Sterowanie elektroniką w C/C++ z użyciem Arduino – Karta pracy - Sterowanie elektroniką w C/C++ z użyciem Arduino

Karta pracy podsumowująca opanowanie treści zajęć realizowanych zgodnie z metodologią STEM w oparciu o zasoby Zintegrowanej Platformy Edukacyjnej, opracowana w ramach rządowego programu wspierania organów prowadzących szkoły i placówki w rozwijaniu umiejętności cyfrowych dzieci i młodzieży na lata 2025‑2029 – „Cyfrowy Uczeń” (Dz.U.2025.1254)

Imię i nazwisko autora: Roman Frąckowiak, Mateusz Frąckowiak

bg‑azure

Karta pracy

Wprowadzenie do karty pracy

Niniejsze karty pracy towarzyszą lekcji wprowadzającej uczniów w podstawy programowania w językach C/C++ z wykorzystaniem platformy Arduino Uno. Podczas zajęć uczniowie poznają ogólną strukturę programu, rolę funkcji setup()i loop(), a także podstawowe zasady sterowania prostym układem elektronicznym. W części praktycznej krok po kroku podłączą diodę LED i napiszą program umożliwiający jej miganie, a następnie rozszerzą układ o przycisk, wykorzystując instrukcje warunkowe do decydowania o jego działaniu.

W ostatnim etapie uczniowie zaprogramują odczyt temperatury z czujnika analogowego i przygotują reakcję układu na przekroczenie ustalonego progu. Dzięki tym zadaniom nabiorą umiejętności tworzenia prostych programów, odczytywania danych z czujników oraz sterowania elementami wykonawczymi. Karty pracy mają ułatwić samodzielne eksperymentowanie i uporządkować zdobywaną wiedzę, wspierając rozwój kompetencji technicznych i logicznego myślenia.

Ćwiczenie 1

R1MOSDFURN99S

Ćwiczenie 2

R1P51ECMBGAJ7

Ćwiczenie 3

Napisz szkic, dzięki któremu dioda wbudowana na płytce Arduino będzie migała co pół sekundy.

Ćwiczenie 4

Napisz program, który włączy diodę podłączoną do pinu numer 13 na 2 sekundy, następnie wyłączy ją na 1 sekundę, po czym włączy ją na kolejne 5 sekund i wyłączy na sekundę. Uwaga: nie używaj zmiennej globalnej LED_BUILTIN.

Ćwiczenie 5

R1M4WmLMGIz7L

Ćwiczenie 6

R14BVE4qnAlev

Ćwiczenie 7

RhVysgX1yAVCv

Ćwiczenie 8

R12sZmCcnGDNp

Ćwiczenie 9

R1dqEKueWihDQ

Ćwiczenie 10

Popraw kod obsługujący termometr tak, aby temperatura była wyświetlana w następujący sposób:

RRpqNpfmL5tnt

Linia 1:

Temperatura:

Linia 2:

temperatura z dokładnością do 2 miejsc po przecinku, napis st., litera C.

