Svetlé cesty (výučba MST): 5 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Cieľom Svetlých ciest je naučiť študentov o minimálnych stromoch (Spanning Trees). Uzol A je zdrojom a všetky ostatné uzly majú určitú váhu (náklady), aby sa k nim dostali. Táto učebná pomôcka ukazuje tieto náklady stmievaním každého uzla v závislosti od nákladov na daný uzol. Mám v pláne hovoriť o uzloch, ako keby išlo o obchody, ktoré potrebujú dodávky, a v závislosti od zvolenej cesty budú náklady na svetlo (hmotnosť) príliš vysoké. Výsledkom je LED dióda, ktorá je v závislosti od hmotnosti buď zhasnutá alebo zhasnutá. Celkovo je to skvelý spôsob, ako tento problém pre študentov zjednodušiť. Tento problém je známy aj ako problém cestujúceho predavača.

Krok 1: Nástroje a spotrebný materiál

Zásoby

• Penové jadro na držanie MST
• Niektoré prepojovacie vodiče na pripojenie vášho beadboardu k MST
• Niektoré prepojovacie vodiče na pripojenie Arduina k doske na chlieb
• Osem LED diód rovnakej farby na znázornenie uzlov
• Osem 220 ohmových rezistorov pre LED diódy
• Arduino na ovládanie jasov
• Posunutý register na získanie ďalších výstupov PWM

Nástroje

• Horúca lepiaca pištoľ na uchytenie diód LED
• Umelecké potreby na kreslenie MST
• Počítač na programovanie

Krok 2: Kreslenie a diódy LED pre MST

1. Vytlačil som jeden zo starej učebnice a vypichol diery cez uzly na výtlačku na penové jadro.
2. Okraje som nakreslil príslušnými závažiami na penové jadro a označil uzly A-H.
3. Pretlačil som diódy LED cez dosku (na vrchole uzlov) tak, aby dlhý kolík smeroval nahor, aby som vedel, na ktorý kolík pošlem signál neskôr. Tiež zatlačením kolíkov nadol, aby držali na mieste.
4. Horúce lepidlo LED na mieste.
5. Na kolíky LED vložte ženský až mužský vodič. Urobil som svetlejšie farebné drôty na našich vysokých kolíkoch alebo na tých, ktoré smerujú nahor.

Krok 3: Breadboard

Sparkfun má skvelého sprievodcu posuvným registrom a týmto sa môžete riadiť pri všetkých rozvodoch. Jediným rozdielom je, že diódy LED sú zapojené dlhými prepojovacími káblami, nie priamo k doske. Pre môj kód je kolík 0-7 na posuvnom registri v súlade s A-H na MST.

Krok 4: Kód

Účelom kódu je zmeniť jas LED diód na základe hmotnosti uzlov. Na obrázku vpravo ukazuje wgtA až wgtH. Toto sú hodnoty, ktoré môžete zmeniť, aby sa na určitej dióde LED zobrazila hmotnosť. Zmena jasu sa dosiahne:

sr.set (ledA, 255/wgtA*1,1)

Tento riadok nastavuje led na maximálny jas delený hmotnosťou krát množstvo, aby bolo svetlo viditeľné. Jas môže potom klesať so zvyšujúcou sa hmotnosťou a robí sa to pre každú LED diódu.

Krok 5: Problémy a budúcnosť

Začal som s týmto projektom so štyrmi modrými LED a štyrmi zelenými LED, ale pri porovnávaní jasov som narazil na problém. Opravil som to nájdením ďalších štyroch modrých, ale pri výbere LED diód na to pamätajte. Tiež musím prenášať Arduino, nepájivú dosku a prenosný počítač oddelene, takže vytvorenie puzdra na uloženie Arduina a nepájivej dosky by bolo veľkým zlepšením do budúcnosti. Bolo by tiež skvelé pridať do LED diódy animácie, ktoré by vám pomohli vizualizovať, ktorou cestou sa uberáte. Celkovo je to úžasný spôsob, ako ukázať, ako MST fungujú, a teším sa, že ho ešte viac budem používať.