开源硬件项目案例
掌控板课件
目录 CONTENT
• 掌控板简介 • 掌控板的硬件组成 • 掌控板的软件编程 • 掌控板的使用教程 • 掌控板的案例展示 • 掌控板的未来发展
01
掌控板简介
掌控板的定义
01
掌控板是一种基于Arduino平台 的开源硬件，旨在为教育领域提 供易于使用且功能强大的工具。
02
它集成了多种传感器和执行器， 可以用于各种创意项目和实验。
机器人编程
编程基础
教授学生基础的编程概念，如变量、循环和条件 语句等。
硬件控制
通过掌控板实现对机器人硬件的控制，如电机、 传感器和执行器等。
创意设计
鼓励学生发挥想象力，设计和制作具有个性化和 实用性的机器人项目。
教育领域应用
科学教育
在科学实验中引入掌控板，帮助学生理解物理、化学和生物等学 科知识。
创意项目
掌控板可以用于各种创意 项目，如智能家居、机器 人、互动艺术等。
物联网应用
掌控板可以作为物联网应 用的控制器，与其他智能 设备进行连接和控制。
02
掌控板的硬件组成
主控板
主控板是掌控板的核心部分，负 责处理输入信号、控制输出信号
以及与其他模块进行通信。
主控板通常采用微控制器作为主 要芯片，具有丰富的外设接口， 如UART、SPI、I2C等，方便与
掌控板的特点
01
02
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易于使用
掌控板具有直观的图形化 编程界面，使得编程变得 简单易懂，适合初学者使 用。
功能强大
掌控板具有丰富的传感器 和执行器，可以完成各种 复杂的任务和实验。
开源硬件
掌控板的设计和源代码都 是开源的，用户可以根据 自己的需求进行定制和扩 展。
Mixly开源项目设计11：编程与3D打印结合制作互动古瓷瓶
技术与应用tougao1@71JAN 2017 NO.01Mixly 开源项目设计11：编程与3D 打印结合制作互动古瓷瓶贺凯强 北京师范大学吴俊杰 北京景山学校信息技术实验交互设计（Interaction Design）是指两个或多个互动的个体之间交流的内容和结构，使之互相配合，共同达成某种目的。
交互设计旨在努力创建一种人与产品良好互动的关系，如果教师将这种理念渗透到信息技术课堂上，促使学生与软硬件之间形成互动，可极大地激发学生的创造性与学习的主动性。
运用上述理念，我们编辑了交互性强的程序，之所以选择中国传统文化的代表——瓷瓶作为主题，旨在让制作者体验瓷器的制作过程，进而发现瓷器背后的文化与美。
瓷器，是中国古代人民手工制作的代表之作，是技术与艺术融合的典范。
经过与中国传统文化上千年的融合，瓷器逐渐成为传统文化的要素。
其以自身的独特之美，诠释着中国传统文化的发展与演进。
本文中，我们将图形化编程与3D 打印相结合，想制作一件古代瓷器——柳叶瓶（柳叶瓶为清代康熙官窑独特器形之一，如图1。
侈口，细颈，敛腹修长，卧足。
器形曲折多姿，隽秀典雅，若悬垂的柳叶，又似亭亭玉立的美人，故又有“美人肩”之称）。
● 制作要制作柳叶瓶模型，首先需要制作柳叶瓶的黑色二维平面图。
获得平面图的方法有很多，本文采用软件与硬件互动的方式来制作。
软件使用Labplus图形化编程软件，硬件使用盛思Scratch实验箱1.1版。
使用软件画出一条线段作为瓷瓶的最基本的元素，编辑程序使得实验箱滑杆可以控制这条线的长短。
程序运行后，线段X坐标不变，Y坐标匀速增加。
在这一过程中，移动滑杆控制线段长短，将会同时通过“图章”留下印记。
线动成面后，就实现了最终的模型。
具体制作过程如下。
在软件的造型界面中，画出最基本的元素，即一条线段。
这条线段成为程序里的角色。
设置线段的粗细和颜色——黑色（如图2）。
之后单击“线段”，在画板的正中央画一条长度适中的线段（如图3）。
开源硬件知识点总结
