Robo Věda

Web nejen o robotice

BBC Micro:bit: Vzdělávací revoluce v malém formátu

Reklama:

BBC Micro:bit je kompaktní programovatelná deska, která od svého uvedení v roce 2016 mění způsob výuky programování a digitálních dovedností po celém světě. Tento malý počítač o velikosti kreditní karty kombinuje jednoduché a intuitivní rozhraní s pokročilými možnostmi, díky čemuž je ideálním nástrojem pro děti i začátečníky. S podporou různých programovacích jazyků, bohatým ekosystémem rozšíření a rozsáhlou komunitou se Micro:bit stal významným hráčem v oblasti STEM vzdělávání a digitální gramotnosti.

Co je BBC Micro:bit a jeho historie

BBC Micro:bit vznikl jako ambiciózní vzdělávací projekt britské veřejnoprávní televize BBC ve spolupráci s 29 technologickými partnery. Jeho kořeny sahají do roku 2015, kdy BBC spustila iniciativu "Make it Digital" s cílem inspirovat novou generaci k zájmu o digitální technologie a programování.

Inspirace legendou

Projekt byl inspirován legendárním počítačem BBC Micro z 80. let, který pomohl celé generaci Britů naučit se základy programování. Podobně jako jeho předchůdce měl i Micro:bit demokratizovat přístup k technologiím a podnítit kreativitu mladých lidí.

Vznik a vývoj projektu

Na vývoji se podílely významné společnosti jako Microsoft, ARM, Samsung a další. Microsoft vyvinul webové programovací rozhraní, ARM poskytl procesor a Samsung přispěl mobilními aplikacemi. Tato výjimečná spolupráce vyústila v roce 2016 do bezprecedentní vzdělávací iniciativy – BBC distribuovala přibližně jeden milion zařízení Micro:bit zdarma každému dítěti v sedmé třídě (Year 7) ve Velké Británii.

Založení Micro:bit Educational Foundation

Po úspěšném počátečním nasazení byla v říjnu 2016 založena nezisková organizace Micro:bit Educational Foundation, která převzala rozvoj projektu od BBC. Tato nadace se zaměřila na globální šíření Micro:bitu a vytváření vzdělávacích materiálů pro učitele i studenty po celém světě.

Globální rozšíření

Od svého vzniku se Micro:bit rozšířil do více než 60 zemí světa. Miliony žáků a studentů nyní využívají toto zařízení k pochopení základů programování a objevování světa elektroniky. Úspěch Micro:bitu spočívá v jeho jednoduchosti, dostupnosti a všestrannosti – děti mohou během několika minut vytvořit fungující projekt, což jim poskytuje okamžitou zpětnou vazbu a motivaci pokračovat v učení.

Druhá generace

V listopadu 2020 byla představena druhá generace BBC Micro:bit. Tato aktualizovaná verze zachovala stejnou velikost a kompatibilitu s původním modelem, ale přinesla významná vylepšení v oblasti výpočetního výkonu, zvuku a dalších funkcí. Přidáním vestavěného reproduktoru, mikrofonu a výkonnějšího procesoru otevřela druhá generace Micro:bitu nové možnosti pro pokročilejší aplikace včetně umělé inteligence a strojového učení.

Detailní popis první a druhé verze

Obě verze BBC Micro:bit sdílejí podobný design a filozofii, ale druhá generace přináší významná vylepšení výkonu a funkcí. Pojďme se podívat na podrobné specifikace obou verzí a jejich srovnání.

První verze BBC Micro:bit (V1)

První verze BBC Micro:bit, vydaná v roce 2016, byla navržena jako vstupní brána do světa programování a elektroniky pro děti a začátečníky. Tato malá deska o rozměrech 4 × 5 cm byla vybavena následujícími komponenty:

  • Procesor: 32-bitový ARM Cortex-M0 (Nordic nRF51822) běžící na 16 MHz
  • Paměť: 16 KB RAM
  • Úložiště: 256 KB Flash paměti
  • Displej: 5×5 LED matice (celkem 25 červených LED)
  • Vstupy: 2 programovatelná tlačítka (A a B)
  • Senzory:
    • Akcelerometr (detekce pohybu)
    • Magnetometr (kompas)
    • Teploměr (využívající procesor)
    • Světelný senzor (využívající LED matici)
  • Komunikace:
    • Bluetooth Low Energy (BLE)
    • Micro USB port pro napájení a programování
  • Vstupně-výstupní piny:
    • 3 velké I/O kroužky (0, 1, 2)
    • 20 menších pinů na hraně desky
  • Napájení: přes USB nebo externí 3V baterie (2× AAA)

Tato verze byla navržena pro jednoduchost a odolnost, což ji činilo ideální pro použití ve školách. Umožňovala základní programování, interakci s okolím pomocí senzorů a komunikaci s jinými zařízeními.

Druhá verze BBC Micro:bit (V2)

V listopadu 2020 byla vydána druhá generace BBC Micro:bit, která přinesla významná vylepšení při zachování stejné velikosti a zpětné kompatibility. Klíčové vlastnosti druhé verze:

  • Procesor: výkonnější Nordic nRF52833 ARM Cortex-M4 běžící na 64 MHz
  • Paměť: 128 KB RAM (8× více než V1)
  • Úložiště: 512 KB Flash paměti (2× více než V1)
  • Displej: stejná 5×5 LED matice, ale jasnější
  • Vstupy:
    • 2 programovatelná tlačítka (A a B)
    • Nový kapacitní dotykový senzor (logo Micro:bit slouží jako třetí tlačítko)
  • Audio:
    • Integrovaný reproduktor
    • Integrovaný MEMS mikrofon
  • Senzory:
    • Vylepšený akcelerometr s detekcí pohybu
    • Vylepšený magnetometr
    • Teploměr
    • Světelný senzor
  • Komunikace:
    • Bluetooth 5.0 (rychlejší a energeticky účinnější)
    • Micro USB port
  • Vstupně-výstupní piny: stejné jako v první verzi
  • Napájení: přes USB nebo externí baterie, nižší spotřeba energie
  • Bezpečnost: přidaný secure element pro šifrování a zabezpečenou komunikaci

Druhá verze přinesla také vylepšení v oblasti spotřeby energie, což prodlužuje životnost baterie, a implementovala nový "sleep mode" pro ještě nižší spotřebu v pohotovostním režimu.

