Rivista #229: “Smart Car con micro:bit”

Tra i contenuti del fascicolo 229 (Ottobre 2018), attualmente in edicola, c’è anche la descrizione del progetto della Piattaforma multifunzione costruita attorno alla scheda didattica micro:bit, una piattaforma che integra un simpatico robot, un kit per chi comincia ed anche una board per sperimentare.

micro:bit è un progetto della BBC finalizzato a sviluppare le capacità logiche e le competenze nel campo della programmazione, tra i ragazzi che frequentano i primi cicli scolastici. Questa iniziativa è stata coronata da successo e diversi produttori hanno sviluppato e commercializzato dispositivi aggiuntivi per ampliare le possibilità offerte dal piccola board.

La Smart Car della YahBoom è una di queste, un set che consente di sperimentare un’ampia gamma di situazioni tipiche di ciò che viene definito “physical computing”.

Tra le opportunità di sperimentazione, per quanto riguarda il micro:bit utilizzato da solo, possiamo elencare:

• la gestione di una matrice LED 5 x 5;
• l’utilizzo di un accelerometro in grado di rilevare e riconoscere diversi tipi di movimento come lo scuotimento, le rotazioni e la caduta libera;
• l’utilizzo di una bussola elettronica in grado di rilevare l’orientamento e la rotazione in gradi rispetto al Nord. Un’ulteriore possibilità potrebbe essere l’utilizzo come rilevatore di metalli (magnetici);
• l’utilizzo di due pulsanti sia singolarmente che premuti in contemporanea;
• l’utilizzo del modulo Bluetooth Smart Technology che permette di connettere il micro:bit con altri dispositivi dotati della stessa tecnologia, come altri micro:bit, PC, smartphone, kit Bluetooth, tablet e fotocamere;

• l’utilizzo del modulo a radio frequenza per la comunicazione tra due o più micro:bit;
• la misura della temperatura ambiente utilizzando il termometro integrato;
• la possibilità di comunicazione via bus I2C ed SPI. L’associazione con la scheda di espansione permette le seguenti funzionalità aggiuntive:
• la comunicazione di comandi per mezzo di un telecomando ad infrarossi;
• la generazione di note e melodie musicali utilizzando il buzzer cablato sulla scheda di espansione;
• la gestione multicolore di due LED RGB da 10 mm;
• la gestione multicolore di ulteriori tre LED RGB;
• sulla scheda sono replicati i pin che fanno riferimento ai bus seriale, I2C ed SPI;
• sulla scheda sono inoltre replicati i pin delle periferiche del micro:bit non utilizzate dalla scheda di espansione. In particolare i pin P4, P5, P6, P7, P10;
• l’alimentazione da batteria agli Ioni di Litio con circuito di ricarica integrato nella scheda di espansione.

Le ulteriori funzionalità sono fruibili in modo ottimale assemblando completamente il kit “robot” che include i motori, le ruote ed il sensore ad ultrasuoni.

In questa configurazione sono accessibili le ulteriori funzionalità:

• il controllo dei motori;
• l’utilizzo dei sensori frontali (agli infrarossi e agli ultrasoni) per il controllo dell’ambiente circostante. Questi permettono di sperimentare funzionalità come evitare ostacoli e seguire oggetti;
• l’utilizzo dei sensori inferiori, agli infrarossi, per programmare un inseguitore di linea.

Infine, come ultima ciliegina, il tutto è controllabile per mezzo di una app per smartphone Android. In alternativa alla app è utilizzabile l’ambiente di sviluppo standard JavaScript Blocks Editor.

COSTRUZIONE DELLA SMART CAR

Il piccolo robot didattico viene fornito in forma di kit parzialmente assemblato. La scheda di espansione è completamente montata mentre gli altri componenti devono essere montati prima dell’utilizzo. In questo modo non è necessario eseguire saldature. Tenete presente che nella confezione della Smart Car, distribuita da Futura Elettronica, è compreso il micro:bit.