开源硬件知识点总结随着信息技术的不断发展，开源硬件成为了越来越多人关注的话题。
开源硬件是指硬件设计和制造信息是公开的，任何人都可以进行修改和再制造。
相比于传统的闭源硬件，开源硬件具有更高的透明度和可定制性，并且可以减少对知识产权的依赖，促进技术的快速发展。
本文将对开源硬件的相关知识点进行总结，以帮助读者更好地了解开源硬件的概念、发展历程、应用案例和未来发展趋势。
概念开源硬件是指硬件设计和制造信息是公开且可自由访问、使用、修改和分发的硬件。
在开源硬件的模式下，硬件设计的资料和规格都是公开的，任何人都可以根据这些资料进行修改和再制造。
开源硬件通常使用开放的硬件描述语言（如Verilog或VHDL）进行设计，使用开源的EDA工具进行仿真和布局布线，使用开源的编程器件进行编程。
开源硬件的设计过程是透明的，任何人都可以参与其中并提出改进建议。
开源硬件的核心概念是共享和开放，其目的是促进技术的快速发展和推动创新。
发展历程开源硬件的发展可以追溯到20世纪70年代，当时的一些计算机爱好者开始将个人计算机的设计信息公开，从而带动了个人计算机革命。
随着互联网的普及和开源软件运动的兴起，人们开始意识到开源模式可以应用于硬件领域。
2007年，美国麻省理工学院创造实验室的几位学生首次提出了开源硬件的概念，并发布了第一个开源硬件项目Arduino。
Arduino是一个基于开源硬件和软件的简单易用的电子原型平台，它的出现开创了开源硬件的先河。
此后，开源硬件得到了越来越多人的关注和支持，成为了信息技术领域的一个重要发展方向。
应用案例开源硬件在各个领域都有着广泛的应用，下面我们将介绍几个典型的开源硬件应用案例。
1. 3D打印3D打印是一种快速成型技术，利用计算机辅助设计软件将数字模型切片，并通过3D打印机逐层堆积材料，最终形成实体模型。
开源硬件在3D打印领域有着重要的地位，RepRap是一个典型的开源3D打印机项目，它的设计文件和源代码都是公开的，任何人都可以基于RepRap进行修改和再制造。
2.1 了解开源文化——参与开源社区 课件
2-1
了解开源文化
学习目标 1.认识鱼菜共生开源系统及其组成； 2.了解开源与开源文化；
2-1
P38
了解开源文化
1.同学们，你们知道鱼菜共生是如何
实现的吗？
2-1 了解开源文化
P39 一、鱼菜共生
鱼菜共生是一种新型的复合耕作技 术。简单地说，鱼菜共生是指在同 一个以水贯通循环的系统中，结合 水产养殖和水耕栽培两种技术，进 行鱼类养殖和蔬菜种植，如图所示 。
2-1 了解开源文化
2-1 了解开源文化
本节课的项目你 完成了多少呢？
第2单元鱼菜共生开源系统——系统 的反馈与优化
项目重点
1.了解鱼菜共生系统循环。 2.学用鱼菜共生项目相关的软硬件。 3.实现鱼菜共生项目功能。 4.探究影响鱼菜共生开源系统的环境因素。
项目难点
1. 项目设计方案的生成。 2. 实现鱼菜共生项目功能。
单元
目录
CCOONNTTEENNTTSS
2-1 2-2
2-3 2-4
搭建鱼菜共生开源系统——把反馈引入 控制系统
活动一：《查找鱼菜共生开源系统所需的输入与输出 模块》 活动二：《请同学们完成鱼菜共生开源系统项目的程 序编写，并搭建鱼菜共生开源系统项目的硬件设备系 统，连接主控板与计算机，并单击软件中的刷入，将 程序刷在主控板中，运行并查看程序效果》
鱼菜共生 了解开源文化
P40 一、鱼菜共生
软硬件结合可以实现鱼菜共生开源系 统智能化控制。为节省劳动力和能源 的消耗，硬件设备可以不断升级。例 如采用可采集数据(温度、湿度、pH 等) 的硬件、自动照明、自动投喂等硬件 设备，来辅助系统的运作和人们的管 理，如下图所示。
创客教育技术课堂案例(3篇)
第1篇一、背景随着科技的飞速发展，创客教育作为一种新兴的教育模式，越来越受到教育界的关注。
创客教育强调学生的动手实践能力、创新思维和问题解决能力的培养。