Srovnání verzí

Funkce/Komponenta Micro:bit V1 (2016) Micro:bit V2 (2020)
Procesor Nordic nRF51822 (16 MHz, Cortex-M0) Nordic nRF52833 (64 MHz, Cortex-M4)
RAM 16 KB 128 KB (8× více)
Flash paměť 256 KB 512 KB (2× více)
LED displej 5×5 matice 5×5 matice (jasnější)
Tlačítka 2 (A a B) 3 (A, B a kapacitní dotykový senzor)
Audio Žádné Reproduktor a mikrofon
Bluetooth 4.0 (BLE) 5.0 (BLE)
Akcelerometr MSA300 LSM303 (vylepšený)
Magnetometr MAG3110 LSM303 (vylepšený)
I/O piny 3 kroužky + 20 pinů 3 kroužky + 20 pinů (beze změny)
Secure element Ne Ano
Rozměry 4 × 5 cm 4 × 5 cm (beze změny)
Spotřeba energie Standardní Nižší s režimem spánku
Strojové učení Limitované Podporované

Druhá verze zachovává plnou kompatibilitu s projekty vytvořenými pro první verzi, což znamená, že kód napsaný pro původní Micro:bit bude fungovat i na novější verzi. Vylepšení v V2 však otevírají nové možnosti pro pokročilejší projekty, zejména v oblastech zvuku, strojového učení a výpočetně náročnějších aplikací.

Programování BBC Micro:bit

Jednou z největších předností BBC Micro:bit je jeho flexibilita v oblasti programování. Nabízí různé způsoby, jak jej programovat, od jednoduchých blokových jazyků pro začátečníky až po pokročilejší textové programovací jazyky pro zkušenější uživatele.

Microsoft MakeCode

Microsoft MakeCode je primární a nejpoužívanější vývojové prostředí pro BBC Micro:bit. Jedná se o webovou platformu, která nabízí blokové i textové programování, což ji činí ideální pro začátečníky i pokročilé uživatele.

Hlavní vlastnosti MakeCode:

  1. Blokové programování: Podobné jako Scratch, umožňuje programování přetahováním bloků, což je ideální pro začátečníky a mladší děti. Bloky jsou barevně odlišeny podle funkce.
  2. JavaScript: Uživatelé mohou kdykoli přepnout z blokového programování na textový kód v JavaScriptu, což umožňuje plynulý přechod k pokročilejšímu programování.
  3. Simulátor: Integrovaný simulátor umožňuje testovat programy přímo v prohlížeči bez nutnosti nahrávat je na fyzické zařízení.
  4. Sdílení projektů: Platforma umožňuje sdílet projekty pomocí URL odkazů nebo QR kódů, což usnadňuje spolupráci mezi studenty a učiteli.
  5. Rozšíření: MakeCode podporuje rozšíření, která přidávají funkce pro práci s dalším hardwarem (např. servomotory, LCD displeje) nebo specifické knihovny pro různé projekty.

Vytváření rozšíření pro MakeCode:

MakeCode je otevřená platforma, která umožňuje vývojářům vytvářet vlastní rozšíření. Tento proces zahrnuje:

  1. Vytvoření GitHub repozitáře: Rozšíření jsou hostována na GitHubu a následují specifickou strukturu.
  2. Definice API: Vývojáři musí definovat JavaScript API pro své rozšíření a vytvořit odpovídající blokové reprezentace.
  3. Testování a ladění: MakeCode poskytuje nástroje pro testování rozšíření lokálně před jejich publikováním.
  4. Publikování: Po dokončení a testování může být rozšíření publikováno a zpřístupněno ostatním uživatelům.

Hotové projekty a vzdělávací zdroje:

MakeCode nabízí rozsáhlou knihovnu projektů a výukových materiálů, které jsou rozděleny podle obtížnosti a tématu. Tyto projekty zahrnují:

  • Začátečnické projekty: Jednoduché aplikace jako "Šťastné číslo" nebo "Kámen nůžky papír", které představují základní koncepty.
  • Hudební projekty: Vytváření jednoduchých melodií nebo dokonce malých hudebních nástrojů.
  • Vědecké projekty: Využití senzorů pro měření teploty, světla nebo pohybu v rámci vědeckých experimentů.
  • Herní projekty: Vytváření jednoduchých her od Hada po arkádové hry.
  • Výukové kurzy: Strukturované kurzy, které postupně představují programovací koncepty od základů až po pokročilé techniky.

MakeCode se pravidelně aktualizuje a rozšiřuje, přičemž přidává podporu pro nové funkce Micro:bitu a vylepšuje uživatelské rozhraní na základě zpětné vazby od komunity.

Micro:bit Python Editor

Vedle MakeCode je oficiálně podporován také Python editor vyvinutý přímo Micro:bit Educational Foundation. Tento editor je založen na jazyce Python a umožňuje programování Micro:bitu pomocí zjednodušené verze Pythonu zvané MicroPython.

Hlavní vlastnosti Python Editoru:

  1. Textový programovací jazyk: Na rozdíl od blokového programování v MakeCode je zde kód psán přímo v textové formě, což je vhodné pro starší studenty nebo ty, kteří chtějí přejít k profesionálnímu programování.
  2. Integrované vývojové prostředí: Editor nabízí zvýrazňování syntaxe, automatické doplňování kódu a další funkce typické pro moderní IDE.
  3. Dokumentace a příklady: Součástí editoru je rozsáhlá dokumentace a ukázkové kódy, které pomáhají uživatelům naučit se pracovat s různými funkcemi Micro:bitu.
  4. Knihovna microbit: Specializovaná knihovna poskytuje přístup ke všem funkcím hardware, včetně LED displeje, tlačítek, senzorů a pinů.

