玩中學(xué) 學(xué)中玩 | 利用開(kāi)源硬件制作數(shù)學(xué)四則運(yùn)算練習(xí)機(jī)

大多數(shù)孩子在小的時(shí)候?qū)τ谟?jì)算方面表現(xiàn)出比較困難的狀態(tài)。為了讓孩子們從小就養(yǎng)成學(xué)數(shù)學(xué)，愛(ài)數(shù)學(xué)的習(xí)慣。小編教大家利用開(kāi)源硬件如Arduino 開(kāi)發(fā)板、DFRobot語(yǔ)音合成模塊來(lái)制作一個(gè)能讓孩子們?cè)谕嫠Ｖ袑W(xué)習(xí)基礎(chǔ)數(shù)學(xué)的智能機(jī)器人。它能夠自動(dòng)的出算術(shù)題，以此來(lái)鍛煉孩子們的計(jì)算能力，從而為孩子們的數(shù)學(xué)從小就打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

這款機(jī)器人可以自動(dòng)出1~9之間的加減乘除四則混合運(yùn)算題目，然后，使用者可以根據(jù)準(zhǔn)備的具有NFC識(shí)別功能且標(biāo)有數(shù)字標(biāo)號(hào)為1~9和加減乘除符號(hào)的卡片。按照數(shù)字、符號(hào)、數(shù)字的順序，使你所構(gòu)成的算式結(jié)果能夠和機(jī)器人自動(dòng)出的結(jié)果相等。如果結(jié)果正確，機(jī)器將會(huì)播放“恭喜你答對(duì)了”的語(yǔ)音提示，反之則會(huì)播放“錯(cuò)誤的”語(yǔ)音提示。機(jī)器人能夠在加減乘除，1~9中隨機(jī)選擇，全方位提升兒童的計(jì)算能力。

所需硬件：

1x?Arduino?UNO

1x DFRobot Gravity: IO 傳感器擴(kuò)展板 V7.1

1x DFRobot Gravity：中英文語(yǔ)音合成模塊V2.0

1x DFRobot Gravity: UART & I2C NFC近場(chǎng)通訊模塊

1x DFRobot 0.96” 128x64 IIC/SPI OLED DFRobot單色顯示屏

制作原理

采用更為可靠的NFC識(shí)別方式。而NFC識(shí)別需要NFC識(shí)別卡，而每一張卡的初始編號(hào)都不同。所以通過(guò)Mind+圖像化編程軟件自帶的 NFC卡號(hào)識(shí)別功能，把每一張卡的編號(hào)都記錄下來(lái)，把13張NFC識(shí)別卡，分別對(duì)應(yīng)編號(hào)為1~13。而編號(hào)為1~9的NFC識(shí)別卡，就代表數(shù)字1~9。而編號(hào)為10~13的卡，則代表四則混合運(yùn)算符號(hào)（加減乘除）。而隨機(jī)的時(shí)候就只需要隨機(jī)對(duì)應(yīng)的編號(hào)即可。

制作步驟

一、主體盒

首先用3Done設(shè)計(jì)用于放置內(nèi)置傳感器的盒子，并用3D打印機(jī)打印出來(lái)。

二、電池固定架

用3Done設(shè)計(jì)了一種專門用于固定電池的架子，它可以用尼龍螺絲固定在主體盒上，使用起來(lái)較為方便。比較好的解決了由于電池固定不當(dāng)而造成的問(wèn)題。

三、機(jī)器搭建

1.主體盒安裝。

用電鉆在主體盒上鉆好了孔，然后用尼龍螺絲和尼龍螺母，把UNO控制板以及語(yǔ)音合成模塊安裝好。

2.IIC拓展版

因?yàn)闄C(jī)器上使用的IIC傳感器比較多，但是UNO控制板上只有兩個(gè)拓展口,所以制作一個(gè)用于拓展IIC接口的板子，以解決IIC拓展口不夠用的情況。

3. OLED顯示器,電源模塊和NFC識(shí)別模塊的安裝

由于在設(shè)計(jì)主體盒的時(shí)候,就已經(jīng)把顯示器和NFC識(shí)別模塊的位置給留了出來(lái)。可以直接用尼龍螺絲和尼龍螺母固定上去。

四、程序編寫

使用Mind+圖形化編程軟件來(lái)進(jìn)行編程。

1.初始化部分

初始化每個(gè)傳感器，設(shè)置端口，完成機(jī)器人的啟動(dòng)提示。

2.對(duì)于算數(shù)題目的獲取

實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自主出算術(shù)題目，并且實(shí)現(xiàn)隨機(jī)。

3.讀取NFC卡編號(hào)

把NFC卡的原始編號(hào)轉(zhuǎn)換成1~13的編號(hào)。

4.OLED 屏幕及語(yǔ)音合成

實(shí)現(xiàn)四則運(yùn)算的顯示和語(yǔ)音提示。

5.判斷卡片順序

實(shí)現(xiàn)對(duì)于卡片放置順序的判斷。

6.判斷計(jì)算結(jié)果

實(shí)現(xiàn)對(duì)于結(jié)果是否正確的判斷。

關(guān)于“基礎(chǔ)數(shù)學(xué)四則運(yùn)算練習(xí)機(jī)”的詳細(xì)的制作步驟，您可訪問(wèn)“DF創(chuàng)客空間”了解更多。