本文将以一个基于Arduino的智能温室控制系统为例，探讨如何将创客教育理念融入技术课堂，培养学生的综合素养。
二、案例概述本案例以初中信息技术课程为载体，通过引入Arduino开源硬件平台，让学生设计和制作一个智能温室控制系统。
该系统可以实时监测温室内的温度、湿度、光照等环境参数，并根据预设条件自动调节通风、灌溉等设备，以确保植物生长环境的稳定。
三、教学目标1. 知识与技能目标：- 掌握Arduino编程基础，包括变量、函数、控制语句等。
- 熟悉Arduino硬件结构，了解传感器和执行器的使用方法。
- 学会使用Arduino开发环境，编写和调试程序。
2. 过程与方法目标：- 通过小组合作，培养学生的团队协作能力。
- 通过实践操作，提高学生的动手实践能力。
- 通过问题解决，培养学生的创新思维和问题解决能力。
3. 情感态度与价值观目标：- 激发学生对科学技术的兴趣，培养学生积极探索的精神。
- 增强学生的环保意识，培养学生的社会责任感。
四、教学过程1. 导入教师通过展示植物生长的图片和视频，引导学生思考植物生长所需的环境条件，引出温室控制系统的话题。
2. 知识讲解教师讲解Arduino编程基础，包括变量、函数、控制语句等，并介绍Arduino硬件结构、传感器和执行器的使用方法。
3. 任务分配将学生分成若干小组，每组负责设计一个温室控制系统的子模块，如温度监测、湿度监测、光照监测、通风控制、灌溉控制等。
4. 实践操作各小组按照任务分配，进行实践操作。
教师巡回指导，解答学生疑问。
5. 程序编写学生使用Arduino开发环境编写程序，实现各个子模块的功能。
6. 系统集成各小组将各自设计的子模块进行集成，形成一个完整的智能温室控制系统。
7. 测试与调试学生对系统进行测试，发现问题并及时调试。
初中开源硬件设备教案
初中开源硬件设备教案一、教学目标1. 让学生了解开源硬件的概念、特点和应用领域。
2. 培养学生动手操作能力和创新能力。
3. 培养学生团队合作精神和分享意识。
二、教学内容1. 开源硬件的概念：开源硬件是指一种允许任何人使用、修改、研究、重新设计和分享硬件的设计理念。
2. 开源硬件的特点：自由度高、可定制性强、成本低廉、兼容性强等。
3. 开源硬件的应用领域：机器人、智能家居、物联网、教育等。
4. 常见的开源硬件平台：Arduino、Raspberry Pi、Microbit等。
5. 开源硬件项目案例介绍：如OpenCV、OpenFR、OpenMoko等。
三、教学过程1. 导入：通过展示一些常见的开源硬件设备，如Arduino、Raspberry Pi等，引发学生的好奇心，激发学习兴趣。
2. 讲解：为学生讲解开源硬件的概念、特点和应用领域，让学生了解开源硬件的基本知识。
3. 实践：引导学生动手操作，搭建简单的开源硬件项目，如Arduino控制LED灯、Raspberry Pi搭建简易网站等。
4. 分享：鼓励学生分享自己的成果，培养团队合作精神和分享意识。
5. 讨论：组织学生讨论开源硬件在现实生活中的应用，激发学生的创新思维。
6. 总结：对本节课的内容进行总结，强调开源硬件的重要性和价值。
四、教学评价1. 学生动手操作能力：通过实践环节，评价学生在开源硬件设备搭建过程中的表现。
2. 学生创新能力：通过讨论环节，评价学生在开源硬件应用领域的创新思维。
3. 学生团队合作精神：通过分享环节，评价学生在团队合作中的表现。
4. 学生知识掌握程度：通过课堂提问和课后作业，评价学生对开源硬件知识的掌握情况。
总之，开源硬件教学不仅能提高学生的动手操作能力和创新能力，还能培养学生的团队合作精神和分享意识。
在教学过程中，教师应关注学生的个体差异，因材施教，激发学生的学习兴趣，引导他们主动探索、积极实践。
