میکروبیت micro:bit

برد میکروبیت micro:bit

برد آموزشی میکروبیت توسط کمپانی BBC در دو ورژن تولید شد. ورژن ۱ در تاریخ ۱۰ فوریه ۲۰۱۶ و ورژن ۲ در تاریخ ۱۳ اکتبر ۲۰۲۰ معرفی و تولید شده است. برد میکروبیت یک کامپیوتر بسیار کوچک Pocket sized است که با هدف یادگیری کار کردن سخت افزار و نرم افزار با یکدیگر تولید شده است. میکروبیت دارای ال ای دی، کلید، سنسور و پایه های ورودی و خروجی است که قابلیت برنامه نویسی دارد و پس از برنامه پذیری قابلیت ارتباط با دنیا را خواهد داشت. این برد هرکاری را که شما بخواهید از طریق برنامه نویسی برای شما انجام میدهد. روش های مختلفی برای برنامه نویسی برد وجود دارد. با استفاده از Make Code که برنامه نویسی به صورت بلوکی است میتوانید کدنویسی را انجام دهید. روش دوم استفاده از text editor و روش سوم استفاده از Python based text editor است.

بردهای micro:bit bbc چیست؟

بردهای micro:bit bbc یک سیستم توسعه مبتنی بر میکروکنترلر است که برای آموزش برنامه نویسی و الکترونیک طراحی شده است. این بردها دارای صفحه نمایش LED، حسگرهای مختلف شامل حسگر شتاب‌سنج، قطب‌نما، دما و رطوبت، بلوتوث، پورت‌های ورودی و خروجی و دکمه‌های کنترلی هستند که به کمک آن‌ها می‌توان پروژه‌های الکترونیکی ساده تا پیشرفته را پیاده سازی کرد. این بردها برای کاربران سطح مبتدی و متوسط مناسب هستند و با استفاده از زبان‌های برنامه‌نویسی ساده‌ای مانند بلوک‌های کد Blockly و مایکروپایتون، قابل برنامه‌ریزی هستند.

انواع بردهای micro:bit bbc

بردهای micro:bit BBC در دو نوع اصلی تولید می‌شوند:

1- میکروبیت معمولی: این برد دارای 25 پین ورودی/خروجی و 2 دکمه است. می‌تواند به عنوان یک میکروکنترلر برای پروژه‌های الکترونیکی استفاده شود.

2- میکروبیت برد Go: این برد دارای یک نمایشگر LED دو رنگ است که می‌تواند به عنوان یک کنترلر برای پروژه‌های ساده و ابزارهای آموزشی استفاده شود. همچنین، شرکت BBC در همکاری با شرکت‌های دیگر نیز بسته‌های آموزشی مبتنی بر برد micro:bit تولید می‌کند که شامل ادوات الکترونیکی و آموزش‌های برنامه نویسی هستند.

کاربرد بردهای micro:bit bbc

بردهای Micro:bit BBC ابزارهای آموزشی برای کودکان و جوانان هستند که به آنها کمک می کنند تا مهارت های برنامه نویسی را در یک محیط کاربری ساده و دوستانه یاد بگیرند. این بردها به دانش آموزان اجازه می‌دهند تا با برنامه نویسی کوچک و ساده، رفتارهای رباتیکی را تعریف و کنترل کنند، ارتباطات بیسیم را بین دستگاه‌ها برقرار کنند و از حسگرهای مختلف برای جمع آوری داده‌ها استفاده کنند. همچنین، بردهای Micro:bit BBC به عنوان ابزار آموزشی برای درس‌های STEM (علوم، فناوری، مهندسی و ریاضیات) در مدارس و مراکز آموزشی استفاده می شوند. هدف اصلی این بردها ارائه یک راه آسان و کاربر پسند برای آموزش مهارت‌های برنامه نویسی و رباتیک به دانش آموزان است.

زبان برنامه نویس بردهای micro:bit bbc

برد میکروبیت منحصرا برای آموزش زبان برنامه نویسی میکروپایتون طراح شده است. البته به این معنی نیست که از زبان‌های برنامه نویسی میکروکنترلر دیگر پشتیانی نکند. زبان برنامه‌نویسی اصلی برای بردهای micro:bit BBC، میکروپایتون است. البته این برد از زبان‌های برنامه نویسی دیگری مانند جاوا اسکریپت، بلوکلی، C++ و MicroPython هم پشتیبانی می‌کند. با استفاده از زبان‌های مختلف، امکان کار با این برد در پروژه‌های مختلف فراهم می‌شود.

