一场 JSS1 搭建与编程冒险

我们能搭建一座能检测访客的房子吗？

一座能够检测到接近物体、亮灯并发出警报的智能房屋。

接近→测量→决定→警报

首先，看看最终的设计。然后我们将一起搭建这座房子。

Generating concept image…

任务模拟

观看智能房屋运行

这是一个视觉模拟，而非实时硬件连接。

距离100 cm

检测到访客！

逻辑循环

01接近访客向门口移动。

02测量超声波回波返回距离。

03决定程序检查 50 厘米规则。

04警报LED 保持亮起；一声短促的鸣响表示有新访客靠近。

构建套件

认识组件

在我们的智能房屋中，每个部件都有一个明确的功能。

UNO

Arduino Uno

大脑：它读取传感器并控制警报。

HC-SR04 传感器

发送声音脉冲并测量返回的回波。

LED

门附近发光的视觉警报。

蜂鸣器

每次有新接近时发出一次短促的声音。

面包板

用于整洁连接的可重复使用平台。

跳线

部件之间的电气通路。

Ω

220–330 Ω 电阻器

通过限制电流保护 LED。

纸板或泡沫板

经济实惠的房屋主体和稳定的底座。

切割前请先规划

设计房屋蓝图

传感器必须面向外侧，且不被纸板遮挡。

SENSOR
面向外侧

LED

ELECTRONICS
访问隔间

墙壁

屋顶

前门

稳定底座

01为访客留出一个门口。

02将 HC-SR04 安装在入口上方或旁边。

03确保 Arduino 和接线可触及，不要将其密封在内部。

蓝图 → 建造

施工区

搭建纸板屋

构建与揭晓环节中所示的相同简单且稳固的设计。

01
测量并标记
在纸板上标记墙壁、门洞和屋顶。
✓
02
切割面板
小心切割，保留整齐的边缘以便拼接。
✓
03
拼接墙壁
制作一个正方形主体并安装前面板。
✓
04
安装屋顶和底座
将屋顶固定在稳定的底座上；确保电子设备可触及。
✓

!安全第一：请在成人监督下小心使用切割工具。

接线 01 / 输入

连接超声波传感器

一次一根线。将每个标签与正确的 Arduino 引脚相匹配。

ARDUINO
UNO5VGNDD9D10

HC-SR04VCCGNDTRIGECHO

传感器引脚映射表
传感器引脚	Arduino Uno
VCC	5V
GND	GND
TRIG	D9
ECHO	D10

)))

回声原理
传感器发送一个声波脉冲，并测量回波返回所需的时间。

接线 02 / 灯光

连接 LED

LED 位于门边，以便访客可以看到警报。

门旁 LED

D13

220–330 Ω

GND

D13 → 电阻 → LED 长脚 → LED 短脚 → GND

电阻必须保留在电路中，以限制电流并保护 LED。

接线 03 / 声音

连接蜂鸣器

短鸣表示有新的靠近，而不是每次传感器读取都鸣叫。

+−

入口内部/旁边的蜂鸣器

+蜂鸣器正极 (+)D8

−蜂鸣器负极 (−)GND

一次靠近 = 一次短鸣

内存变量可防止在有人靠近时重复鸣叫。

飞行前检查

检查完整电路

在连接 USB 电源之前，请追踪完整路径。

UNO

✓传感器电源已检查

✓传感器引脚已检查

✓LED 极性已检查

✓LED 电阻已安装

✓蜂鸣器极性已检查

✓所有地线已连接

接线时请关闭电源在更改连接之前，请断开 USB 电源。

软件实验室

进入 PictoBlox 实验室

先使用可视化积木：学生无需编写程序即可构建逻辑。

PictoBlox • Stage Mode

BLOCKS

舞台模式

when green flag clicked

forever

read distance

01打开 PictoBlox。
02选择积木编程 (Block Coding) 和 Arduino Uno。
03连接正确的 COM 端口。
04选择舞台模式 (Stage Mode)。
05如果系统提示，请上传所需的固件。
06在舞台模式运行期间，请保持 Arduino 连接。