Ostatní způsoby programování Micro:bitu

Kromě oficiálně podporovaných prostředí MakeCode a Python Editoru existuje řada alternativních způsobů, jak programovat BBC Micro:bit. Tyto alternativy mohou být vhodné pro specifické skupiny uživatelů nebo konkrétní typy projektů.

Mu Editor

Mu je jednoduchý Python editor navržený specificky pro začátečníky a vzdělávací účely, který má výbornou podporu pro BBC Micro:bit. Jeho hlavními výhodami jsou:

  1. Jednoduché uživatelské rozhraní: Navrženo tak, aby bylo přístupné i pro úplné začátečníky.
  2. Režimy: Obsahuje speciální režim pro Micro:bit, který automaticky nahrává kód na zařízení.
  3. REPL terminál: Umožňuje interaktivní práci s Micro:bitem, zadávání příkazů a okamžité zobrazení výsledků.
  4. Plokher (Plotter): Grafické zobrazení dat ze senzorů v reálném čase, což je užitečné pro vědecké projekty.
  5. Dostupnost: Je zdarma a multiplatformní (Windows, macOS, Linux).

Mu editor je často doporučován učiteli jako ideální první prostředí pro studenty, kteří se chtějí naučit programovat v Pythonu, protože kombinuje jednoduchost s výkonnými funkcemi a nemá žádné rozptylující prvky.

Thonny IDE

Thonny je další populární IDE pro Python, které nabízí dobrou podporu pro programování Micro:bitu:

  1. Zaměření na výuku: IDE je navrženo speciálně pro výuku programování, což zahrnuje přehledné zobrazování proměnných a krokovací debugger.
  2. Podpora MicroPython: Jednoduchá instalace a konfigurace pro práci s Micro:bitem.
  3. Jednoduchá správa balíčků: Integrovaný správce balíčků usnadňuje instalaci knihoven.
  4. Vizualizace běhu programu: Thonny umožňuje sledovat, jak se program vykonává krok za krokem, což pomáhá studentům lépe pochopit, jak jejich kód funguje.
  5. Multiplatformní: Dostupný pro Windows, macOS a Linux.

Scratch s rozšířením pro Micro:bit

Pro uživatele, kteří jsou již obeznámeni se Scratchem, existuje oficiální rozšíření, které umožňuje programovat Micro:bit pomocí tohoto populárního blokového programovacího jazyka:

  1. Známé prostředí: Využívá standardní rozhraní Scratche, které mnoho dětí již zná.
  2. Bezdrátové spojení: Komunikace s Micro:bitem probíhá bezdrátově přes Bluetooth, což umožňuje interaktivní projekty.
  3. Integrace senzorů: Data ze senzorů Micro:bitu mohou být využita jako vstupy pro projekty ve Scratchi.
  4. Jednoduché animace a hry: Scratch se svými grafickými možnostmi umožňuje vytvářet interaktivní projekty, které kombinují virtuální svět Scratche s fyzickými vstupy z Micro:bitu.

Arduino IDE

Pro pokročilejší uživatele, kteří jsou obeznámeni s Arduino ekosystémem, je možné programovat Micro:bit i pomocí Arduino IDE:

  1. Jazyk C/C++: Programování v nízkoúrovňovém jazyce, který poskytuje větší kontrolu nad hardware.
  2. Arduino knihovny: Možnost využít rozsáhlý ekosystém Arduino knihoven.
  3. Mbed OS: Micro:bit V2 podporuje platformu Mbed OS, která usnadňuje vývoj pomocí Arduino IDE.
  4. Pokročilé projekty: Vhodné pro projekty, které vyžadují maximální výkon nebo práci s nestandardními periferiemi.

Makecode CLI a profesionální vývojová prostředí

Pro pokročilé uživatele a profesionální vývojáře existují možnosti programování Micro:bitu pomocí standardních vývojových nástrojů:

  1. MakeCode CLI: Příkazová řádka pro kompilaci MakeCode projektů bez použití webového rozhraní.
  2. Mbed Studio: Profesionální IDE pro vývoj na platformě ARM Mbed, které podporuje Micro:bit V2.
  3. PlatformIO: Rozšíření pro Visual Studio Code, které umožňuje programování Micro:bitu v různých jazycích.
  4. Vlastní sestavení MicroPythonu: Možnost sestavit vlastní verzi MicroPythonu s přidanými funkcemi.

Tyto pokročilejší nástroje jsou vhodné pro zkušenější vývojáře, kteří potřebují větší kontrolu nad procesem vývoje nebo integrují Micro:bit do složitějších projektů či profesionálních aplikací.

Nejzajímavější rozšiřující desky

Ekosystém BBC Micro:bit zahrnuje desítky rozšiřujících desek, které přidávají nové funkce a možnosti. Tyto desky lze rozdělit do několika kategorií podle jejich zaměření a funkcí.

Desky pro robotiku a motory

Kitronik :MOVE Motor

:MOVE Motor je rozšiřující deska navržená speciálně pro BBC Micro:bit, která umožňuje jednoduché vytvoření mobilního robota:

  1. Dva motory: Deska obsahuje dva mikro servo motory s kontinuálním otáčením pro pohyb.
  2. LED světla: Přední a zadní RGB LED, které mohou sloužit jako světla nebo indikátory.
  3. Držák baterie: Integrovaný držák na 4× AA baterie pro napájení motorů i Micro:bitu.
  4. Snadná montáž: Micro:bit se jednoduše zasune do připraveného konektoru, není potřeba pájení.
  5. Rozšiřitelnost: Obsahuje dodatečné piny pro připojení dalších senzorů nebo aktuátorů.

Tato deska je ideální pro začínající robotiky, protože nevyžaduje žádné pájení a umožňuje začít s programováním robota během několika minut.