通过本节课的学习，让学生认识到开源硬件的魅力，为今后的学习和创新奠定基础。
创客教育的成功案例(2篇)
第1篇1. 上海交通大学创客空间：上海交通大学创客空间是一个集学习、创新、实践于一体的综合性创客空间。
在这里，学生可以接触到最新的科技产品，如3D打印机、激光切割机等。
通过项目制学习，学生们不仅掌握了多种技能，还成功研发出多款创新产品，如智能机器人、智能手表等。
2. 深圳中学创客实验室：深圳中学创客实验室是一个旨在培养学生的创新精神和实践能力的教育平台。
实验室为学生提供了丰富的设备和资源，如3D打印机、Arduino开发板等。
在实验室里，学生们完成了多个有趣的项目，如智能植物监测系统、无人机等。
3. 清华大学创客教育中心：清华大学创客教育中心致力于培养学生的创新精神和实践能力。
中心通过举办各类创客活动、比赛，为学生提供了展示才华的舞台。
在这里，学生们成功研发出多个具有创新性的项目，如智能眼镜、无人驾驶小车等。
4. 美国圣约瑟夫小学：美国圣约瑟夫小学的创客教育项目旨在培养学生的创新思维和实践能力。
学校通过开设创客课程，让学生们接触并学习编程、电子、机械等多种技能。
在创客教育的影响下，学生们成功研发出多个具有实用价值的项目，如智能机器人、环保装置等。
5. 中国香港科技大学创客教育中心：香港科技大学创客教育中心是一个集教学、研究、实践于一体的综合性创客空间。
在这里，学生们可以接触到前沿的科技产品，如3D打印机、激光切割机等。
通过项目制学习，学生们不仅掌握了多种技能，还成功研发出多款创新产品，如智能医疗设备、节能环保装置等。
这些成功案例表明，创客教育在培养学生的创新精神和实践能力方面具有显著效果。
通过提供丰富的资源和设备，创客教育有助于激发学生的潜能，培养未来社会的创新人才。
第2篇1. Arduino在学校的应用：- 案例：在美国的一些学校，Arduino编程板被用作教学工具，让学生通过编程来控制电路和设备。
例如，学生们可以制作智能温控器、环境监测器等，这些项目不仅增强了学生的编程技能，还提高了他们的问题解决能力。
科技创新工作中的风险案例
科技创新工作中的风险案例一、软件开发项目的风险。
1. 需求变更的“无底洞”有个小型创业公司接了一个给当地一家连锁超市开发库存管理系统的活儿。
一开始，大家都觉得需求挺明确的，就是管理商品的入库、出库和库存盘点。
开发团队热火朝天地干起来了。
结果呢，超市老板突然说：“我还想在这个系统里能看到每个商品的销售趋势分析，这样我能更好地决定进货量。
”开发团队只能停下来，重新规划功能模块。
这就像你在盖房子，都盖一半了，甲方突然说：“我想要再加个地下室。
”然后没过多久，超市老板又觉得系统应该能和他的财务软件对接，方便他核算成本。
这又得重新调整数据接口和安全设置等好多东西。
最后这个项目原本计划三个月完成，拖了半年还没彻底完工，成本也超支了好多，因为开发团队得不断加班加点去适应这些新需求。
2. 技术选型的“死胡同”我认识的一个团队想要开发一款超炫酷的虚拟现实（VR）社交应用。
他们一开始觉得用一种新出的、号称很高效的开源3D建模引擎来构建虚拟场景会很棒。
可是随着开发深入，发现这个引擎虽然新，但是文档特别少，遇到问题都找不到合适的解决办法。
而且这个引擎和他们选择的VR设备兼容性也不好，经常出现画面闪烁、人物模型扭曲的情况。
这就好比你想做一道美味的蛋糕，选了一种看起来很奇特的面粉，结果发现这个面粉吸水性和发酵性都很奇怪，你又不知道怎么调整，最后做出来的蛋糕又硬又难吃。
这个团队最后不得不放弃这个引擎，重新选择一个成熟的、但是可能没那么“时髦”的引擎，这就导致项目进度大大延误，前期投入的很多资源也打了水漂。
二、硬件创新的风险。
1. 供应链的“断链危机”有个科技公司打算推出一款新型的智能手表，它的独特之处在于超轻薄的电池，可以让手表续航很长时间。