界面仅为示意图。PictoBlox 的积木名称可能会因版本和扩展而异。

积木工具箱

寻找所需的 PictoBlox 积木

寻找相应功能，然后在你的版本中匹配最接近的支持标签。

事件

when green flag clicked

控制

forever

if then

if then else

wait

运算符

< less than

= equals

变量

create someoneNear

set someoneNear to 0

Arduino / 扩展

ultrasonic distance in cm

digital pin HIGH / LOW

play tone, if available

记忆开关

创建 someoneNear 变量

这个微小的记忆开关让警报显得很智能。

someoneNear0

READY FOR A NEW APPROACH

0目前没有接近触发蜂鸣。新访客可能会触发蜂鸣器。

1这种方法已经响过一次了。保持 LED 灯亮，但保持安静。

0→1→0访客到达 → 访客停留 → 访客离开

积木程序 / 主方法

构建 PictoBlox 程序

按此顺序排列视觉逻辑。这些是预期功能；具体标签可能会有所不同。

when green flag clicked

set someoneNear to 0

set digital pin 13 output to LOW

forever

read ultrasonic distance: TRIG 9 / ECHO 10

if distance < 50 then

set digital pin 13 output to HIGH

if someoneNear = 0 then

set someoneNear to 1

play tone on pin 8: 1000 Hz / 0.3 s

else

set digital pin 13 output to LOW

set someoneNear to 0

wait 0.1 seconds

低于 50 厘米LED 保持亮起。

首次检测一声短促的蜂鸣，然后 someoneNear 变为 1。

远离LED 熄灭；重置为 0 以备下次接近。

鲁棒性提示当你的积木暴露该情况时，将无效或缺失的读数视为未检测。

像程序员一样思考

理解程序逻辑

沿着发光路径观察：循环永远不会停止检测。

开始

↓

读取距离

↓

距离是否小于 50 厘米？

YES

开启 LED

↓

已经鸣叫了吗？

NO鸣叫一次设为 1

YES保持安静

NO

LED 关设为 0

↻ 永久重复

任务测试

在 PictoBlox 中上传并测试

动画显示的是预期结果；它并未读取真实的 Arduino。

模拟监视器

> distance = 72 cmLED 关闭 • 静音

> distance = 38 cmLED 开启 • 鸣叫一次

> distance = 91 cmLED 关闭 • 重置

01确认 Arduino 板。
02确认 COM 端口和固件。
03检查传感器和执行器的连接。
04启动 PictoBlox 程序。
05用手或物体在不同距离进行测试。

预期结果距离 50 厘米以外：熄灭且静音。距离 50 厘米以内：LED 亮起并响一声。远离：熄灭并再次就绪。

备份工作流

积木丢失了？没问题。

此 Arduino C++ 代码是兼容 Arduino 编程工作流的备份 —— 而非 PictoBlox 视觉积木。

匹配引脚TRIG 9, ECHO 10, LED 13, 蜂鸣器 8。

距离计算pulseIn 读取回波时间；公式将其转换为厘米。

记忆功能someoneNear 防止物体在靠近时重复鸣叫。

如何使用切换到兼容的工作流（如 Arduino IDE），上传代码，然后进行测试。

工程师调试区

工程师故障排除

找到症状，检查最简单的原因，然后再次测试。

?

缺少传感器模块

确认 Arduino Uno 和正确的扩展。检查您的 PictoBlox 版本是否支持；必要时请使用备份。

?

缺少蜂鸣器模块

检查音调或执行器模块。数字高/低电平并不自动等同于正确的音调。

!

LED 保持关闭状态

检查极性、电阻、D13 和 GND。

!

蜂鸣器不响

检查极性、D8、GND 以及所选的编程方法。

↺

距离不可靠

检查 TRIG、ECHO、传感器方向、电源以及连接是否松动。

↺

程序无法启动

检查开发板选择、COM 端口、USB 线缆和 Stage Mode 固件。

任务完成

你设计了它。你搭建了它。你编程了它。

现在请解释你的智能房屋是如何检测访客靠近的。

接近→测量→决定→警报

✓房屋已搭建

✓传感器已安装

✓LED 和蜂鸣器已连接

✓代码块已排列并测试

✓备份代码可用