电子烟花

教学背景

春节是中国民间最隆重和最富有特色的传统节日，标志着农历旧的一年结束和新的一年开始。在春节期间燃放烟花爆竹是我国的传统习俗之一，能够增强喜庆气氛、寄托美好祈愿。但是，燃放烟花爆竹不仅容易引发火灾，还对空气质量、水体、土壤等生态环境产生污染。现如今，全国多地都实施了禁止燃放烟花爆竹等法律法规。如此一来，春节变得冷清了许多。基于此，笔者结合传感器及三维设计等技术，创意设计一款电子烟花作品。它不但没有污染，而且能展示烟花燃放的效果，能让我们的传统佳节延续往日的热闹，增添喜庆气氛。

教学目标

1.学会利用3D One设计电子烟花的外壳，并结合硬件合理设计安装位，培养学生的动手能力和设计思维。

2.了解DFRduino UNO R3主控板、火焰传感器、Gravity： UART MP3语音模块的工作原理。

3.学会通过编程实现模拟烟花的效果，培养学生的创意思维、高阶思维。

教学重点与难点

教学重点 根据真实烟花特点设计电子烟花的外壳，同时根据开源硬件的尺寸实现各模块及线材的精准安装。

教学难点 理解DFRduino UNO R3主控板、火焰传感器、Gravity： UART MP3语音模块的工作原理，通过编程实现模拟烟花的效果。

教学过程

一、情境导入，引发思考

师：春节期间燃放烟花爆竹是我国自古以来的传统，它寄托了人们对新年的美好祈愿，也烘托了春节热闹的气氛。但同学们知道吗？燃放烟花爆竹不仅容易引发火灾，而且污染空气、水体、土壤等，极易造成人员伤亡及财产损失。所以全国多地都实施了禁止燃放烟花爆竹等法律法规。如此一来，我们能不能设计一款电子烟花呢？

学生思考并进行交流和分享。

师：我们可以用火焰传感器感应火源，模拟点烟花的过程，然后语音播放烟花燃放的声音，闪烁LED灯模拟烟花绽放的景象。

二、初识硬件，畅想创意

1.认识传感器及电子元件

火焰传感器：可以用来探测火源或其他波长在760～1100纳米范围内的光源，探测角度可达60度，并能在-25～85℃下工作，性能稳定可靠，2个M3安装孔方便传感器的固定。

Gravity： UART MP3语音模块：内置8MB存储空间，无需外接SD卡。存储方式和使用U盘一样简单，可随时更新模块内的音效。使用Gravity接口，减少了接线的烦恼;支持MP3、WAV音频格式，可指定播放、循环播放，30级音量调节。

无源音箱小喇叭：内阻4Ω，功率5W。适合各类音源制作，声音清脆，不失真。

2.线路连接

将各元器件与扩展板连接，如图1。9个发光二极管分别连接到扩展板上的D5～D13管脚，正极接信号（绿色），负极接GND（黑色）;选择一个火焰传感器模块，使用3P模拟传感线与扩展板上的A5管脚相连，连接线的颜色与扩展板上的管脚颜色相对应即可;选择一个Gravity： UART MP3语音模块，使用4P传感线与扩展板上的D2（T，绿色）、D3（R，蓝色）连接，将小喇叭连接到Gravity： UART MP3语音模块上。

3.程序设计

（1）程序模块说明

教师讲解电子烟花程序涉及的控制模块、执行器模块、运算符模块、传感器模块的作用及功能。

（2）流程图说明

火源靠近火焰传感器，火焰传感器感应到有火源后，播放烟花爆竹的声音，同时让LED灯闪烁，模拟烟花绽放的样子。算法流程图如图2。

（3）程序编写

根据创意设计需要和算法流程图进行程序编写，如图3。

（4）程序调试

将编写好的程序上传到DFRduino UNO R3主控板上后进行测试，测试成功即可。

三、外形设计，实践探究

烟花一般情况下是长方体或正方体，再加上红色的外包装，增添节日的喜庆氛围。接下来，我们一起来学习下烟花礼盒外形的设计方法。

1.精准测量，充分准备

使用游标卡尺测量DFRduino UNO R3主控板、IO传感器扩展板、发光二极管、火焰传感器、喇叭的外形数据并记录，如图4。

2.烟花外形设计

利用3D One软件，根据所用电子元件的尺寸进行烟花外形的建模，画一个长100mm、宽100mm、高100mm的六面体。

四、作品装配

将DFRduino UNO R3主控板和扩展板组合后放进盒子中，将USB接口和DC电源接口对准烟花盒的开孔处，并加以固定。随后，将火焰传感器模块安装到烟花盒侧面的圆孔处，并加以固定。接着，把小喇叭安装到烟花盒的喇叭安装位，用热熔胶枪打胶固定即可。最后，将发光二极管安装到烟花盖的圆孔中并固定后，将烟花盖盖到烟花盒上，接通电源就可以测试了。

教学反思

春节在中国是一个非常重要的节日，以往人们根据习俗都会燃放烟花爆竹，近年来政府为了大力推进环境保护工作，在春节期间实施了禁放烟花爆竹的规定。渐渐地，我们发现现在的春节年味越来越淡，失去了往日的热闹，很多人都怀念起昔日烟花爆竹声中迎新年的日子。通过本课，学生能够深层次地去了解春节背后的故事，并通過自己的知识和能力创意设计出各种作品，满足不同的人群对春节的期待，学生的综合应用能力和创新能力得到了有效的培养，学习积极性大大提高。