Waveshare Motor Driver Board

Tato deska je navržena pro ovládání DC motorů a servomotorů:

  1. Ovládání motorů: Podporuje až 2 DC motory nebo 4 servomotory.
  2. Vysoký výkon: Umožňuje ovládat motory s vyšším proudovým odběrem.
  3. I2C rozhraní: Komunikace s Micro:bitem probíhá přes I2C sběrnici, což šetří piny.
  4. Rozšiřující piny: Zachovává přístup k většině pinů Micro:bitu pro další rozšíření.

Waveshare Motor Driver Board je vhodná pro pokročilejší robotické projekty, které vyžadují přesnější řízení motorů nebo vyšší výkon.

Elecfreaks Cutebot

Cutebot je kompletní robotická platforma založená na Micro:bitu:

  1. Kompaktní design: Vše potřebné je integrováno v malém šasi.
  2. RGB LED: Obsahuje programovatelné RGB LED pro vizuální efekty.
  3. Ultrazvukový senzor: Pro detekci překážek.
  4. Světelné senzory: Pro sledování čáry nebo detekci světla.
  5. Jednoduché programování: K dispozici jsou bloky MakeCode pro snadné programování.

Cutebot je výbornou volbou pro školní projekty zaměřené na robotiku, protože kombinuje atraktivní design s jednoduchým ovládáním a širokou škálou funkcí.

Desky s displeji a dalšími periferiemi

Kitronik :VIEW

:VIEW je rozšiřující deska s velkým 16×2 LCD displejem:

  1. Přehledný displej: Umožňuje zobrazit text a jednoduché grafické prvky.
  2. Podsvícení: RGB podsvícení s možností nastavení barvy.
  3. I2C komunikace: Využívá pouze dva piny Micro:bitu.
  4. Dodatečná tlačítka: Obsahuje další tlačítka pro interakci s uživatelem.

Tato deska je ideální pro projekty, které vyžadují zobrazení většího množství textu nebo dat, než kolik umožňuje vestavěný 5×5 LED displej Micro:bitu.

Waveshare e-Paper Display Module

Toto rozšíření přináší na Micro:bit e-inkoustový displej:

  1. Nízká spotřeba: Displej spotřebovává energii pouze při aktualizaci obsahu.
  2. Čitelnost na slunci: Perfektně čitelný i na přímém slunečním světle.
  3. Různé velikosti: K dispozici v různých velikostech od 1,54" do 2,9".
  4. Trvalé zobrazení: Obsah zůstává viditelný i po vypnutí napájení.

E-paper displeje jsou vynikající pro projekty s nízkou spotřebou energie nebo ty, které vyžadují dlouhodobé zobrazení informací bez nutnosti neustálého napájení.

Pimoroni Scroll:bit

Scroll:bit přidává 17×7 LED matici pro posuvné texty a animace:

  1. Jasný displej: 119 individuálně programovatelných bílých LED.
  2. Plynulé animace: Ideální pro posuvné texty a jednoduché animace.
  3. Jednoduchá integrace: Připojuje se přímo na hranu Micro:bitu bez potřeby kabelů.
  4. MakeCode bloky: K dispozici jsou speciální bloky pro jednoduché programování.

Tato deska významně rozšiřuje zobrazovací možnosti Micro:bitu a je vhodná pro informační panely, reklamní displeje nebo vizuální umělecké projekty.

Desky pro senzory a datovou akvizici

SparkFun Weather:bit

Weather:bit je specializovaná deska pro meteorologická měření:

  1. Senzory počasí: Obsahuje barometr, teploměr, vlhkoměr a senzor kvality vzduchu.
  2. Konektor pro srážkoměr: Možnost připojit externí srážkoměr.
  3. Datové ukládání: Slot pro microSD kartu pro ukládání naměřených dat.
  4. Real-time hodiny: Pro přesné časové značky měření.

Weather:bit je ideální pro školní vědecké projekty zaměřené na meteorologii, environmentální monitoring nebo dlouhodobé sledování klimatických podmínek.

Kitronik Environmental Control Board

Tato deska je určena pro projekty monitorování a řízení prostředí:

  1. Senzory: Obsahuje senzory teploty, vlhkosti a tlaku.
  2. Relé: Integrovaná relé pro spínání externích zařízení (např. zavlažovací systémy).
  3. Hodiny reálného času: Pro přesné časování a záznamy.
  4. Vstupy pro další senzory: Možnost připojení dodatečných senzorů pro komplexnější monitoring.

Environmental Control Board je vynikající volbou pro automatizační projekty, jako jsou chytré skleníky, monitorování kvality vnitřního vzduchu nebo řízení akvaponických systémů.

Seeed Grove Shield for micro:bit

Grove Shield umožňuje připojení stovek komponentů z ekosystému Grove:

  1. Standardizované konektory: Usnadňují připojení různých modulů bez pájení.
  2. Široká kompatibilita: Funguje s více než 300 různými moduly Grove.
  3. Rozmanité kategorie: Senzory, displeje, aktuátory, komunikační moduly a mnoho dalšího.
  4. Plug-and-play: Jednoduché připojení a odpojení komponentů bez nářadí.

Tato deska otevírá Micro:bit pro celý ekosystém Grove, což exponenciálně rozšiřuje možnosti jeho využití v různých projektech od domácí automatizace přes nositelnou elektroniku až po průmyslové aplikace.

Nejzajímavější roboty a komerční řešení

V ekosystému BBC Micro:bit existuje mnoho komerčních robotických platforem a vzdělávacích stavebnic, které jsou navrženy specificky pro použití s touto programovatelnou deskou. Tyto hotové produkty umožňují rychlý start s praktickými projekty bez nutnosti složitého sestavování nebo pájení.