他们找到了一家小供应商提供这种特殊电池的关键材料。
结果呢，这个小供应商突然因为环保不达标被当地政府责令停产整顿。
这可把科技公司急坏了，就像你正在做饭，突然发现盐没了，而且附近的商店都断货了。
freecad案例
freecad案例
FreeCAD是一个开源的通用参数化3D CAD模型软件。
它可以用
于建模实体、装配、模拟、渲染和制造。
下面我将从不同角度介绍
一些FreeCAD的案例。
1. 工程设计，FreeCAD广泛用于工程设计领域，例如机械工程
师可以使用FreeCAD来设计零部件和装配件，进行强度分析和模拟
等工作。
比如，设计一个机械零件的三维模型，进行装配和运动仿真，以及进行应力分析等工作。
2. 3D打印，FreeCAD也被广泛应用于3D打印领域，用户可以
使用FreeCAD来设计3D打印模型，并将其导出为STL文件进行打印。
比如，设计一个个性化的饰品或者小零件，然后通过3D打印机打印
出来。
3. 教育和学习，FreeCAD也被用于教育和学习领域，学生和教
师可以使用FreeCAD来进行课程设计、学习建模和设计等工作。
比如，学生可以通过FreeCAD学习建模技术，进行课程设计和实践。
4. 开源项目，FreeCAD作为开源软件，被广泛应用于各种开源
项目中，例如开源机器人、开源硬件等。
用户可以使用FreeCAD来
设计和开发开源硬件项目，促进开源社区的发展。
总的来说，FreeCAD作为一款开源的通用参数化3D CAD模型软件，被广泛应用于工程设计、3D打印、教育学习和开源项目等领域。
它提供了丰富的建模工具和功能，适合不同领域的用户进行各种设
计和建模工作。
希望以上介绍能够帮助你更全面地了解FreeCAD的
应用案例。
pinpong：让开源硬件的编程更加简单
pinpong：让开源硬件的编程更加简单作者：***来源：《中国信息技术教育》2020年第17期涉及學科：技术、工程开源硬件的出现，让中小学的编程教育不再限制在虚拟世界，开始与物理世界互动。
从Arduino、树莓派和pcDuino到拿铁熊猫，各种品牌的开源硬件不断涌现，推动了我国创客教育和STEM教育的发展。
2016年，因为高中信息技术教材选择了Python语言，于是micro：bit、掌控板和虚谷号快速崛起，成为当前中小学创客教育的重要选择之一。
开源硬件的快速发展，给中小学教师带来了更多的选择，但同时也带来了新的麻烦。
因为不同的开源硬件采用的芯片不同，其支持的编程语言和编程工具也各不相同，甚至连引脚的编号、运行的电压和支持的扩展模块也不同。
选择Arduino、micro：bit还是掌控板（如图1）？一些刚刚入门的教师难免会陷入选择恐惧。
有没有一种编程语言，用统一的编程规范来控制不同的开源硬件？这道看似无解的难题，随着pinpong库的出现，让我们看到了曙光。
pinpong的原理和设计理念pinpong库是一个基于Firmata协议开发的Python硬件控制库。
2020年春，当虚谷计划组委会的一线教师们提出相关需求时，上海DFRobot的创客们欣然承担了开发任务。
历经三个多月的时间，他们推出了测试版，得到广大教师和专家的好评。
目前pinpong的最新版本为0.3。
1. pinpong的原理pinpong是如何做到用统一的语言控制不同的硬件？其原理是给开源硬件烧录一个特定的固件，使开源硬件可以通过串口与电脑通信，执行各种命令。
这个特定的库也是一个广泛流行的开源通信协议，名字叫做Firmata。
pinpong库的名称由“Pin”和“Pong”组成，“Pin”指引脚，“pinpong”为“乒乓球”的谐音，指信号的往复（如下页图2）。
目前pinpong库支持Arduino、掌控板、micro：bit等开源硬件，同时支持虚谷号、树莓派和拿铁熊猫等。
