产品特色
编辑推荐
本书针对青少年群体,通过丰富有趣的实例,带领小创客们快速入门micro:bit。本书主要特色如下:
1.案例丰富,通过简单有趣的小程序,介绍micro:bit每个模块的开发技巧和综合开发实例;
2.图形化编程,通过在mixly软件中拖拽相应模块的方法,像搭积木一样完成编程;
3.全彩印刷,step by step图文并茂,图片更加生动清晰,每一步都有彩色图示,直观清晰;
4.配套资料包,每个实例均有相应的视频演示、程序源文件等,扫书中二维码,边看边学边做。
内容简介
micro:bit是一款应用广泛的开源硬件平台,由英国广播电视公司(BBC)专为青少年编程教育设计而推出,是青少年开展创客实践活动的好帮手。
本书采用Mixly图形化编程工具,以案例导向的方式,结合视频讲解,先介绍了micro:bit各个功能模块的基本开发技巧,然后介绍了三个趣味综合开发实例,接着又通过三个好玩的应用案例讲解了micro:bit的拓展进阶玩法,最后结合3D打印完成了micro:bit外壳和机器人的制作与开发。
本书内容非常实用,案例丰富有趣,讲解循序渐进;全彩印刷,图文并茂,视频教学,还提供所有软件工具、全部程序源文件,只需动动手,扫描书中二维码即可获取,是一本超值的micro:bit开发图书。本书非常适合micro:bit初学者、青少年朋友、中小学信息技术老师、开源硬件迷等开展创客和STEAM教育活动使用。
你离成为一名真正的小创客,或许只有这一本书的距离!
内页插图
目录
第1章 micro:bit简介1
1.1 什么是micro:bit 2
1.2 micro:bit能做些什么 3
1.3 micro:bit的编程环境有哪些 4
1.4 Mixly图形编程软件的界面布局及功能 6
1.5 micro:bit扩展引脚 9
第2章 编程前的准备11
2.1 什么是程序 12
2.2 如何下载Mixly 13
2.3 如何连接电脑与micro:bit 14
2.4 如何开始编程 14
2.5 常见问题解决 15
第3章 micro:bit基础程序设计17
3.1 字符串显示:向世界问声好 18
3.2 数字的显示:倒计时数字的实现 19
3.3 图形的显示:使用LED显示心跳图形 21
3.4 滚动图形的实现:使用LED显示滚动图形 24
3.5 灯的模拟性:渐变LED的实现 25
3.6 单独控制固定LED灯 28
3.7 按钮的使用 30
3.8 串口监视器的使用:读取传感器的值 33
3.9 光敏传感器的使用:光感灯程序 35
3.10 温度传感器的使用:电子温度计程序 37
3.11 电子罗盘的使用:指北针 39
3.12 加速度传感器的使用:虚拟托球游戏 45
3.13 中断机制:晃动检测与按钮的中断化应用 49
3.14 自定义函数:质数的判断 55
第4章 micro:bit的通信59
4.1 无线通信 61
4.2 蓝牙通信 64
4.3 USB接口的串口通信 68
第5章 micro:bit综合性程序设计73
5.1 分体式温度计 74
5.2 堆叠式抽奖装置 76
5.3 双人猜拳游戏 79
第6章 micro:bit的进阶玩法83
6.1 micro:bit的扩展 84
6.2 招财猫程序:舵机的控制 89
6.3 光控八音盒程序:音乐播放 92
6.4 可调灵敏度的小夜灯:外接传感器的使用 95
第7章 micro:bit与3D打印综合项目99
7.1 micro:bit保护外壳的设计 101
7.2 多功能机器人设计 111
附录1 BlocksEditor在线图形化编程工具139
附录2 书中所涉及的物料清单141
附录3 书中所有二维码位置145
前言/序言
2018年1月16日,教育部新闻发布会上,介绍了《普通高中课程方案和语文等学科课程标准(2017年版)》的有关情况。在此次“新课标”改革中,正式将人工智能、开源硬件项目设计等划入新课标,STEAM教育理念再一次被肯定。能否熟练地掌握一门编程语言,也将影响着孩子未来的发展。
micro:bit是一款应用广泛的开源硬件平台,由英国广播电视公司(BBC)专为青少年编程教育设计而推出。它的尺寸只有4厘米x5厘米,跟信用卡大小相当。上面有5×5LED点阵,用以显示讯息和游戏,还有2个可编程按钮、内嵌的加速计和磁力计。另外更有低功耗蓝牙、microUSB接口和5个I/O环。micro:bit可以通过鳄鱼夹与各种电子元件互动,支持读取传感器数据,控制舵机与RGB灯带,因此能够轻松胜任各种编程相关的教学与开发场景。此外,micro:bit还可以用于编写电子游戏、声光互动、机器人控制、科学实验、可穿戴装置开发等。为了增加micro:bit的可玩性,DFRobot还专门开发了micro:bit扩展板,帮助孩子与乐高积木结合快速搭建电子项目。
