Яркие пути (обучение MST): 5 шагов

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Цель Bright Paths - научить студентов минимальным остовным деревьям (MST). Узел A является источником, а все остальные узлы имеют определенный вес (стоимость), чтобы добраться до них. Это учебное пособие показывает эту стоимость, затемняя каждый узел, в зависимости от стоимости для этого узла. Я планирую говорить об узлах, как если бы они были магазинами, которым нужна доставка, и в зависимости от выбранного пути стоимость легкости (веса) будет слишком высокой. В результате светодиод гаснет или гаснет, опять же, в зависимости от веса. В целом, отличный способ упростить эту задачу для студентов. Эта проблема также известна как проблема коммивояжера.

Шаг 1. Инструменты и расходные материалы

Запасы

• Foamcore для вашего MST
• Некоторые перемычки для подключения доски для бисероплетения к MST
• Некоторые перемычки для подключения Arduino к макетной плате
• Восемь светодиодов одного цвета для обозначения узлов
• Восемь резисторов 220 Ом для светодиодов
• Arduino для управления яркостью
• Регистр сдвига для увеличения количества выходов ШИМ

Инструменты

• Пистолет для горячего клея для удержания светодиодов
• Товары для рисования для рисования MST
• Компьютер для программирования

Шаг 2: Чертеж и светодиоды для MST

1. Я распечатал один из своего старого учебника и проделал дырки в узлах на отпечатке на пенопласте.
2. Я нарисовал края с соответствующими весами на пенопласте, также обозначив узлы A-H.
3. Я протолкнул светодиоды через плату (поверх узлов), удерживая длинный штырь вверх, чтобы я знал, на какой штифт послать сигнал позже. Кроме того, нажмите на штифты, чтобы удерживать их на месте.
4. Приклейте светодиоды на место.
5. Подсоедините провод «мама» к «папе» на выводы светодиода. Я сделал провода более светлого цвета на наших высоких контактах или на тех, которые направлены вверх.

Шаг 3: макет

У Sparkfun есть отличное руководство для регистра сдвига, и вы можете следовать ему для всей проводки. Единственное отличие состоит в том, что светодиоды подключаются длинными перемычками, а не напрямую к плате. Для моего кода контакты 0-7 регистра сдвига совпадают с A-H на MST.

Шаг 4: Код

Цель кода - изменить яркость светодиодов в зависимости от веса узлов. На картинке справа показаны от wgtA до wgtH. Это значения, которые вы можете изменить, чтобы отображать вес на определенном светодиоде. Изменение яркости достигается за счет:

sr.set (ledA, 255 / wgtA * 1.1)

Эта линия устанавливает максимальную яркость светодиода, деленную на вес, умноженный на количество, чтобы свет оставался видимым. Затем яркость может снизиться по мере увеличения веса, и это делается для каждого светодиода.

Шаг 5: проблемы и будущее

Я начал этот проект с четырьмя синими светодиодами и четырьмя зелеными светодиодами, но я столкнулся с проблемой при попытке сравнить яркость. Я исправил это, найдя еще четыре синих, но помните об этом, выбирая светодиоды. Мне также нужно носить с собой Arduino, макетную плату и ноутбук отдельно, поэтому создание корпуса для Arduino и макета будет большим улучшением в будущем. Также было бы здорово добавить к светодиоду анимацию, чтобы помочь визуализировать, какой путь идет. В целом, это отличный способ показать, как работают MST, и я с нетерпением жду возможности его использовать.