کاربرد بردهای micro:bit bbc در آموزش رباتیک

بردهای micro:bit bbc به عنوان یک ابزار آموزشی بسیار قدرتمند در حوزه رباتیک مورد استفاده قرار می‌گیرند. با استفاده از این بردها، دانش‌آموزان و علاقه‌مندان به رباتیک می‌توانند به سادگی برنامه‌نویسی ربات‌های کوچک و ساده را یاد بگیرند و به تدریج با پیشرفت در مهارت‌های برنامه‌نویسی، به برنامه‌نویسی ربات‌های پیشرفته و پیچیده‌تر نیز بپردازند. همچنین، برای آموزش کاربران در حوزه رباتیک، از انواع افزونه‌ها و سنسورهایی که برای این بردها توسعه داده شده‌اند نیز می‌توان استفاده کرد. به این ترتیب، دانش‌آموزان و علاقه‌مندان به رباتیک با استفاده از این بردها می‌توانند مهارت‌های خود را در زمینه برنامه‌نویسی و ساخت ربات‌های کوچک و پیچیده تقویت کنند.

پایه های pinout برد micro:bit

برد Micro:bit دارای 25 پایه است که در ادامه توضیحاتی راجع به هر پایه نوشته‌ایم.

پایه 1 و2 : پایه های VCC تغذیه مثبت

پایه 3 و 4: پایه های GND زمین

پایه 5 تا 12: پایه های دیجیتال I/O قابل استفاده به عنوان ورودی و خروجی دیجیتال

پایه 0 : پایه‌های دیجیتال I/O قابل استفاده به عنوان ورودی و خروجی دیجیتال، همچنین به عنوان یک ورودی آنالوگ نیز استفاده می‌شود.

پایه A1: پایه ورودی آنالوگ

پایه A2: پایه ورودی آنالوگ

پایه 13 تا 16: پایه‌های ورودی آنالوگ

پایه 19: پایه SDA برای ارتباط با دستگاه‌های I2C

پایه 20: پایه SCL برای ارتباط با دستگاه‌های I2C

پایه 17: پایه تغییر وضعیت ارتباط با نوری PIN معمولی / PIN PWM

پایه 18: پایه تغییر وضعیت ارتباط با نوری PIN معمولی / PIN PWM

به همراه برد micro:bit چه اقلامی باید بخریم؟

مانند هر میکروکنترلر دیگری، برای راه اندازی و اجرای پروژه‌های مختلف به یک سری ملزومات جانبی نیاز دارید. برای استفاده از برد micro:bit، باید اقلام زیر را تهیه کنید.

کابل USB: برای اتصال برد به کامپیوتر و شارژ کردن باتری

باتری: برای تغذیه برد

سنسورها و ماژول‌ها: می‌توانید سنسورها و ماژول‌های مختلفی را با برد micro:bit استفاده کنید، مانند سنسور دما، سنسور رطوبت، سنسور حرکتی، ماژول نمایشگر OLED و غیره

کیت رباتیک: با استفاده از کیت رباتیک، می‌توانید ربات‌های مختلفی را با برد micro:bit طراحی کنید و کنترل کنید.

شیلد تبدیل GPIO: با استفاده از شیلد تبدیل پایه‌های GPIO می‌توانید برد micro:bit را به سایر قطعات الکترونیکی متصل کنید.

لازم به ذکر است که برای شروع کار با برد micro:bit، کابل USB و باتری کافی هستند و می‌توانید به تدریج اقلام دیگر را تهیه کنید.

کتابخانه های برد micro:bit 

برد micro:bit از زبان برنامه نویسی میکروپایتون MicroPython پشتیبانی می‌کند. برای استفاده از برد micro:bit با زبان برنامه نویسی مایکروپایتون، می توانید از کتابخانه‌های موجود استفاده کنید. بعضی از کتابخانه های مهم برای برد micro:bit به شرح زیر هستند.

microbit: کتابخانه اصلی برای برد micro:bit که دسترسی به سنسورها، LED ها، دکمه ها و ماژول های ارتباطی را فراهم می کند.

radio: کتابخانه برای ارتباط بین دو برد micro:bit از طریق ماژول رادیویی

music: کتابخانه برای ایجاد موسیقی با استفاده از بلندگوی برد micro:bit

neopixel: کتابخانه برای کنترل LED های RGB مبتنی بر WS2812B

gesture: کتابخانه برای تشخیص حرکات دست با استفاده از سنسور شتاب سنج

speech: کتابخانه برای تشخیص و تولید گفتار

این کتابخانه‌ها و بسیاری دیگر از کتابخانه‌های موجود را می‌توانید از سایت رسمی برد micro:bit در آدرس https://microbit.org/code/ مشاهده و دانلود کنید.

کتابخانه‌های برد micro:bit در آردوینو

برای استفاده از برد micro:bit در محیط آردوینو، باید از کتابخانه‌هایی استفاده کرد که برای این منظور ساخته شده‌اند. در زیر چند کتابخانه برای برد micro:bit در آردوینو آورده شده است. 