Linia 1. const int czujnikPin znak równości A0 średnik. Linia 2. int ledPin znak równości 7 średnik. Linia 3. int buzzPin znak równości 6 średnik. Linia 4. kratka include otwórz nawias ostrokątny LiquidCrystal kropka h zamknij nawias ostrokątny. Linia 5. LiquidCrystal lcd otwórz nawias okrągły 12 przecinek 11 przecinek 5 przecinek 4 przecinek 3 przecinek 2 zamknij nawias okrągły średnik. Linia 7. void setup otwórz nawias okrągły zamknij nawias okrągły otwórz nawias klamrowy. Linia 8. pinMode otwórz nawias okrągły ledPin przecinek OUTPUT zamknij nawias okrągły średnik. Linia 9. pinMode otwórz nawias okrągły buzzPin przecinek OUTPUT zamknij nawias okrągły średnik. Linia 10. zamknij nawias klamrowy. Linia 12. void loop otwórz nawias okrągły zamknij nawias okrągły otwórz nawias klamrowy. Linia 13. int odczyt znak równości analogRead otwórz nawias okrągły czujnikPin zamknij nawias okrągły średnik. Linia 14. float napiecie znak równości odczyt asterysk 5 kropka 0 średnik. Linia 15. napiecie znak równości napiecie prawy ukośnik 1024 kropka 0 średnik. Linia 16. float tempC znak równości otwórz nawias okrągły napiecie minus 0 kropka 5 zamknij nawias okrągły asterysk 100 średnik. Linia 18. lcd kropka begin otwórz nawias okrągły 16 przecinek 2 zamknij nawias okrągły średnik. Linia 19. lcd kropka setCursor otwórz nawias okrągły 0 przecinek 0 zamknij nawias okrągły średnik. Linia 20. lcd kropka print otwórz nawias okrągły cudzysłów Temperatura dwukropek cudzysłów zamknij nawias okrągły średnik. Linia 21. lcd kropka setCursor otwórz nawias okrągły 0 przecinek 1 zamknij nawias okrągły średnik. Linia 22. lcd kropka print otwórz nawias okrągły tempC zamknij nawias okrągły średnik. Linia 23. lcd kropka print otwórz nawias okrągły cudzysłów st kropka C cudzysłów zamknij nawias okrągły średnik. Linia 24. delay otwórz nawias okrągły 1000 zamknij nawias okrągły średnik. Linia 26. if otwórz nawias okrągły tempC zamknij nawias ostrokątny 29 zamknij nawias okrągły otwórz nawias klamrowy. Linia 27. digitalWrite otwórz nawias okrągły buzzPin przecinek HIGH zamknij nawias okrągły średnik. Linia 28. digitalWrite otwórz nawias okrągły ledPin przecinek HIGH zamknij nawias okrągły średnik. Linia 29. zamknij nawias klamrowy else otwórz nawias klamrowy. Linia 30. digitalWrite otwórz nawias okrągły buzzPin przecinek LOW zamknij nawias okrągły średnik. Linia 31. digitalWrite otwórz nawias okrągły ledPin przecinek LOW zamknij nawias okrągły średnik. Linia 32. zamknij nawias klamrowy. Linia 33. zamknij nawias klamrowy.

const int czujnikPin = A0;
int ledPin = 7;
int buzzPin = 6;
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

void setup() {
	pinMode(ledPin, OUTPUT);
	pinMode(buzzPin, OUTPUT);
}

void loop() {
	int odczyt = analogRead(czujnikPin);
	float napiecie = odczyt * 5.0;
	napiecie = napiecie / 1024.0;
	float tempC = (napiecie - 0.5) * 100;

	lcd.begin(16, 2); 
	lcd.setCursor(0, 0);
	lcd.print("Temperatura:");
	lcd.setCursor(0, 1);
	lcd.print(tempC);
	lcd.print(" st. C");
	delay(1000);

	if (tempC > 29) {
		digitalWrite(buzzPin, HIGH);
		digitalWrite(ledPin, HIGH);
	} else {
		digitalWrite(buzzPin, LOW);
		digitalWrite(ledPin, LOW);
	}
}

Ćwiczenie 11

Napisz szkic, który pozwoli wyświetlać temperaturę w stopniach Celsjusza oraz w kelwinach:

R13qVlo0QjbKB

Zdjęcie przedstawia ekran LCD wyświetlający napis: "24.71 st. C 287.86 K". — Źródło: Contentplus.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Linia 1:

temperatura z dokładnością do 2 miejsc po przecinku, napis st., litera C.

Linia 2:

temperatura z dokładnością do 2 miejsc po przecinku, litera K

Linia 1. const int czujnikPin znak równości A0 średnik. Linia 2. int ledPin znak równości 7 średnik. Linia 3. int buzzPin znak równości 6 średnik. Linia 4. kratka include otwórz nawias ostrokątny LiquidCrystal kropka h zamknij nawias ostrokątny. Linia 5. LiquidCrystal lcd otwórz nawias okrągły 12 przecinek 11 przecinek 5 przecinek 4 przecinek 3 przecinek 2 zamknij nawias okrągły średnik. Linia 7. void setup otwórz nawias okrągły zamknij nawias okrągły otwórz nawias klamrowy. Linia 8. pinMode otwórz nawias okrągły ledPin przecinek OUTPUT zamknij nawias okrągły średnik. Linia 9. pinMode otwórz nawias okrągły buzzPin przecinek OUTPUT zamknij nawias okrągły średnik. Linia 10. zamknij nawias klamrowy. Linia 12. void loop otwórz nawias okrągły zamknij nawias okrągły otwórz nawias klamrowy. Linia 13. int odczyt znak równości analogRead otwórz nawias okrągły czujnikPin zamknij nawias okrągły średnik. Linia 14. float napiecie znak równości odczyt asterysk 5 kropka 0 średnik. Linia 15. napiecie znak równości napiecie prawy ukośnik 1024 kropka 0 średnik. Linia 16. float tempC znak równości otwórz nawias okrągły napiecie minus 0 kropka 5 zamknij nawias okrągły asterysk 100 średnik. Linia 18. lcd kropka begin otwórz nawias okrągły 16 przecinek 2 zamknij nawias okrągły średnik. Linia 19. lcd kropka setCursor otwórz nawias okrągły 0 przecinek 0 zamknij nawias okrągły średnik. Linia 20. lcd kropka print otwórz nawias okrągły tempC zamknij nawias okrągły średnik. Linia 21. lcd kropka print otwórz nawias okrągły cudzysłów st kropka C cudzysłów zamknij nawias okrągły średnik. Linia 22. lcd kropka setCursor otwórz nawias okrągły 0 przecinek 1 zamknij nawias okrągły średnik. Linia 23. lcd kropka print otwórz nawias okrągły tempC plus 273 kropka 15 zamknij nawias okrągły średnik. Linia 24. lcd kropka print otwórz nawias okrągły cudzysłów K cudzysłów zamknij nawias okrągły średnik. Linia 25. delay otwórz nawias okrągły 1000 zamknij nawias okrągły średnik. Linia 27. if otwórz nawias okrągły tempC zamknij nawias ostrokątny 29 zamknij nawias okrągły otwórz nawias klamrowy. Linia 28. digitalWrite otwórz nawias okrągły buzzPin przecinek HIGH zamknij nawias okrągły średnik. Linia 29. digitalWrite otwórz nawias okrągły ledPin przecinek HIGH zamknij nawias okrągły średnik. Linia 30. zamknij nawias klamrowy else otwórz nawias klamrowy. Linia 31. digitalWrite otwórz nawias okrągły buzzPin przecinek LOW zamknij nawias okrągły średnik. Linia 32. digitalWrite otwórz nawias okrągły ledPin przecinek LOW zamknij nawias okrągły średnik. Linia 33. zamknij nawias klamrowy. Linia 34. zamknij nawias klamrowy.

const int czujnikPin = A0;
int ledPin = 7;
int buzzPin = 6;
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

void setup() {
	pinMode(ledPin, OUTPUT);
	pinMode(buzzPin, OUTPUT);
}

void loop() {
	int odczyt = analogRead(czujnikPin);
	float napiecie = odczyt * 5.0;
	napiecie = napiecie / 1024.0;
	float tempC = (napiecie - 0.5) * 100;

	lcd.begin(16, 2); 
	lcd.setCursor(0, 0);
	lcd.print(tempC);
	lcd.print(" st. C");
	lcd.setCursor(0, 1);
	lcd.print(tempC+273.15);
	lcd.print(" K");
	delay(1000);

	if (tempC > 29) {
		digitalWrite(buzzPin, HIGH);
		digitalWrite(ledPin, HIGH);
	} else {
		digitalWrite(buzzPin, LOW);
		digitalWrite(ledPin, LOW);
	}
}

Ćwiczenie 12

R1K42v45pxBVj

Ćwiczenie 13

Zapoznaj się z grafiką i wykonaj ćwiczenie.

RrThrMsfYQRK1

Na rysunku przedstawiono szeregowe rozmieszczenie rezystorów. W jednej linii, w niewielkiej odległości narysowano dwa rezystory w kształcie prostokątów. Są umieszczone jeden obok drugiego. Pierwszy z nich opisano jako R1 z wartością 100 omów, drugi jako R2 z wartością 100 omów. — Źródło: Contentplus.pl sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R3rCkwA4DcH0l

2 rezystory połączone szeregowo, każdy o rezystancji 100 Ohm;.

RFVv9XaQaV9dQ

Ćwiczenie 14

R1R837yJPErqW

Ćwiczenie 15

RnSyaKkYJUNG3

R1VSQ9E0YVVub3

Ćwiczenie 16

Źródło: Contentplus.pl sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 16

RdhCaLu1kzqg3

Podsumowanie

Wykonując zadania z tej karty pracy, uczniowie zdobyli podstawowe umiejętności niezbędne do rozpoczęcia samodzielnej pracy z Arduino Uno. Poznali strukturę programu w C/C++, działanie funkcji setup() i loop(), a także zasady sterowania prostymi elementami elektronicznymi. Praktyczne ćwiczenia pozwoliły im zaprogramować miganie diody LED, wykorzystać przycisk wraz z instrukcjami warunkowymi oraz odczytać temperaturę z czujnika analogowego i zareagować na zmianę jej wartości.

Uczniowie nauczyli się łączyć elementy elektroniczne z kodem programu, analizować działanie układu i wprowadzać własne modyfikacje. Zdobyte doświadczenie stanowi solidny fundament do dalszej nauki programowania mikrokontrolerów, rozwijania kreatywności oraz budowania bardziej zaawansowanych projektów elektronicznych.