Bright Paths (Teaching MST): 5 βήματα

2025 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2025-01-23 14:39

Ο σκοπός του Bright Paths είναι να διδάξει στους μαθητές τα ελάχιστα δέντρα έκτασης (MSTs). Ο κόμβος Α είναι η πηγή και όλοι οι άλλοι κόμβοι έχουν ένα συγκεκριμένο βάρος (κόστος) για να φτάσουν σε αυτούς. Αυτό το διδακτικό βοήθημα δείχνει ότι το κόστος μειώνοντας κάθε κόμβο, ανάλογα με το κόστος σε αυτόν τον κόμβο. Σκοπεύω να μιλήσω για τους κόμβους σαν να είναι καταστήματα που χρειάζονται παραδόσεις και ανάλογα με την πορεία που ακολουθείται, το κόστος του φωτός (βάρος) θα είναι πολύ μεγάλο. Το αποτέλεσμα είναι μια λυχνία LED που είναι είτε αμυδρή είτε σβηστή, ανάλογα με το βάρος. Συνολικά, ένας πολύ καλός τρόπος για να απλοποιηθεί αυτό το πρόβλημα για τους μαθητές. Αυτό το πρόβλημα είναι επίσης γνωστό ως Πρόβλημα του ταξιδιώτη πωλητή.

Βήμα 1: Εργαλεία και αναλώσιμα

Προμήθειες

• Foamcore για να κρατήσετε το MST σας
• Μερικά Jumper Wires για να συνδέσετε το beadboard σας με το MST
• Μερικά Jumper Wires για να συνδέσετε το Arduino με το breadboard
• Οκτώ LED, του ίδιου χρώματος, για να αντιπροσωπεύουν κόμβους
• Οκτώ αντιστάσεις 220ohm για τα LED
• Ένα Arduino για τον έλεγχο των Φωτεινότητας
• A Shift Register για να αποκτήσετε περισσότερες εξόδους PWM

Εργαλεία

• Gun Glue Gun για να συγκρατεί τα LED
• Είδη τέχνης για να σχεδιάσετε το MST
• Υπολογιστής για προγραμματισμό

Βήμα 2: Σχέδιο και LED για το MST

1. Εκτύπωσα ένα από ένα παλιό μου βιβλίο και έκανα τρύπες, μέσα από τους κόμβους της εκτύπωσης, στον πυρήνα αφρού.
2. Σχεδίασα τις άκρες με τα αντίστοιχα βάρη τους στο αφρώδες υλικό επισημαίνοντας επίσης τους κόμβους A-H.
3. Έσπρωξα τα LED μέσα από τον πίνακα (πάνω από τους κόμβους) κρατώντας το μακρύ πείρο στραμμένο προς τα πάνω, οπότε ήξερα σε ποια καρφίτσα θα στείλω το σήμα αργότερα. Επίσης, πιέζοντας τις ακίδες προς τα κάτω για να τις κρατήσετε στη θέση τους.
4. Κόψτε ζεστά τα LED στη θέση τους.
5. Τοποθετήστε τα θηλυκά σε αρσενικά καλώδια στις ακίδες LED. Έκανα πιο ανοιχτόχρωμα καλώδια στις ψηλές καρφίτσες μας, ή αυτές προς τα πάνω.

Βήμα 3: Breadboard

Το Sparkfun έχει έναν εξαιρετικό οδηγό για το μηχάνημα βάρδιας και μπορείτε να το ακολουθήσετε για όλες τις καλωδιώσεις. Η μόνη διαφορά είναι ότι οι λυχνίες LED είναι συνδεδεμένες από τα καλώδια μεγάλου βραχυκυκλωτήρα και όχι απευθείας στην πλακέτα. Για τον κωδικό μου, καρφιτσώστε 0-7 στη σειρά καταχωρητή αλλαγής με A-H στο MST.

Βήμα 4: Κωδικός

Ο σκοπός του κώδικα είναι να αλλάξει τη φωτεινότητα των LED με βάση τα βάρη των κόμβων. Στην εικόνα στα δεξιά, δείχνει το wgtA μέσω wgtH. Αυτές είναι οι τιμές που μπορείτε να αλλάξετε για να δείξετε το βάρος σε μια συγκεκριμένη λυχνία LED. Η αλλαγή στη φωτεινότητα επιτυγχάνεται με:

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

Αυτή η γραμμή ορίζει το led στη μέγιστη φωτεινότητα διαιρούμενο με το βάρος επί το ποσό για να διατηρεί το φως ορατό. Η φωτεινότητα μπορεί στη συνέχεια να μειωθεί καθώς αυξάνεται το βάρος και αυτό γίνεται για κάθε LED.

Βήμα 5: Προβλήματα και μέλλον

Ξεκίνησα αυτό το έργο με τέσσερα μπλε LED και τέσσερα πράσινα LED, αλλά αντιμετώπισα πρόβλημα όταν προσπαθούσα να συγκρίνω φωτεινότητες. Το διόρθωσα βρίσκοντας άλλα τέσσερα μπλε, αλλά απλώς το έχετε κατά νου όταν επιλέγετε LED. Πρέπει επίσης να μεταφέρω το Arduino, το breadboard και το laptop χωριστά, οπότε η δημιουργία ενός περιβλήματος για τη συγκράτηση του Arduino και του breadboard θα ήταν μια μεγάλη μελλοντική βελτίωση. Θα ήταν επίσης ωραίο να προσθέσετε κινούμενα σχέδια στα LED για να απεικονίσετε ποια διαδρομή ακολουθείται. Συνολικά, ένας πολύ καλός τρόπος για να δείξω πώς λειτουργούν τα MST και ανυπομονώ να τα χρησιμοποιήσω περισσότερο.