玩中學 學中玩 | 利用開源硬件制作數(shù)學四則運算練習機

大多數(shù)孩子在小的時候?qū)τ谟嬎惴矫姹憩F(xiàn)出比較困難的狀態(tài)。為了讓孩子們從小就養(yǎng)成學數(shù)學，愛數(shù)學的習慣。小編教大家利用開源硬件如Arduino 開發(fā)板、DFRobot語音合成模塊來制作一個能讓孩子們在玩耍中學習基礎(chǔ)數(shù)學的智能機器人。它能夠自動的出算術(shù)題，以此來鍛煉孩子們的計算能力，從而為孩子們的數(shù)學從小就打好堅實的基礎(chǔ)。

這款機器人可以自動出1~9之間的加減乘除四則混合運算題目，然后，使用者可以根據(jù)準備的具有NFC識別功能且標有數(shù)字標號為1~9和加減乘除符號的卡片。按照數(shù)字、符號、數(shù)字的順序，使你所構(gòu)成的算式結(jié)果能夠和機器人自動出的結(jié)果相等。如果結(jié)果正確，機器將會播放“恭喜你答對了”的語音提示，反之則會播放“錯誤的”語音提示。機器人能夠在加減乘除，1~9中隨機選擇，全方位提升兒童的計算能力。

所需硬件：

1x?Arduino?UNO

1x DFRobot Gravity: IO 傳感器擴展板 V7.1

1x DFRobot Gravity：中英文語音合成模塊V2.0

1x DFRobot Gravity: UART & I2C NFC近場通訊模塊

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識別方式。而NFC識別需要NFC識別卡，而每一張卡的初始編號都不同。所以通過Mind+圖像化編程軟件自帶的 NFC卡號識別功能，把每一張卡的編號都記錄下來，把13張NFC識別卡，分別對應(yīng)編號為1~13。而編號為1~9的NFC識別卡，就代表數(shù)字1~9。而編號為10~13的卡，則代表四則混合運算符號（加減乘除）。而隨機的時候就只需要隨機對應(yīng)的編號即可。

制作步驟

一、主體盒

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

二、電池固定架

用3Done設(shè)計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，使用起來較為方便。比較好的解決了由于電池固定不當而造成的問題。

三、機器搭建

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控制板以及語音合成模塊安裝好。

2.IIC拓展版

因為機器上使用的IIC傳感器比較多，但是UNO控制板上只有兩個拓展口,所以制作一個用于拓展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識別模塊的安裝

由于在設(shè)計主體盒的時候,就已經(jīng)把顯示器和NFC識別模塊的位置給留了出來?？梢灾苯佑媚猃埪萁z和尼龍螺母固定上去。

四、程序編寫

使用Mind+圖形化編程軟件來進行編程。

1.初始化部分

初始化每個傳感器，設(shè)置端口，完成機器人的啟動提示。

2.對于算數(shù)題目的獲取

實現(xiàn)機器人自主出算術(shù)題目，并且實現(xiàn)隨機。

3.讀取NFC卡編號

把NFC卡的原始編號轉(zhuǎn)換成1~13的編號。

4.OLED 屏幕及語音合成

實現(xiàn)四則運算的顯示和語音提示。

5.判斷卡片順序

實現(xiàn)對于卡片放置順序的判斷。

6.判斷計算結(jié)果

實現(xiàn)對于結(jié)果是否正確的判斷。

關(guān)于“基礎(chǔ)數(shù)學四則運算練習機”的詳細的制作步驟，您可訪問“DF創(chuàng)客空間”了解更多。