Robotické platformy

Bit:Bot XL od 4tronix

Bit:Bot XL je populární robotická platforma speciálně navržená pro BBC Micro:bit:

  1. Kompletní řešení: Obsahuje motory, senzory sledování čáry, ultrazvukový senzor a programovatelné LED.
  2. Rozšiřitelnost: Nabízí možnost připojení dalších senzorů a periferií.
  3. Vzdělávací kontext: Dodáván s výukovými materiály a projekty pro postupné učení.
  4. Neo Pixels: 12 programovatelných RGB LED pro vizuální efekty.
  5. Uzavřený ekosystém: Dodáván s hotovými bloky pro MakeCode a knihovnami pro Python.

Bit:Bot XL je oblíbený ve školách, protože poskytuje dostatečně robustní platformu pro opakované použití ve třídě a zároveň nabízí dostatek funkcí pro postupně složitější projekty.

Maqueen Plus od DFRobot

Maqueen Plus je pokročilý vzdělávací robot s mnoha funkcemi:

  1. Kovové šasi: Odolnější konstrukce než u většiny vzdělávacích robotů.
  2. Přesné enkodéry: Umožňují přesné řízení pohybu.
  3. Infračervené dálkové ovládání: Možnost ovládat robota pomocí dálkového ovládání.
  4. Držák pro kameru: Možnost rozšíření o kamerový modul pro projekty počítačového vidění.
  5. Podpora grafického programování: Speciální bloky v MakeCode a knihovny pro MicroPython.

Maqueen Plus je vhodný pro pokročilejší robotické projekty, včetně autonomní navigace, mapování prostředí a počítačového vidění s přídavnými moduly.

:MOVE mini Mk2 od Kitronik

Kompaktní robotické vozítko s jedinečným designem:

  1. Servo motory: Využívá kontinuální servo motory pro pohyb.
  2. Kompaktní design: Miniaturní provedení ideální pro použití ve třídách.
  3. Snadná stavba: Dodáván jako stavebnice, kterou zvládnou sestavit i mladší žáci.
  4. Modulární: Možnost přidání dalších periferií pomocí rozšiřujícího headeru.
  5. Výukové materiály: Rozsáhlá dokumentace a projekty pro různé úrovně dovedností.

:MOVE mini je oblíbený pro svou jednoduchost a cenovou dostupnost, což z něj dělá ideální první robotickou platformu pro začátečníky.

Vzdělávací stavebnice a nerobotické platformy

Kits:bit od Micro:bit Educational Foundation

Oficiální vzdělávací stavebnice pro BBC Micro:bit:

  1. Komplexní sada: Obsahuje Micro:bit, bateriový držák, různé senzory a komponenty.
  2. Strukturované projekty: Dodávána s podrobnými návody a projekty.
  3. Progresivní obtížnost: Projekty postupně rozvíjejí dovednosti od základů po pokročilé koncepty.
  4. Vzdělávací materiály: Integrované do oficiálních učebních plánů.

Tato oficiální sada je navržena ve spolupráci s pedagogy tak, aby optimálně podporovala výukové cíle a poskytovala strukturovanou cestu k rozvoji programovacích dovedností.

Smart Garden Kit od DFRobot

Sada zaměřená na monitorování a automatizaci pěstování rostlin:

  1. Senzory pro rostliny: Senzory vlhkosti půdy, světla a teploty.
  2. Čerpadlo: Automatické zavlažovací čerpadlo ovládané Micro:bitem.
  3. Vzdělávací aspekt: Kombinuje učení programování s biologií a environmentální výchovou.
  4. Rozšiřitelnost: Možnost přidat další senzory nebo aktuátory podle potřeby.

Smart Garden Kit je skvělým příkladem mezipředmětového projektu, který kombinuje technologie s přírodními vědami a ukazuje praktické využití programování v každodenním životě.

Inventor's Kit od Kitronik

Rozsáhlá sada pro budování elektronických projektů:

  1. Breadboard: Umožňuje experimentování bez pájení.
  2. Elektronické komponenty: LED, tlačítka, tranzistory, rezistory a další základní součástky.
  3. Senzory a aktuátory: Různé senzory, motorky a další aktivní prvky.
  4. Obsáhlý manuál: Provádí více než 10 projekty s detailním vysvětlením.
  5. Postupná obtížnost: Od jednoduchých projektů po komplexní systémy.

Inventor's Kit je ideální volbou pro uživatele, kteří chtějí jít hlouběji do elektroniky a pochopit, jak Micro:bit komunikuje s různými komponenty a obvody.

:GAME ZIP 64 od Kitronik

Herní konzole založená na Micro:bitu:

  1. 8×8 RGB LED matice: Barevný displej pro hry.
  2. Joystick: Analogový joystick pro ovládání her.
  3. Piezo reproduktor: Pro zvukové efekty.
  4. Další tlačítka: 4 herní tlačítka mimo standardní tlačítka Micro:bitu.
  5. Knihovna her: Dodávaná s několika hrami a tutoriály, jak vytvořit vlastní.

Tato platforma je velmi populární mezi dětmi, protože jim umožňuje vytvářet vlastní hry a zároveň se učit základní koncepty programování, jako jsou proměnné, podmínky a cykly.

Nejzajímavější DIY projekty

Komunita kolem BBC Micro:bit je velmi aktivní a stále vytváří nové a zajímavé projekty. Od jednoduchých experimentů až po složité systémy, DIY projekty ukazují skutečný potenciál tohoto malého zařízení.

Nositelná elektronika

Micro:bit Náramkové hodinky

Mnoho uživatelů vytvořilo vlastní náramkové hodinky s Micro:bitem:

  1. Funkce: Zobrazují čas, datum, krokoměr a další informace na LED displeji.
  2. Materiály: Často využívají 3D tištěná pouzdra nebo upravené náramky.
  3. Napájení: Miniaturní dobíjecí baterie nebo knoflíkové články.
  4. Rozšíření: Některé verze přidávají další senzory jako pulzmetr nebo senzor okolního světla.

Tento projekt je populární, protože kombinuje praktický každodenní předmět s učením programování a elektroniky. Navíc lze hodinky neustále vylepšovat a přidávat nové funkce podle potřeb uživatele.