micro:bit支持JavaScriptBlocksEditor、Scratch、Mixly等多种图形化编程工具,也支持MicroPython这样的代码式编程工具。可以说,micro:bit支持的开发语言种类还是比较丰富的,适合不同年龄段的孩子,对于STEAM和创客教育的开展具有十分重要的意义。
本书基于micro:bit硬件平台+Mixly图形化编程工具,通过丰富有趣的开发实例,介绍了micro:bit各个功能模块的编程与开发技巧,micro:bit的综合性应用解决方案,micro:bit的进阶玩法,以及micro:bit与3D打印的综合项目设计。帮助读者快速入门,轻松掌握micro:bit的开发及应用技巧,进而举一反三,用micro:bit来完成自己的创意开发项目。
另外,为方便读者学习,本书提供了非常丰富的配套资源,包括书中所涉及的所有软件工具,所有实例的程序源文件,以及重要章节和综合开发案例的视频讲解与演示,可以通过扫描对应二维码的方式来获取。
由于时间和水平有限,书中不妥之处在所难免,还望广大读者批评指正。
编著者
《小小程序员的奇妙探索:micro:bit 编程启蒙之旅》 前言 在这个信息爆炸的时代,数字素养已成为一项必备技能,而编程,作为数字世界的通用语言,正以前所未有的速度渗透到我们生活的方方面面。从智能家居的便捷操控,到酷炫的电子游戏,再到驱动未来科技的AI算法,编程的身影无处不在。然而,对于许多初学者,尤其是青少年而言,编程似乎是一门高深莫测的学科,充满了枯燥的代码和复杂的逻辑。 《小小程序员的奇妙探索:micro:bit 编程启蒙之旅》应运而生,旨在打破编程的门槛,让每个孩子都能轻松踏入编程的奇妙世界。本书并非直接教授现成的“小创客”项目,而是聚焦于编程思维的培养和micro:bit这款神奇的开发板的潜力挖掘,引导读者从零开始,一步步解锁编程的奥秘。我们将带领读者进行一次充满乐趣与挑战的探索,发现编程不仅是冷冰冰的代码,更是充满创意与想象力的工具。 本书特色与价值 本书最大的特色在于其“引导式探索”的学习模式。我们不直接给出“照着做就能做出xx”的成品方案,而是通过精心设计的章节和案例,引导读者主动思考、动手实践、解决问题。我们相信,真正的学习在于过程,在于克服困难后获得的成就感。 强调编程思维的培养: 编程不仅仅是语法,更是一种解决问题的逻辑思维方式。本书将通过大量的实例,帮助读者理解序列、循环、条件判断、事件处理等核心编程概念,并学会如何将这些概念应用于实际的micro:bit项目中。 以micro:bit为载体,降低学习门槛: micro:bit作为一款专为教育设计的微控制器,拥有丰富的输入输出接口和易于上手的编程环境。它集成了LED矩阵、按钮、加速度计、指南针等多种传感器和执行器,无需复杂的电子元器件,即可实现丰富的交互功能。本书将充分发挥micro:bit的优势,让编程变得直观、生动。 由浅入深,循序渐进: 课程设计从最基础的micro:bit硬件认识和编程环境搭建开始,逐步引入基本的编程指令,然后过渡到更复杂的逻辑控制和传感器应用。每个章节都建立在前一章节的基础上,确保读者能够稳步前行,不至于感到 overwhelming。 强调动手实践与创造: “玩”是孩子的天性,也是最好的学习方式。本书鼓励读者在理解基本概念后,大胆尝试,将学到的知识融入到自己的创意中。我们提供的案例只是一个起点,更重要的是激发读者的想象力,让他们创造出属于自己的作品。 聚焦“为什么”而非“是什么”: 除了教授如何使用指令,本书更注重解释“为什么”要这样做。例如,在讲到循环时,我们会探讨为什么需要循环,它能解决什么问题,以及在不同场景下如何选择合适的循环方式。这种深度思考有助于读者建立扎实的编程基础。 锻炼解决问题的能力: 编程过程中难免会遇到错误和bug。本书将引导读者学会如何分析错误信息,调试代码,找到问题根源并加以解决。这不仅是编程技能的提升,更是对逻辑思维和解决问题能力的锻炼。 目标读者 本书适合所有对编程感兴趣的青少年,以及希望通过编程启蒙孩子数字素养的家长和教育工作者。 青少年: 无论是否有编程基础,只要对科技、电子、游戏、创意制作有兴趣,都可以通过本书开启编程之旅。 家长: 希望引导孩子接触未来科技,培养创新思维和解决问题能力的家长。 教育工作者: 寻找micro:bit教学资源,希望在课堂中引入编程教育的老师。 本书内容概览(非具体项目列表) 本书将围绕以下几个核心模块展开,引导读者逐步深入: 第一部分:初识micro:bit —— 开启你的科技之门 micro:bit 是什么? 详细介绍micro:bit的硬件构成,包括LED矩阵、按钮、传感器(加速度计、指南针、光线传感器等)、通信接口(蓝牙、USB)等,并阐述它们在编程中的作用。 