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开源硬件项目案例
开源硬件项目是指将硬件设计图纸、原理图、电路板布局文件以及相关软件等开放给公众的项目。
这些项目可以被任何人自由地使用、修改和分发，从而促进了硬件创新和知识共享。
下面列举了一些知名的开源硬件项目案例。
1. Arduino（阿尔迪诺）
Arduino是一个开源的电子原型平台，由意大利的一家公司开发。
它使用简单的硬件和软件，使非专业开发人员能够快速创建各种互动项目。
Arduino的开源性质使得用户可以自由地修改和分享自己的设计，进一步推动了创新。
2. Raspberry Pi（树莓派）
Raspberry Pi是一款基于Linux系统的开源单板电脑，由英国的一家组织推出。
它的目标是促进学校教育和普及计算机科学。
Raspberry Pi的开源性使得用户可以根据自己的需求进行修改和定制，从而实现各种创意项目。
3. OpenROV（开放式远程操作水下机器人）
OpenROV是一个开源的水下机器人项目，由美国的一家公司发起。
它的目标是提供一个低成本的水下探索工具，使任何人都能够探索水下世界。
OpenROV的开源设计使得用户可以根据自己的需求进行改进和定制，从而实现更多功能。
4. RepRap（自复制3D打印机）
RepRap是一个开源的3D打印机项目，由英国的一家公司发起。
它的目标是提供一个可以自我复制的3D打印机，使用户能够以较低的成本制造自己的打印机。
RepRap的开源性质使得用户可以自由地修改和改进设计，从而推动了3D打印技术的发展。
5. BeagleBone（比格骨）
BeagleBone是一个开源的嵌入式开发板，由美国的一家公司推出。
它具有较高的性能和灵活性，可用于各种嵌入式系统开发。
BeagleBone的开源性质使得用户可以自由地修改和定制硬件和软件，从而满足不同的应用需求。
6. OpenBCI（开放式脑机接口）
OpenBCI是一个开源的脑机接口项目，由美国的一家公司发起。
它的目标是提供一个低成本的脑机接口设备，使人们能够通过大脑信号控制计算机和其他设备。
OpenBCI的开源设计使得用户可以自由地修改和改进设备，从而实现更多功能和应用。
7. OpenSprinkler（开源灌溉控制器）
OpenSprinkler是一个开源的自动灌溉控制器项目，由美国的一家公司发起。
它的目标是提供一个低成本的智能灌溉系统，使用户能够根据需要控制灌溉时间和水量。
OpenSprinkler的开源性质使得用户可以自由地定制和改进控制器，从而满足不同的灌溉需求。
8. OpenMV（开源机器视觉模块）
OpenMV是一个开源的机器视觉模块项目，由美国的一家公司发起。
它的目标是提供一个低成本的机器视觉解决方案，使用户能够轻松地实现各种视觉应用。
OpenMV的开源设计使得用户可以自由地修改和改进模块，从而实现更多功能和应用。
9. OpenWrt（开源路由器固件）
OpenWrt是一个开源的路由器固件项目，由全球的开发者社区维护。
它的目标是提供一个灵活、可定制的路由器操作系统，使用户能够自由地配置和管理网络。
OpenWrt的开源性质使得用户可以自由地修改和定制固件，从而实现更多功能和性能优化。
10. KiCad（开源电子设计自动化工具）
KiCad是一个开源的电子设计自动化工具项目，由全球的开发者社区维护。
它的目标是提供一个免费、开源的电子设计工具套件，使用户能够设计和制造自己的电子产品。
KiCad的开源性质使得用户可以自由地修改和扩展工具，从而满足不同的设计需求。
这些开源硬件项目都具有不同的特点和应用领域，它们的共同点是开源性质，使用户可以自由地使用、修改和分享设计。
这种开放的创新模式促进了硬件技术的发展，并为用户提供了更多的选择和自定义的机会。