LED Bunda pro bezpečnost cyklistů

Kreativní projekt pro zvýšení viditelnosti cyklistů v noci:

  1. Světelné pásy: Adresovatelné RGB LED pásky připojené k Micro:bitu.
  2. Automatická aktivace: Využívá senzory Micro:bitu pro detekci setmění.
  3. Signalizace: Umožňuje signalizaci změny směru pohybem ruky díky akcelerometru.
  4. Nízká spotřeba: Optimalizovaný kód pro maximální výdrž baterie.

Tento projekt ukazuje, jak lze technologii využít ke zvýšení bezpečnosti, a zároveň je skvělým příkladem nositelné elektroniky dostupné i pro amatéry.

Domácí automatizace

Chytrý skleník

Populární projekt využívající senzory Micro:bitu pro automatizaci péče o rostliny:

  1. Monitorování: Sledování vlhkosti půdy, teploty a světelných podmínek.
  2. Automatické zavlažování: Spínání čerpadla nebo ventilu při detekci suché půdy.
  3. Větrání: Automatické otevírání/zavírání větracích otvorů podle teploty.
  4. Datový záznam: Ukládání historie podmínek na SD kartu nebo odesílání dat do cloudu.
  5. Upozornění: Notifikace na mobil nebo počítač při zjištění neoptimálních podmínek.

Chytrý skleník je skvělým příkladem praktického využití Micro:bitu pro řešení reálných problémů a zároveň poskytuje možnost učit se o rostlinách, životním prostředí a automatizaci.

Monitoring spotřeby energie

DIY řešení pro sledování spotřeby elektřiny v domácnosti:

  1. Senzor proudu: Využívá neinvazivní proudový transformátor na hlavním přívodu.
  2. Vizualizace: Zobrazení aktuální spotřeby na LED displeji nebo externí obrazovce.
  3. Analýza: Ukládání dat pro pozdější analýzu spotřeby.
  4. Integrace: Možnost propojení s jinými systémy domácí automatizace.

Tento projekt pomáhá uživatelům uvědomit si svou spotřebu energie a identifikovat možnosti úspor, což má pozitivní dopad na životní prostředí i rodinný rozpočet.

Vzdělávací a zábavní projekty

Meteostanice s webovým rozhraním

Komplexní projekt spojující hardware a webové technologie:

  1. Senzory: Využití interních i externích senzorů pro měření meteorologických dat.
  2. Komunikace: Odesílání dat přes Bluetooth nebo Wi-Fi (s využitím doplňkového modulu).
  3. Vizualizace: Vlastní webová stránka zobrazující aktuální podmínky a grafy historie.
  4. Open Data: Někteří tvůrci připojují své stanice do veřejných sítí meteorologických stanic.

Meteostanice je vynikajícím mezipředmětovým projektem, který kombinuje programování, fyziku, meteorologii a webový design.

Interaktivní hudební nástroje

Kreativní využití Micro:bitu pro tvorbu nových typů hudebních nástrojů:

  1. Theremin: Využívá senzory přiblížení pro bezkontaktní hudební nástroj.
  2. Bicí souprava: Akcelerometry detekují pohyb a přetváří jej na zvuky bicích.
  3. Kytarové efekty: Micro:bit jako kontroler pro efekty na elektrické kytaře.
  4. Syntetizátor: Vytváření elektronických zvuků pomocí tlačítek a pohybových senzorů.

Tyto projekty jsou oblíbené ve školách, protože spojují programování s hudbou a uměleckou tvorbou, čímž oslovují i studenty, kteří by se jinak o technologie nezajímali.

Kvízové a herní systémy

Domácí verze buzzerových systémů pro kvízy a hry:

  1. Multiple ovládače: Několik Micro:bitů komunikujících bezdrátově s centrální jednotkou.
  2. Identifikace hráčů: Systém pro detekci, který hráč stiskl tlačítko jako první.
  3. Bodovací systém: Automatické počítání bodů a zobrazení výsledků.
  4. Zvukové efekty: Integrované zvuky pro oznámení správných/nesprávných odpovědí.

Tento projekt kombinuje zábavu s učením a podporuje spolupráci i zdravou soutěživost mezi účastníky.

Alternativy k BBC Micro:bit

Ačkoli BBC Micro:bit je jednou z nejpopulárnějších vzdělávacích platforem, existují i další zajímavé alternativy, které mohou být v určitých případech vhodnější. Podívejme se na nejzajímavější z nich a jak se liší od Micro:bitu.

Raspberry Pi Pico

Raspberry Pi Pico je mikrořadič vyvinutý Raspberry Pi Foundation, který představuje jednu z nejbližších alternativ k Micro:bitu:

  1. Vyšší výkon: RP2040 procesor s dvojitým jádrem ARM Cortex-M0+ běžícím na 133 MHz.
  2. Větší paměť: 264 KB RAM a 2 MB flash paměti.
  3. Více pinů: 26 GPIO pinů s podporou různých periferních rozhraní.
  4. Nižší cena: Obvykle o 30-50% levnější než Micro:bit.
  5. Programování: Podporuje MicroPython, C/C++ a Arduino.
  6. Rozdíly oproti Micro:bitu:
    • Nemá vestavěné senzory (akcelerometr, kompas)
    • Nemá vestavěný displej
    • Nemá Bluetooth
    • Vyžaduje více externích komponent pro začátečnické projekty
    • Méně uživatelsky přívětivý pro úplné začátečníky

Raspberry Pi Pico je vhodnější pro uživatele, kteří již mají nějaké zkušenosti s elektronikou a chtějí více výkonu a flexibility za nižší cenu. Na rozdíl od Micro:bitu není tak připraven k okamžitému použití bez dodatečných komponentů.

