05 智慧植栽

末本教材連結：http://gg.gg/0923fs

時間：2021.09.23(四)09:00~12:00

講師：黃文玉

• 高雄市新上國小電腦老師

• 高雄市SCRATCH推廣教師

• 教育部中小學教師運算思維增能研習種子教師

• Facebook S4A社團管理員之一

• 致力Scratch、Arduino、micro:bit、Web:Bit、凱比機器人等程式教育及創客教育的推廣(分享一系列的文章)

(2021/08/18)

這是下個月要去某校介紹【智慧植栽】的教材，這次是採用PictoBlox寫程式來控制Arduino開發板，最主要是利用土壤濕度感測器來偵測土壤是否太乾，是否需要澆水。使用最簡單的Scratch程式，來完成互動模式、離線模式及藍牙控制，感覺還蠻簡單的，內容如下，供參

• 參考資料：

  • 使用Web:Bit當控制器(鳳山科技中心 傅仲儀主任)

    • 簡報https://docs.google.com/presentation/d/1wrazjS0sP-EXhNZ9SlO_genrLKJ_LRRx/edit#slide=id.p11

    • 完整 https://l.facebook.com/l.php?u=https%3A%2F%2Fdrive.google.com%2Fdrive%2Ffolders%2F1oCLzxETAD5LjOi_Uvj1Lmlut0ogPKO5s%3Fusp%3Dsharing%26fbclid%3DIwAR0FOrcnj_gbaWTCZUbc4-V4zq7WhuypEolK0_13rZvPG0EUQHdvQfEGKrs&h=AT1XVDFisGXSwcOcd14HZIAayf9-fs2VGw9WkkmB6n6HR1TiWcH2HLC1RRRHkX8sAutT_bfFVtN2sDIdNORK-CH0f9EK7Ppax1rqcIjrc4gr3Rbtdfdgw_qUeXs4HvvEFwsFBQ

一、智慧植栽製作說明

• 上課的課程內容

  1. 利用PictoBlox平台寫程式控制Arduino

  2. 用scratch設計智慧植栽的控制面板

  3. 常見輸出輸入元件或感測器的測試

  4. 智慧植栽系統的組裝

  5. 製作【互動版】的智慧植栽系統(要與電腦連線)

  6. 製作【離線版】的智慧植栽系統(不用與電腦連線)

  7. 利用手機的APP來控制Arduino開發板

• 設備連接圖

• 所需材料

  • Arduino Uno開發板 X1

  • Easy Module Shield 擴展板 X1

  • 土壤濕度感測器 X1

  • 繼電器 X1

  • 水泵 X1

  • 提供水泵供電設備(USB線或電池盒)

  • 1602LCD顯示器

  • HC-06(藍牙模組)X1

  • 母母杜邦線 X14

• 擴展板上的元件及腳位說明

  • 按鈕1：D2

  • 按鈕2：D3

  • 溫濕度感測器(DHT11)：D4

  • 蜂鳴器：D5

  • 紅外線接收器：D6

  • 三色LED燈：D9~D11

  • 紅色LED燈：D12

  • 藍色LED燈：D13

  • 可變電阻器(電位計)：A0

  • 光敏電阻：A1

  • LM35溫度感測器：A2

  • I2C腳位：GND、VCC、SDA(A4)、SCL(A5)

  • UART腳位：GND、VCC、RX、TX，燒錄時要先拔掉
    

• 其他外接元件的所使用腳位

  • 土壤濕度感測器接A3

  • 繼電器接D7

• 所需軟體：

  • PictoBlox (全台灣大概只有我在用)

    • 總部好像在印度

    • 官網：https://thestempedia.com/product/pictoblox/

    • 下載：https://thestempedia.com/product/pictoblox/download-pictoblox/

    • 有時侯不是很好下載，我再提供網點供下載

      • 64bit：https://educase.kh.edu.tw/navigate/s/6C65CDE8FDA74C8DA03EF539E5970D75AUY

      • 32bit：https://educase.kh.edu.tw/navigate/s/26A9B1D3AF4745C9BFB1BA8C04FD5162AUY

      • 我另外拿了隨身碟COPY了上面檔案，大家可直接使用

二、SCRATCH互動模式

(一)使用硬體，這邊是使用 Arduino Uno開發板

• 選擇板子

• 選擇連接埠(先把Arduino Uno利用USB線與電腦連接)