编程前的准备: 介绍micro:bit的两种主要编程环境:MakeCode(图形化编程)和MicroPython(文本编程)。本书将以MakeCode为主,兼顾对MicroPython的初步了解,让读者感受不同编程方式的魅力。 我的第一个程序: 引导读者通过MakeCode平台,编写第一个简单的程序,例如让LED矩阵显示图案,或者响应按钮的按压。这一环节将帮助读者熟悉编程环境的操作流程,建立初步的信心。 第二部分:编程的基石 —— 理解与运用核心概念 指令与序列: 学习如何使用各种指令来控制micro:bit的输出(LED显示、蜂鸣器发声等),并理解指令的执行顺序,即程序是如何一步一步运行的。 逻辑的魔力:循环 认识循环: 为什么我们需要循环?它能帮助我们重复执行某些任务,提高效率。 不同类型的循环: 介绍“重复执行固定次数”的循环和“条件满足时继续执行”的循环,以及它们在micro:bit上的应用场景。例如,让LED矩阵滚动显示文字,或者让小球在屏幕上不断弹跳。 决策的力量:条件判断 “如果…那么…”的智慧: 学习使用“如果…那么…”、“如果…否则…”等逻辑结构,让程序能够根据不同的条件做出不同的反应。 布尔值与逻辑运算: 深入理解真(True)与假(False)的概念,以及如何通过比较、逻辑运算符(与、或、非)来构建复杂的判断条件。例如,当两个按钮同时按下时才触发某个事件。 事件驱动的艺术: 响应世界的变化: 学习如何让micro:bit对外部事件做出响应,例如按键按下、摇晃、接收到无线信号等。 事件处理器的应用: 理解事件处理器的概念,以及如何编写代码来处理这些事件。例如,按下某个按钮时改变LED显示的图案。 第三部分:感知世界 —— 探索micro:bit的内置传感器 “动”起来的micro:bit:加速度计与磁力计 感知运动: 学习如何读取micro:bit的加速度计数据,感知设备的倾斜、摇晃、跌落等动作。 指南针的应用: 利用磁力计制作简单的指南针,或者感知方向变化。 创意实践: 尝试制作基于体感控制的游戏,例如通过倾斜micro:bit来控制屏幕上的一个小球移动。 “听”与“看”的智能:光线传感器与温度传感器(通过扩展板) 感应光线: 学习如何读取光线传感器的数值,让micro:bit在光线充足时做出反应,例如点亮LED灯。 感知温度(若有扩展): 了解如何通过扩展板上的温度传感器来获取环境温度,并根据温度值执行相应的操作。 创意实践: 尝试制作一个简易的“光线报警器”,或者一个根据温度变化而改变LED显示效果的装置。 “触”与“通”:输入与输出的交互 按钮的奥秘: 深入探索按钮的按下、抬起、长按等不同状态,以及如何利用它们来控制程序的流程。 LED矩阵的无限可能: 学习如何绘制更复杂的图形、动画,以及如何利用LED矩阵来显示数字、箭头等信息。 蜂鸣器的音乐之旅: 学习如何控制蜂鸣器发出不同音调的音乐,甚至编写简单的旋律。 第四部分:连接与沟通 —— 拓展micro:bit的功能 无线世界的魅力:蓝牙通信 互相“说话”: 学习如何利用micro:bit内置的蓝牙功能,实现micro:bit之间的无线通信。 与手机互动: 探索如何将micro:bit与手机App连接,实现更丰富的交互。 创意实践: 尝试制作一个简单的遥控器,或者一个能够实时传输传感器数据的装置。 更多可能:外部扩展 传感器与执行器: 介绍一些常见的micro:bit扩展板,例如舵机、电机驱动板、颜色传感器等,并演示如何将它们连接到micro:bit上,实现更强大的功能。 创意实践: 结合外部扩展,尝试制作更复杂的机器人、自动化装置等。 学习方法与建议 勤于动手,不怕出错: 编程是一个实践性很强的学科,理论知识的学习固然重要,但更重要的是动手去实践。遇到错误是正常的,不要气馁,仔细分析错误信息,尝试不同的解决方法。 善于观察与模仿: 在学习过程中,多观察别人是如何编写代码,模仿他们的思路和结构,然后逐渐加入自己的理解和创新。 多问多思考: 遇到不理解的地方,及时向老师、同学或在线社区寻求帮助。更重要的是,要多思考“为什么”,深入理解背后的原理。 保持好奇心与探索欲: 编程的世界是广阔而精彩的。保持一颗好奇心,不断探索新的可能性,你会发现更多乐趣。 从小项目开始,逐步挑战: 不要一开始就设定过于宏大的目标。从简单的项目入手,逐步积累经验,再挑战更复杂的项目。 团队合作,共同进步: 如果有可能,可以和小伙伴一起学习,互相交流,共同解决问题,会让你更有动力。 结语 《小小程序员的奇妙探索:micro:bit 编程启蒙之旅》希望成为每一位小小探索者的引路人,带你走进一个充满逻辑、创造与无限可能的世界。我们相信,通过本书的学习,你将不仅仅学会如何编写程序,更重要的是学会如何用编程的思维去观察世界、解决问题,为你的未来插上科技的翅膀。让我们一起,踏上这场奇妙的编程探索之旅吧!