MicrobitKit: یک کتابخانه کامل برای کار با برد micro:bit در آردوینو است که شامل توابعی برای دسترسی به پایه‌ها، افزایش صدا، روشن کردن و خاموش کردن LED ها، استفاده از سروو موتور و بسیاری دیگر از ویژگی های برد micro:bit است.

BBCmicrobit: یک کتابخانه ساده برای برد micro:bit در آردوینو است که امکان دسترسی به پایه‌ها، خواندن و نوشتن اطلاعات در پایه‌ها، کار با LED ها و دسترسی به سنسورهای درون برد را فراهم می کند.

MicroBitSerial: یک کتابخانه کاربردی برای برقراری ارتباط سریال بین برد micro:bit و آردوینو است. این کتابخانه برای ارسال دستورات به برد micro:bit از طریق پورت سریال استفاده می شود.

MicroBitBLE: یک کتابخانه کاربردی برای اتصال و کنترل برد micro:bit از طریق Bluetooth Low Energy است. با استفاده از این کتابخانه می توانید برد micro:bit را از راه دور از طریق دستگاه های دیگری که دارای اتصال BLE هستند کنترل کنید.

MicroBitKeyboard: یک کتابخانه کاربردی برای استفاده از برد micro:bit به عنوان کیبورد در سیستم های کامپیوتری است. با استفاده از این کتابخانه می توانید برد micro:bit را به عنوان یک کیبورد خارجی به سیستم های کامپیوتری متصل کنید و از طریق آن کنترل هایی را انجام دهید.

کار با برد micro:bit در اسکرچ

برد micro:bit می‌تواند به‌عنوان یک دستگاه ورودی/خروجی برای برنامه‌های اسکرچ استفاده شود. برای استفاده از برد micro:bit در اسکرچ، بهتر است پس از نصب نرم‌افزار مربوطه، کتابخانه micro:bit در اسکرچ نصب شود. برای نصب این کتابخانه به مراحل زیر عمل کنید:

ابتدا به وب‌سایت اسکرچ به آدرس https://scratch.mit.edu/ بروید.

در بخش «Create» گزینه «Start Creating» را انتخاب کنید.

از بالای صفحه در بخش «Scratch 3.0» گزینه «Extensions» را انتخاب کنید.

در لیست کناری، بر روی گزینه «Add Extension» کلیک کنید.

در پنجره باز شده، به دنبال «micro:bit» بگردید و بر روی آن کلیک کنید.

پس از بارگذاری کتابخانه، برد micro:bit با اتصال به کامپیوتر به‌عنوان یک دستگاه متصل شده و در لیست دستگاه‌های موجود قرار می‌گیرد.

اکنون می‌توانید با استفاده از بلوک‌های مربوط به برد micro:bit در اسکرچ، برنامه‌های مختلفی را برای برد micro:bit بنویسید.

استفاده از micro:bit در اینترنت اشیا 

برای استفاده از برد Micro:bit در اینترنت اشیا، ابتدا باید برای آن یک ماژول بلوتوث مثل HM-10 یا HC-05 اضافه کنید. سپس با استفاده از کتابخانه های مربوطه، برنامه هایی بنویسید که برای ارتباط با دستگاه های دیگر از پروتکل بلوتوث استفاده می کنند.

یکی از کاربردهایی که می توانید با استفاده از Micro:bit در اینترنت اشیا انجام دهید، کنترل دستگاه هایی است که دارای ورودی های دیجیتال هستند، مانند چراغ های خانگی یا دستگاه های صوتی. به این منظور، می توانید کدی برای Micro:bit بنویسید که وضعیت دکمه های آن را بررسی کند و از طریق پروتکل بلوتوث، دستگاه های دیگر را کنترل کند.

همچنین می توانید با استفاده از Micro:bit و ماژول بلوتوث، داده های محیطی را برداشت کنید و این داده ها را به یک برنامه کاربردی یا وب سرویس ارسال کنید تا آن داده ها در دسترس دیگران قرار گیرند. به عنوان مثال، می توانید دما و رطوبت هوا را با استفاده از سنسورهای موجود در Micro:bit اندازه گیری کنید و آن ها را به یک سرویس آنلاین مثل ThingSpeak ارسال کنید تا کاربران دیگر به اطلاعات محیطی دسترسی داشته باشند.

 آموزش‌ها و پروژه‌های میکروبیت

در وب سایت دیجی اسپارک مجموعه آموزش قدم به قدم کار با برد میکروبیت micro:bit منتشر شده است. به این معنی است که پس از خرید بردهای micro:bit BBC میتوانید از این آموزش‌ها به زبان فارسی استفاده کنید. همچنین زیر نظر کارشناسان فنی سوالاتی که برایتان بوجود می‌آید را پیگیری و رفع کنید. لینک آموزش‌های میکروبیت