节多挡位风速功能。

四、设计成果

学生的设计成果如图3、图4、图5所示。按下红外遥控器的“1”“2”“3”按键分别启动风扇的低挡、中挡、高挡，按下“0”按键，风扇停止转动。

图3 控制系统方框图

图4 硬件连接

图5 程序设计

五、总结与反思

学生在设计新的案例时，往往过于自信，急于创新，不会想到借鉴自己做过的设计。

通过指导学生设计红外遥控多挡位风速风扇，我更加深入理解到，在Arduino编程设计的课堂上，教师不仅要教学生掌握基础知识，更重要的是引导学生学会将掌握的内容进行更广泛地应用，不仅局限于某一个特定场景，实现某一种特定效果，而是要做到举一反三。

学会找相似，“借鉴”也可以创造新设计。