Jasne ścieżki (nauczanie MST): 5 kroków

2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-23 15:03

Celem Bright Paths jest nauczenie uczniów o minimalnych drzewach opinających (MST). Węzeł A jest źródłem, a wszystkie inne węzły mają określoną wagę (koszt), aby się do nich dostać. Ta pomoc dydaktyczna pokazuje ten koszt, przyciemniając każdy węzeł, w zależności od kosztu tego węzła. Planuję mówić o węzłach tak, jakby to były sklepy, które potrzebują dostaw i w zależności od obranej drogi, koszt światła (wagi) będzie zbyt duży. Rezultatem tego jest dioda LED, która jest przyciemniona lub wyłączona w zależności od wagi. Ogólnie rzecz biorąc, świetny sposób na uproszczenie tego problemu dla studentów. Ten problem jest również znany jako problem komiwojażera.

Krok 1: Narzędzia i materiały

Kieszonkowe dzieci

• Foamcore do trzymania MST
• Niektóre przewody połączeniowe do podłączenia beadboardu do MST
• Niektóre przewody połączeniowe do podłączenia Arduino do płytki stykowej
• Osiem diod LED tego samego koloru, reprezentujących węzły
• Osiem rezystorów 220 omów do diod LED
• Arduino do sterowania jasnościami
• Rejestr przesuwny, aby uzyskać więcej wyjść PWM

Narzędzia

• Pistolet do klejenia na gorąco do trzymania diod LED
• Materiały artystyczne do narysowania MST
• Komputer do programowania

Krok 2: Rysunek i diody LED dla MST

1. Wydrukowałem jeden z mojego starego podręcznika i wybiłem dziury, przez węzły na wydruku, w piankowym rdzeniu.
2. Narysowałem krawędzie z odpowiednimi ciężarami na rdzeniu piankowym, oznaczając również węzły A-H.
3. Pchnąłem diody LED przez płytkę (na górze węzłów), trzymając długi pin skierowany do góry, więc wiedziałem, do którego pinu wysłać sygnał później. Również wciskanie kołków w dół, aby utrzymać je na miejscu.
4. Przyklej na gorąco diody LED.
5. Umieść przewody żeńskie i męskie na kołkach LED. Na naszych wysokich szpilkach zrobiłem jaśniejsze przewody lub te skierowane do góry.

Krok 3: Deska do krojenia chleba

Sparkfun ma świetny przewodnik dla rejestru przesuwnego i możesz postępować zgodnie z tym dla całego okablowania. Jedyna różnica polega na tym, że diody LED są podłączone długimi kablami połączeniowymi, a nie bezpośrednio do płytki. W przypadku mojego kodu pin 0-7 w rejestrze przesuwnym wyrównaj z A-H na MST.

Krok 4: Kod

Celem kodu jest zmiana jasności diod LED na podstawie wagi węzłów. Na rysunku po prawej pokazuje od wgtA do wgtH. Są to wartości, które możesz zmienić, aby pokazać wagę na określonej diodzie LED. Zmianę jasności osiąga się poprzez:

sr.set(ledA, 255/wgtA*1.1)

Ta linia ustawia diodę LED na maksymalną jasność podzieloną przez wagę razy ilość, aby światło było widoczne. Jasność może następnie spadać wraz ze wzrostem wagi i dzieje się to dla każdej diody LED.

Krok 5: Problemy i przyszłość

Zacząłem ten projekt z czterema niebieskimi diodami LED i czterema zielonymi diodami LED, ale napotkałem problem podczas próby porównania jasności. Naprawiłem to, znajdując jeszcze cztery niebieskie, ale pamiętaj o tym, wybierając diody LED. Muszę również osobno nosić Arduino, płytkę stykową i laptop, więc wykonanie obudowy do przechowywania Arduino i płytki stykowej byłoby świetnym ulepszeniem w przyszłości. Fajnie byłoby również dodać animacje do diod LED, aby pomóc zwizualizować obraną ścieżkę. Ogólnie rzecz biorąc, świetny sposób na pokazanie, jak działają MST i nie mogę się doczekać, kiedy będę z nich więcej korzystać.