Calliope Mini

Calliope Mini je německá alternativa k BBC Micro:bit, která vznikla ve spolupráci s týmem Micro:bit:

  1. Podobné funkce: Zahrnuje LED matici, tlačítka a většinu senzorů jako Micro:bit.
  2. Rozšíření: Přidává RGB LED, reproduktor a mikrofon (podobně jako Micro:bit V2).
  3. Kompatibilita: Většina kódu pro Micro:bit funguje i na Calliope Mini s minimálními úpravami.
  4. Zaměření: Primárně zaměřeno na německy mluvící země s lokalizovanými výukovými materiály.
  5. Programování: Kompatibilní s MakeCode a dalšími nástroji pro Micro:bit.

Calliope Mini je v podstatě německý ekvivalent Micro:bitu s několika dodatečnými funkcemi. Je ideální volbou pro německy mluvící uživatele, kteří ocení lokalizované vzdělávací materiály a podporu.

CircuitPlayground Express

Adafruit Circuit Playground Express je další alternativa zaměřená na vzdělávání:

  1. Integrované komponenty: Obsahuje 10 RGB LED, akcelerometr, světelný senzor, zvukový senzor, reproduktor, tlačítka a další senzory.
  2. Výkon: ATSAMD21 procesor (ARM Cortex-M0+) běžící na 48 MHz.
  3. Programování: Podporuje CircuitPython, Arduino, MakeCode.
  4. Krokodýlkové svorky: Velké piny umožňující připojení bez pájení, podobně jako u Micro:bitu.
  5. Srovnání s Micro:bitem:
    • Více vestavěných LED a senzorů
    • Lepší podpora pro začínající tvůrce módy díky vodivým páskám
    • Nemá displej jako Micro:bit
    • Kruhový tvar místo obdélníkového
    • Silnější ekosystém v USA, slabší v Evropě

Circuit Playground Express je obzvláště oblíbený pro projekty zahrnující osvětlení a zvuk díky svým integrovaným RGB LED a reproduktoru. Je také vhodný pro projekty nositelné elektroniky.

Arduino Nano 33 BLE

Arduino Nano 33 BLE představuje pokročilejší alternativu pro uživatele, kteří jsou již obeznámeni s ekosystémem Arduino:

  1. Výkonný hardware: Nordic nRF52840 procesor (stejná rodina jako Micro:bit V2) s ARM Cortex-M4F.
  2. Bezdrátové připojení: Bluetooth 5.0 a NFC.
  3. Bohaté senzory: Akcelerometr, gyroskop, magnetometr, barometrický senzor, teploměr, senzor gest, proximity a další.
  4. Programování: Arduino IDE, ale také podpora MicroPythonu.
  5. Srovnání s Micro:bitem:
    • Více specializovaný pro pokročilejší uživatele
    • Vyžaduje znalost elektroniky a programování
    • Nemá integrovaný displej
    • Více GPIO pinů a analogových vstupů
    • Lepší podpora pro připojení k IoT platformám

Arduino Nano 33 BLE je ideální volbou pro uživatele, kteří přerostli možnosti Micro:bitu a chtějí pokročit k výkonnějšímu a flexibilnějšímu systému s větší komunitní podporou a širším ekosystémem knihoven.

ESP32-based zařízení (např. M5Stack)

ESP32 je populární IoT platforma, a zařízení jako M5Stack poskytují uživatelsky přívětivé rozhraní podobné Micro:bitu:

  1. Výkonný procesor: Dvoujádrový ESP32 s Wi-Fi a Bluetooth.
  2. Displej: Barevný LCD displej (mnohem pokročilejší než LED matice Micro:bitu).
  3. Konektivita: Vestavěná Wi-Fi umožňuje snadné připojení k internetu bez dodatečného hardware.
  4. Programování: Podpora Arduino IDE, MicroPython, UIFlow (blokové programování).
  5. Srovnání s Micro:bitem:
    • Výrazně výkonnější hardware
    • Lepší možnosti zobrazení díky LCD
    • Vestavěná Wi-Fi
    • Vyšší cena
    • Vyšší spotřeba energie
    • Složitější pro úplné začátečníky

Zařízení založená na ESP32, jako je M5Stack, jsou vhodná pro projekty vyžadující připojení k internetu, složitější grafické rozhraní nebo vyšší výpočetní výkon. Jsou ideální jako následující krok po Micro:bitu pro uživatele, kteří chtějí vytvářet pokročilejší IoT projekty.

Závěr

BBC Micro:bit představuje revoluční vzdělávací nástroj, který od svého uvedení v roce 2016 významně ovlivnil způsob, jakým se děti učí programovat a pracovat s elektronikou. Jeho jedinečná kombinace jednoduchosti, dostupnosti a všestrannosti z něj činí ideální platformu pro uvedení dětí do světa digitálních technologií.

Za pouhých několik let se Micro:bit rozšířil do více než 60 zemí světa a stal se součástí vzdělávacích programů mnoha škol. Druhá generace zařízení představená v roce 2020 přinesla významná vylepšení, která otevírají nové možnosti pro výuku pokročilejších konceptů, jako je umělá inteligence a zpracování zvuku.

Síla Micro:bitu spočívá především v jeho ekosystému. Od uživatelsky přívětivých vývojových prostředí jako MakeCode přes rozsáhlou nabídku rozšiřujících desek až po aktivní komunitu vývojářů a učitelů – všechny tyto prvky dohromady vytvářejí komplexní vzdělávací platformu, která roste spolu s dovednostmi uživatele.

Ačkoli existují alternativy jako Raspberry Pi Pico, Calliope Mini nebo Arduino, BBC Micro:bit si udržuje jedinečnou pozici díky své optimalizaci pro vzdělávací účely, robustnímu designu a vynikající podpoře prostřednictvím Micro:bit Educational Foundation. Jeho hlavní předností je schopnost zaujmout začátečníky a zároveň nabídnout dostatečný prostor pro růst a experimentování.

S rostoucím důrazem na digitální gramotnost a STEM vzdělávání po celém světě lze očekávat, že význam BBC Micro:bit a podobných platforem bude v budoucnu ještě růst. Jejich role při formování nové generace tvůrců, inženýrů a inovátorů je nezastupitelná.

