仿生螢火蟲課程

L1.簡單的螢火蟲閃爍

(+迴圈) 示範程式碼

你看過,螢火蟲在夜空中,一閃一閃的模樣嗎,現在我們要一起來模擬螢火蟲閃爍的樣貌,試試看,並不難喔。

每秒規律閃爍,亮的時間長些


每秒規律閃爍,亮的時間短些

特別注意:本專案盡量 避免適用『基本積木』的顯示LED方塊,因為他本身有延遲喔。

主題探索:

1.如果閃爍的頻率是每秒五次,要怎麼設計呢?

註:1秒=1000毫秒

2.如果閃爍的頻率是兩秒一次,要怎麼設計?

3.如果一秒內亮300ms、暗700ms如何設計?

4.Google看看,每一種螢火蟲閃爍的頻率都一樣嗎?

L2.螢火蟲閃爍頻率的快慢

接上電源會得到一個隨機的模式,按A設定為快速模式、按B設定為慢速模式

(加入變數概念)(快:100ms、慢:1000ms) 示範程式碼

螢火蟲的閃爍的頻率並不是固定的,有時候快,有時候慢,不同種類的螢火蟲頻率也會不相同呢。試試看,試著設計屬於自己的螢火蟲閃爍頻率,說不定,在野外,也能用來跟螢火蟲溝通喔。

L3.螢火蟲發光與環境變化

亮的環境,螢火蟲發出弱光或者不發光、暗的環境,螢火蟲用力發光

(刺激:光線、反應:發光亮度)(+邏輯判斷)(若邏輯判斷做不出來,可用255-讀取亮度值,作為發光的強度值) 示範程式碼

當環境中有光害的時候,螢火蟲,會輕輕發光,在環境較暗的時候,反而會用力發光。這就是為什麼欣賞螢火蟲時,往往要避免使用手電筒直射,要用有色的玻璃紙之類的,包裹起來的緣故。現在,我們要利用Microbit的光線感應器,模擬,螢火蟲在很亮的環境部發光,暗的環境,反而越發光的模樣。

只要將L2的作品加上上圖中的程式碼,我們就可以模擬出螢火蟲『越暗越發光』的特性了,很簡單吧。


優秀學生作品

李詠綦(十二隻螢火蟲的歡樂派對)

L4.環境影響對發光頻率的干擾

(+函式) 示範程式碼

當螢火蟲受到環境干擾的時候,他也會改變發光的頻率,甚至亮度,彷彿在告訴周遭的夥伴,『小心喔』『注意!注意!!』有壞人來了。試試看,做出一隻會感應環境變化的螢火蟲吧。

tip.設計一個切換狀態的函示,並且規劃觸發狀態改變的事件。

L5螢火蟲閃光同步(+通訊)

動物在求偶的時候,我們有時能觀察到一些有趣的現象。那麼螢火蟲,有沒有這種現象呢?經過觀察可以發現,雄性螢火蟲,偶爾會有暫時性『同步閃爍』的情形,科學家推測,這是因為『團結力量大』,希望能一起吸引遠方的『異性』前來喔。

對螢火蟲這種現象有興趣的同學,可以上網Google看看,或參考這篇名為『螢火蟲閃光同步與封閉式無線區域網路同步研究 』的論文

現在,我們要透過MicroBit的通訊功能,來模擬,螢火蟲的這種現象,請從下列兩個模式中,挑選一個來實作看看,挑戰看看自己的極限,加油!!!!!

模式一:中央控管

中央控管模式是比較簡單能實現的模式,猶如樂團中有個總指揮一般,可以全班選一個人當指揮,然後其他人當螢火蟲,試試看,做出來的效果如何呢?

螢火蟲老大(總指揮,發送端)

發送端(指揮) (範本)

螢火蟲個體的程式(接收端)

接收端(螢火蟲們)(範本)

挑戰看看,讓總指揮可以發出各種不同的指令,螢火蟲們也能依指令而有不同的動作。

模式二:閃光同步

較接近真實情況,但較難實做出來,可以參考『螢火蟲閃光同步與封閉式無線區域網路同步研究 』自己動手實做看看喔(範本)

生活應用,投影機老化判斷儀

你已經具備模擬螢火蟲閃光的程式設計技能,你能不能用來解決生活中的問題呢?

現在大橋國中遇到一個難題:大部分班級的投影機老化了,『流明』度大大降低,老師與同學紛紛抱怨學校沒有幫忙更換投影機,使得上課品質大打折扣。校長,每天省吃儉用,終於存了一些錢,但是只能買五台投影機,你能不能幫忙,設計一個儀器,用來『投影機是否老化自動判斷儀』,並且為儀器設計『操作手冊』,希望能夠用來偵測每個班級投影機老化的程度,作為更換投影機『順位』的參考依據。

試試看,如果能解決這個問題,你就是大橋國中的英雄了!!!!!!

補充:什麼是流明?光通量的單位 Luminous flux 符號 Φv lmlm= cd·sr)單位時間內由光源所發出或由被照物所吸收的總光能。

投影機老化判斷儀,範本一

投影機老化判斷儀,範本二