玩中学 学中玩 | 利用开源硬件制作数学四则运算练习机

大多数孩子在小的时候对于计算方面表现出比较困难的状态。为了让孩子们从小就养成学数学，爱数学的习惯。小编教大家利用开源硬件如Arduino 开发板、DFRobot语音合成模块来制作一个能让孩子们在玩耍中学习基础数学的智能机器人。它能够自动的出算术题，以此来锻炼孩子们的计算能力，从而为孩子们的数学从小就打好坚实的基础。

这款机器人可以自动出1~9之间的加减乘除四则混合运算题目，然后，使用者可以根据准备的具有NFC识别功能且标有数字标号为1~9和加减乘除符号的卡片。按照数字、符号、数字的顺序，使你所构成的算式结果能够和机器人自动出的结果相等。如果结果正确，机器将会播放“恭喜你答对了”的语音提示，反之则会播放“错误的”语音提示。机器人能够在加减乘除，1~9中随机选择，全方位提升儿童的计算能力。

所需硬件：

1x Arduino UNO

1x DFRobot Gravity: IO 传感器扩展板 V7.1

1x DFRobot Gravity：中英文语音合成模块V2.0

1x DFRobot Gravity: UART & I2C NFC近场通讯模块

1x DFRobot 0.96” 128x64 IIC/SPI OLED DFRobot单色显示屏

制作原理

采用更为可靠的NFC识别方式。而NFC识别需要NFC识别卡，而每一张卡的初始编号都不同。所以通过Mind+图像化编程软件自带的 NFC卡号识别功能，把每一张卡的编号都记录下来，把13张NFC识别卡，分别对应编号为1~13。而编号为1~9的NFC识别卡，就代表数字1~9。而编号为10~13的卡，则代表四则混合运算符号（加减乘除）。而随机的时候就只需要随机对应的编号即可。

制作步骤

一、主体盒

首先用3Done设计用于放置内置传感器的盒子，并用3D打印机打印出来。

二、电池固定架

用3Done设计了一种专门用于固定电池的架子，它可以用尼龙螺丝固定在主体盒上，使用起来较为方便。比较好的解决了由于电池固定不当而造成的问题。

三、机器搭建

1.主体盒安装。

用电钻在主体盒上钻好了孔，然后用尼龙螺丝和尼龙螺母，把UNO控制板以及语音合成模块安装好。

2.IIC拓展版

因为机器上使用的IIC传感器比较多，但是UNO控制板上只有两个拓展口,所以制作一个用于拓展IIC接口的板子，以解决IIC拓展口不够用的情况。

3. OLED显示器,电源模块和NFC识别模块的安装

由于在设计主体盒的时候,就已经把显示器和NFC识别模块的位置给留了出来。可以直接用尼龙螺丝和尼龙螺母固定上去。

四、程序编写

使用Mind+图形化编程软件来进行编程。

1.初始化部分

初始化每个传感器，设置端口，完成机器人的启动提示。

2.对于算数题目的获取

实现机器人自主出算术题目，并且实现随机。

3.读取NFC卡编号

把NFC卡的原始编号转换成1~13的编号。

4.OLED 屏幕及语音合成

实现四则运算的显示和语音提示。

5.判断卡片顺序

实现对于卡片放置顺序的判断。

6.判断计算结果

实现对于结果是否正确的判断。

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