La confezione contiene i seguenti componenti:

• 1 x scheda micro:bit;
• 1 x scheda espansione micro:bit;
• 1 x sensore a ultrasuoni con cavo di collegamento;
• 2 x motori;
• 1 x piastra di supporto per il sensore a ultrasuoni;
• 2 x pneumatici;
• 1 x cavo micro usb;
• 1 x controllo remoto a infrarossi;
• 1 x cacciavite;
• 4 x M3*40 colonnine in rame;
• 2 x M2*10 colonnine in rame;
• 2 x supporti sensore ultrasuoni;
• 1 x batteria al litio;
• 1 x manuale di istruzioni;
• 1 x ruotino omnidirezionale;
• 2 x supporti motore;
• viti e dadi

Programmazione e utilizzo

Sono disponibili diversi ambienti per la programmazione del micro:bit, la caratteristica della maggior parte di questi è la loro disponibilità via web, senza necessità di installare software sul proprio PC. Dopo aver caricato nella cache del browser le applet degli ambienti di sviluppo, è possibile scrivere i propri programmi anche in assenza di un collegamento internet. Per i dispositivi mobili, come tablet e smartphone, oltre che gli ambienti web sopra citati sono disponibili anche “app” gratuite scaricabili dagli store dei provider.

Prima di iniziare dobbiamo collegare il micro:bit al nostro PC utilizzando il cavo USB incluso nella confezione. Una volta collegato, micro:bit dovrebbe venire riconosciuto immediatamente come una memoria di massa USB. Nel caso di Windows XP verrà richiesto di installare il relativo driver. Ora collegatevi al sito di riferimento di micro:bit all’indirizzo:

http://microbit.org/

Nella pagina principale cliccate sul pulsante “Let’s Code” e vi troverete nella pagina che elenca i diversi ambienti di programmazione. Per programmare il micro:bit in modo da poter interagire con la scheda di espansione della Smart Car dobbiamo utilizzare l’ambiente di sviluppo Javascript Block Editor, un ambiente di sviluppo a blocchi che si ispira alla soluzione adottata da Scratch.

JAVASCRIPT BLOCK EDITOR

Come Scratch è molto semplice da usare ma non è un giocattolo. Permette di approfondire la programmazione strutturata e la gestione di eventi. Il metodo di composizione di un programma consiste nello scegliere i blocchi che rappresentano le istruzioni, trascinarli nel pannello dell’editor, configurarli nelle parti personalizzabili ed “incastrarli” in modo corretto. In questa operazione si è facilitati dalla forma dei blocchi. I blocchi si connettono solo se sono compatibili e le forme corrispondono. Chiaramente questo meccanismo non garantisce che la logica che si va a realizzare sia formalmente corretta, almeno dal punto di vista sintattico.

Come primo esempio di utilizzo, abbiamo scelto un’applicazione, tra quelle disponibili sul sito di tutoring della Smart Car, che permette di comandare il funzionamento del “robottino” utilizzando il telecomando a infrarossi. Per scaricarla andate al sito http://www.yahboom.com/study_en/Bitbot_EN Scorrete la pagina fino alla Sezione “4 – Robot lessons”. Cliccate sulla voce “9 – Infrared Control”.

Alla fine del download, scollegate il cavo USB e prendete il telecomando. La prima volta dovete togliere la protezione della batteria, altrimenti … niente infrarossi.

Il tasto “1” spegne tutti i LED eventualmente accesi. Il tasto “2”, col disegno della lampadina, accende i LED RGB con luce bianca, I tasti “4” (“+”) e “5” (“-”) permettono di accendere i LED con luce, rispettivamente verde e rossa. I tasti del blocco “2”, permettono di pilotare il movimento dalla Smart Car. Il significato dei tasti è intuibile dai disegni di riferimento. I tasti del blocco “6”, da zero a nove, invece, permettono di presentare sul display a matrice di LED diverse configurazioni di disegni. Accendete la Smart Car con il deviatore di alimentazione. Attendete la partenza del programma e … buon divertimento.

Ovviamente questa è solo la base sulla quale potete iniziare a sperimentare, modificando questo o gli altri programmi di esempio.

L’articolo completo è pubblicato sul numero 229, Ottobre 2018, acquistabile in tutte le edicole.