• 如果要使用互動模式，還要把使用PictoBlox環境的【韌體】燒錄進入Arduino Uno板子

• 請大熊說出目前的溫度，請小貓說出目前的光亮度

• 發現本軟體，【硬體感測值】放在同一個角色比較沒問題

• 建議把要使用的硬體感測值用【變數】的方式來存放

(三)設計擴展板的【控制及顯示面板】

• 輸入裝置的資訊顯示如下

  • 日期、時間

  • 溫度

  • 濕度

  • 光亮度

  • 可變電阻器的值

  • 按鍵1

  • 按鍵2

• 數字以圖片方式來顯示 (此部分在時間充裕下才介紹)

  • 直接匯入我寫好的【圖形數字角色】

  • 再修改程式如下：

• 顯示某一資料的【動態數據圖】 (此部分在時間充裕下才介紹)

  • 首先先添加【畫筆】積木 ，後面角色才能匯得進來

  • 再來直接匯入我寫好的【數據動態圖角色】

• 加入對外控制的【按鍵】(手動控制的部份)

  • 點亮/關閉【LED燈1】

  • 點亮/關閉【LED燈2】

  • 點亮/關閉【繼電器】

    • 加裝繼電器，接D7腳位

• 加入元件的互動 (自動偵測的部份)

  • 天黑請開燈

  • 天熱請開扇

• 加入本次的主角【土壤濕度感測器】

  • 土壤濕度感測器接在A3腳位

  • 先測試土壤濕度

  • 在控制面板加上顯示土壤濕度值

  • 把水泵接到繼電器的NO及COM上

三、離線模式

• 利用【1602LCD顯示器】來顯示量測到的資訊，顯示內容如下

  • 溫度

  • 濕度

  • 光感測值

  • 土壤濕度的類比值

• 可設定自動或手動(利用可變電阻器來設定【自動】或【手動】)

  • 自動偵測的部份

    • 天黑請開燈

    • 土乾請澆水

  • 手動控制的部份

    • 按鍵開關燈(按鍵1控制D13LED燈)

    • 按鍵開關繼電器(按鍵2控制D7繼電器)

• 積木程式，如下：

  • 變數不能用中文

• 另外，在取變數名稱時，也出現了一個問題，我把變數取【auto】就是會有問題，不知是不是不可使用的名稱

• 由於變數是選Number時，會採用float(浮點型態)，因此顯示時會有小數點，因此利用修改原始碼的方式，把變數改為int(整數型態)

• 又由於手動時，按鍵按一下亮燈，再按一下滅燈，繼電器也是一樣，因此透過修改原始碼來簡化積木的使用

• 測試結果：

  • 土壤濕度感測器沒有真正去實作，因此究竟要用多大的值代表太乾，然後去啟動繼電器就要自己測試一下

四、利用手機控制

• 使用HC06藍牙模組來與手機連線

• HC06接線說明

  • 預設：

    • HC06的TX接Uno的D2

    • HC06的RX接Uno的D3

    • VCC接VCC

    • GND接GND

  • 但本例中，使用擴展板的D2、D3已被占用，只能用D0及D1

    • HC06的TX接Uno的RX(D0)

    • HC06的RX接Uno的TX(D1)

    • VCC接VCC

    • GND接GND

• 簡易程式：

• HC06使用注意：`

  • 鮑速要設38400

  • 如果採用預設的接法(TX接D2、RX接D3)，不用修改原始碼

  • 如果採用TX接D0、RX接D1，則要修改原始碼為 Dabble.begin(38400,0,1);

  • 在燒錄時會用到D0及D1腳位來傳輸資料，所以要先把HC06接到D0及D1的線先拔掉，等燒錄成功後，再把HC06的線接上

• 手機部份

  • 安裝Dabble的APP

  • 使用前記得先去【藍牙設定】，配對密碼為1234

  • Dabble操作如下