我们是上海市同济实验学校六年级的谢腾颉和谢腾毅, 我们的作品主题是“萤火虫基地”, 目标是保护萤火虫。
这次Do your bit活动中,我们学习了“可持续发展”的很多知识,最终选择了保护陆地生物---萤火虫,作为我们的活动主题。
我们两个人对各种昆虫有着非常浓厚的兴趣,读过许多昆虫相关书籍,说起昆虫来我们能够滔滔不绝,大家都说我们是小小昆虫专家。
我们居住在上海市杨浦区的新江湾城,这里每年夏天都可以在河边的树林中看到很多萤火虫。然而,随着周围新建的小区越来越多,萤火虫的数量在逐年减少。 为了保护我们喜欢的萤火虫,我们制作了一个“萤火虫基地”,希望能为保护萤火虫贡献自己的一份力量。
步骤1 研究萤火虫生活环境和生活习性
首先我们在图书馆和网络上查阅了大量萤火虫相关的书籍和资料,了解萤火虫的生活习性,学习保护萤火虫的方法。我们发现中国有不少保护萤火虫的爱心人士,其他国家也有很多保护萤火虫的民间组织。
萤火虫的卵、幼虫、蛹、成虫均能发光,从幼虫到成虫大约10个月的时间,但是在变为成虫后只有7-10天的生命时间。所以在这短短的几天时间里,它们需要完成求偶、交配、产卵等生命活动。
良好的生太环境是萤火虫生存的必要条件,所以对环境的保护和监测是我们的作品功能之一。
下面是我们查看的萤火虫书籍:
步骤2 进行讨论和分析
经过一系列的头脑风暴,我们计划通过Microbit和IO扩展板,制作一个有4个分区的“萤火虫基地”。这个基地可以模拟监测萤火虫的生存环境,为保护萤火虫提供数据支持;同时,还具备萤火虫生存区,为萤火虫提供食物和栖息场所。
A区: 萤火虫生存养殖区, 使用led小灯在晚上闪烁,吸引萤火虫来到养殖区,并放置一些食物给萤火虫。通过编程设置LED灯闪烁的频率,与萤火虫闪烁的频率保持一致,一分钟大约420次。
B区: 环境监测1区,目的是监测萤火虫周围环境的温度、湿度、光线和声音,为保护萤火虫提供环境数据。
C区: 环境保护区,利用一个带有风扇的小电机模拟吹风(或者喷水),改善周围环境。
D区: 环境监测2区, 主要监测周围人类活动和土壤的情况,提醒来到周围的人们保护环境、保护萤火虫。
下面是我们讨论过程中一些的设计草图:
步骤3 电路设计
通过讨论和分析,我们确定了“萤火虫基地”的功能和结构。
下面进行主要的电路设计:
microbit通过读取各个传感器数据,控制A区和C区灯光和电机的启动和停止。
我们设计了两个电源轨道(使用面包板上两边的电源轨道),为整个系统中的所有设备供电。
使用了3个继电器控制A区和C区的led灯和电机。
B区和D区有声音、光线、人体、土壤等传感器(见下图),在后续的制作过程中传感器的位置有相应的调整。
这些传感器的电源都接到电源轨道上,数据输出端接到IO扩展板的引脚上。
步骤4 电路的制作和搭建
先在纸板上画一下大致的位置图, 中间弯曲的部分代表河流。
使用纸杯和纸板制作相关外形。
纸板加上传感器做为“环境监测站”; 纸杯加上led小灯吸引萤火虫的基地;led小灯安装在纸杯的里面,防止led灯特别刺眼。
使用胶枪将杜邦线和传感器固定好。
将做好的传感器和设备放在纸板上看看是否合理。
然后进行电路的搭建和连接,测试各个设备的运行情况,主要是检测接线是否正常。
步骤5 软件的编程和控制
进行最后的调试。
下面来看一下我们的介绍视频:
材料清单
- Microbit X1
- IO扩展板 X1
- 面包板,需要两边的电源轨道 X1
- 声音传感器 X1
- 光线传感器 X1
- 温湿度传感器 X1
- 人体传感器 X1
- 土壤传感器 X1
- 电机带风扇 X1
- led小灯 X6
- 继电器模块 X3
- 杜邦线 X30
- 纸杯 X5
- 充电宝 X1
- usb电源线 X1
罗罗罗2024.10.15
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