BBC Micro:bit není jen další programovatelnou deskou – je to nástroj, který demokratizuje přístup k digitálním technologiím a inspiruje miliony dětí k tvorbě elektronických projektů.

Zdroje k BBC Micro:bit

Oficiální stránky a dokumentace

  1. Micro:bit Educational Foundation – Oficiální stránky https://microbit.org/ (Oficiální informace o Micro:bitu, podpora, návody, projekty, novinky, srovnání verzí)
  2. Micro:bit V2 Technical Data Sheet https://tech.microbit.org/hardware/ (Detailní technické specifikace obou verzí, schémata, datasheety)
  3. MakeCode for micro:bit https://makecode.microbit.org/ (Oficiální vývojové prostředí, příklady, rozšíření, návody)
  4. MicroPython for micro:bit https://python.microbit.org/ (Oficiální editor, dokumentace, příklady v MicroPythonu)
  5. Micro:bit Foundation – Projects https://microbit.org/projects/ (Sbírka hotových projektů, inspirace pro DIY)

Historie a vznik projektu

  1. BBC News – BBC gives children mini-computers in Make it Digital scheme https://www.bbc.com/news/technology-31667974 (Zpráva o spuštění projektu, důvody vzniku, partneři)
  2. Wikipedia – BBC Micro:bit https://en.wikipedia.org/wiki/Micro_Bit (Přehled historie, technické údaje, vývoj, globální rozšíření)
  3. Micro:bit Educational Foundation – About us https://microbit.org/about/ (O nadaci, mise, partneři, globální dopad)

Srovnání verzí, technické detaily

  1. Micro:bit V1 vs V2 Comparison Table https://microbit.org/get-started/user-guide/overview/ (Přehledná tabulka rozdílů mezi V1 a V2)
  2. Nordic Semiconductor – nRF51822 and nRF52833 Product Briefs https://www.nordicsemi.com/Products/Low-power-short-range-wireless/nRF51822 https://www.nordicsemi.com/Products/Low-power-short-range-wireless/nRF52833 (Specifikace použitých čipů)

Programování a vývojová prostředí

  1. Microsoft MakeCode Blog https://makecode.com/blog (Novinky, rozšíření, návody, vývojářská dokumentace)
  2. Mu Editor – Oficiální stránky https://codewith.mu/ (Popis, instalace, návody pro Micro:bit)
  3. Thonny IDE – Oficiální stránky https://thonny.org/ (Popis, instalace, podpora MicroPythonu)
  4. Scratch + micro:bit Extension https://scratch.mit.edu/microbit (Oficiální rozšíření pro Scratch, návody)
  5. Arduino IDE – micro:bit support https://github.com/arduino/ArduinoCore-mbed (Podpora pro Micro:bit V2 v Arduino IDE)

Rozšiřující desky, robotické platformy a komerční řešení

  1. Kitronik – Micro:bit Products https://kitronik.co.uk/collections/microbit (Oficiální produkty, stavebnice, robotické platformy, datasheety)
  2. DFRobot – Maqueen Robots https://www.dfrobot.com/category-172.html (Robotické platformy pro Micro:bit, návody, rozšíření)
  3. 4tronix – Bit:Bot XL https://4tronix.co.uk/bitbotxl/ (Popis a dokumentace k Bit:Bot XL)
  4. Elecfreaks – Cutebot https://www.elecfreaks.com/store/cutebot.html (Robotická platforma, dokumentace, příklady)
  5. SparkFun – Weather:bit https://www.sparkfun.com/products/14674 (Deska pro meteorologii, návody)
  6. Seeed Studio – Grove Shield for micro:bit https://wiki.seeedstudio.com/Grove_Shield_for_microbit/ (Rozšiřující deska, kompatibilní moduly)

DIY projekty a inspirace

  1. Instructables – micro:bit Projects https://www.instructables.com/circuits/microbit/ (DIY projekty, návody, inspirace)
  2. Hackster.io – micro:bit Projects https://www.hackster.io/microbit/projects (Komunitní projekty, domácí automatizace, nositelná elektronika)
  3. GitHub – micro:bit community https://github.com/microbit-foundation (Knihovny, rozšíření, komunitní projekty)

Alternativy a srovnání

  1. Raspberry Pi Pico – Oficiální stránky https://www.raspberrypi.com/products/raspberry-pi-pico/ (Specifikace, dokumentace, srovnání)
  2. Calliope Mini – Oficiální stránky https://calliope.cc/ (Specifikace, návody, srovnání s Micro:bit)
  3. Adafruit Circuit Playground Express https://www.adafruit.com/product/3333 (Specifikace, návody, projekty)
  4. Arduino Nano 33 BLE – Oficiální stránky https://store.arduino.cc/products/arduino-nano-33-ble (Specifikace, dokumentace)
  5. M5Stack – Oficiální stránky https://m5stack.com/ (Specifikace, návody, projekty)

Další přehledové a recenzní zdroje

  1. Tom’s Hardware – BBC micro:bit V2 Review https://www.tomshardware.com/reviews/bbc-microbit-v2 (Recenze, srovnání, zkušenosti)
  2. MakeUseOf – What Is the BBC micro:bit? https://www.makeuseof.com/tag/bbc-microbit-explained/ (Přehled, využití, projekty)
  3. PCMag – BBC micro:bit Review https://www.pcmag.com/reviews/bbc-microbit (Recenze, zkušenosti, srovnání s alternativami)

Poznámka k použití zdrojů

V článku byly využity jak oficiální informace, tak komunitní znalosti a zkušenosti, které jsou běžně dostupné na výše uvedených stránkách. Pro konkrétní technické detaily a návody je vždy vhodné nahlédnout přímo do oficiální dokumentace nebo datasheetů. Pro inspiraci a praktické projekty doporučuji komunitní portály jako Instructables, Hackster.io nebo GitHub.