ชื่อโปรเจกต์: Experimental & Learning Shield for Arduino UNO

ผมออกแบบ Experimental Shield นี้สำหรับ UNO เพื่อให้นักเรียนเริ่มต้นได้ทั้งสภาพแวดล้อมการเรียนรู้ที่เป็นประโยชน์และแพลตฟอร์มที่หลากหลายสำหรับการทดลองและโปรเจกต์ต่างๆ หากใช้ในสภาพแวดล้อมห้องเรียน นักเรียนทุกคนจะมีวงจรเชื่อมต่อที่เหมือนกันและทำงานได้อย่างสมบูรณ์กับ UNO ของตน สามารถประหยัดเวลาได้ เนื่องจากไม่จำเป็นต้องเสียบสายไฟและส่วนประกอบต่างๆ ลงใน wiring breadboard (และยังช่วยลดการแก้ไขปัญหาข้อผิดพลาดในการเดินสาย) Shield นี้มีคุณสมบัติเด่นคือ green และ red LED, 7-segment display พร้อม decimal point, 8-bit shift register สำหรับ display, 3 push-button switches, toggle switch, variable resistor และสัญญาณ 60Hz timing signal ที่แม่นยำ ส่วนประกอบทั้งหมดนี้ได้รับการเดินสายล่วงหน้าและพร้อมใช้งาน นักเรียนสามารถมุ่งเน้นไปที่การพัฒนา sketches และการเรียนรู้พื้นฐานและหลักการของการเขียนโปรแกรม ความหลากหลายของการออกแบบ shield นี้ยังช่วยให้สามารถสร้างโปรเจกต์และการสาธิตที่น่าสนใจได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้ solderless breadboard

ผมตั้งใจให้ Experimental Shield นี้มีตัวเลือกมากมายสำหรับนักทดลองและ/หรือนักเรียน UNO มือใหม่ sketches สำหรับผู้เริ่มต้นที่เพียงแค่กระพริบ LED สามารถนำไปใช้กับ output 13 เดียวกันกับบนบอร์ด UNO ได้เลย ในทำนองเดียวกัน sketches ที่ท้าทายยิ่งขึ้นสามารถรวม interrupt, ทำ PWM dimming และแสดงค่าตัวเลข หรือแม้แต่ข้อความเช่น “HELLO”

ความรู้ในการจัดการกับ shift register มีประโยชน์อย่างมาก 8-bit shift register แบบ on board ที่ผมรวมเข้ากับการออกแบบนั้นเชื่อมต่อกับ 7 segments ของ LED display แต่ละส่วนรวมถึง decimal point segments ของ display สามารถส่องสว่างได้ในทุกรูปแบบหรือลวดลายเพื่อแสดงตัวเลข, ตัวอักษร หรือสิ่งอื่นใดก็ได้ ดังนั้น display จึงสามารถนำไปใช้ในรูปแบบที่สร้างสรรค์เพื่อแสดงข้อมูลดิจิทัล, ข้อความ หรือแสดงรูปแบบที่น่าสนใจ ดู worksheet ที่รวมอยู่ในไฟล์ Technical Information

นอกจากนี้ยังมี LED สองดวงคือ สีแดงหนึ่งดวงและสีเขียวหนึ่งดวง ซึ่งสามารถเปิดและปิดได้โดยเป็นส่วนหนึ่งของ "first sketch" ง่ายๆ นอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อสาธิตการหรี่ไฟโดยการนำ (PWM) pulse width modulation ไปใช้กับ outputs ที่เกี่ยวข้อง (pins 13 และ 3) มี momentary push buttons สามปุ่มและ 2-position toggle switch หนึ่งตัวจัดเตรียมไว้เป็น input devices สถานะเปิดหรือปิด (HIGH หรือ LOW status) ของสิ่งเหล่านี้สามารถนำมาใช้ในการตัดสินใจและเปลี่ยนสิ่งที่ sketch ทำได้ variable resistor จะให้ analog signal ที่สามารถปรับขึ้นลงได้โดยการหมุน knob สิ่งนี้สามารถใช้เพื่อปรับเปลี่ยนค่า PWM หรือเปลี่ยนฟังก์ชันบางประเภทในช่วงตัวเลขตั้งแต่ 0 ถึง 1023 แทนที่จะเป็นสถานะ digital binary 0 หรือ 1 ผมได้รวม 60Hz timing signal ที่มีความแม่นยำสูงซึ่งได้มาจาก 12-volt AC power input นี่เป็นคุณสมบัติที่ค่อนข้างพิเศษซึ่งสามารถใช้เพื่อนับ AC cycles และกำหนดวินาที, นาที และชั่วโมงได้ เมื่อรวมกับ 7-segment display และ push buttons แล้ว จะสามารถสร้าง digital clock หรือ stopwatch ที่แม่นยำได้

schematic diagram และ parts list ฉบับเต็มมีให้ในเอกสารแนบสำหรับผู้ที่ต้องการสร้าง shield นี้ หากคุณมีประสบการณ์และทักษะการบัดกรี ก็สามารถสร้างได้โดยใช้ Proto Shield Rev3 ที่มีจำหน่ายจาก Arduino store นอกจากนี้ยังมี (เมื่อร้องขอ) PC board layout ที่ผมสร้างขึ้นสำหรับ shield นี้ด้วย

โปรดติดต่อผมหากคุณสนใจ หรือมีคำถามหรือข้อเสนอแนะ LThomas3002

รายละเอียดทางเทคนิคเพิ่มเติม

บอร์ดต้นแบบแบบ All-In-One

"Master Shield" นี้ช่วยลดความจำเป็นในการใช้ breadboards ที่ยุ่งเหยิงโดยการรวม common sensors และ actors เข้าไว้ใน PCB เดียว

• ส่วนประกอบมาตรฐาน: ประกอบด้วย 10kΩ Potentiometer, RGB LED, Passive Buzzer, LDR และ DHT11
• Input ของผู้ใช้: มี momentary tactile buttons สามปุ่มพร้อม pull-up resistors ช่วยให้นักเรียนสามารถเริ่มเขียนโค้ดระบบเมนูหรือ interactive logic ได้ทันทีโดยไม่มีข้อผิดพลาดในการเดินสาย

ประโยชน์ทางการศึกษา

• I/O ที่เรียบง่าย: ส่วนประกอบแต่ละชิ้นเชื่อมต่อแบบ hard-wired กับ Arduino pin เฉพาะ (เช่น Buzzer บน D5, LDR บน A0)
• ความเร็วในการพัฒนา: เหมาะสำหรับ workshops และบทเรียนในห้องเรียนที่รวดเร็ว shield นี้ช่วยให้ผู้เรียนสามารถมุ่งเน้น 100% ไปที่ software logic และ C++ fundamentals ของ Arduino framework