Kdo má nejrychlejší prsty? Postřehovka s micro:bitem

Dokážete zareagovat rychleji než váš kamarád? Postavte si postřehovou hru, která prověří rychlost vašich prstů. Začneme jednoduchým měřením reakčního času, potom si zahrajeme ve dvou a nakonec si vyrobíme vlastní velká tlačítka z kartonu a alobalu.

Kdyby se světlo rozsvítilo vždy za stejnou dobu, snadno bychom si správný okamžik odpočítali. Proto micro:bit čeká pokaždé jinak dlouho. Vaším úkolem je soustředit se a stisknout tlačítko co nejrychleji poté, co se rozsvítí prostřední LED.

Cestou zjistíte, jak program měří čas, jak pozná stisk tlačítka a jak se dá z obyčejného alobalu vyrobit jednoduchý elektrický spínač. Nakonec můžete svoji hru ozdobit a vymyslet další pravidla.

Co budeme potřebovat

Na první dva levely stačí:

• micro:bit V2,
• datový micro USB kabel pro nahrání programu,
• počítač s přístupem k editoru MakeCode.

Hru můžete vyzkoušet také se starším micro:bitem V1, který nemá vestavěný reproduktor. Bez připojeného reproduktoru neuslyšíte pípání. Ve třetím levelu je pin P0 potřebný pro tlačítko hráče 1; u V1 proto před spuštěním této verze odstraňte z programu bloky pro přehrávání tónů.

Tip pro pohodlnější hraní: Se super slim obalem pro micro:bit V2 se deska pohodlněji drží při mačkání tlačítek a nemusíte ji přitom držet přímo za elektroniku. Obal zároveň pomáhá desku chránit. Pro starší micro:bit V1 je určen obal pro verzi V1.

Na výrobu vlastních tlačítek ve třetím levelu si připravte také karton nebo silnější papír, alobal, lepicí pásku nebo lepidlo, nůžky a propojovací vodiče s krokosvorkami. Připravte si alespoň čtyři vodiče: po jednom pro každou alobalovou plochu. Dva vodiče pro společné GND musí být vzájemně propojené; podle způsobu zapojení se může hodit ještě jeden vodič navíc. Pokud chcete hrát bez připojeného počítače, hodí se i držák baterií s bateriemi AAA.

Jak pracovat s programy v článku

U každého levelu najdete okno s hotovým programem v prostředí MakeCode. Program je sestavený z barevných bloků, které můžete prozkoumat a upravovat. Hru si můžete nejdříve vyzkoušet v simulátoru a potom na skutečném micro:bitu.

Chcete-li program upravit nebo nahrát do micro:bitu, otevřete jej v editoru MakeCode pomocí ovládacích prvků vloženého okna. Připojte micro:bit k počítači datovým USB kabelem a klikněte na Stáhnout. Podle způsobu připojení se program nahraje přímo, nebo se do počítače stáhne soubor s příponou .hex. V tom případě jej zkopírujte na jednotku MICROBIT, která se zobrazí v Průzkumníku souborů. Každý level má vlastní program.

Zkuste v blocích změnit třeba dobu čekání, upravený program nahrát a pozorovat, co se stane.

Level 1: Jak rychle dokážete zareagovat?

Začneme hrou pro jednoho hráče. Po zapnutí micro:bit krátce pípne a potom chvíli čeká. Jakmile se uprostřed displeje rozsvítí bod, co nejrychleji stiskněte tlačítko B.

Micro:bit zobrazí váš reakční čas v milisekundách. Jedna sekunda má 1 000 milisekund, takže například výsledek 300 znamená tři desetiny sekundy.

Co se v programu děje?

Na začátku každého kola micro:bit vymaže displej a pípne. Potom čeká náhodnou dobu od dvou do pěti sekund. Díky tomu předem nevíte, kdy se bod rozsvítí.

Pro měření použijeme blok doba běhu (ms). Ten udává, kolik milisekund uplynulo od spuštění programu. Je to jako čítač, který běží na pozadí: nezačíná při každém kole znovu od nuly. Po resetu nebo novém spuštění programu začne počítat znovu.

Hned po rozsvícení prostřední LED si program aktuální hodnotu doby běhu uloží do proměnné casStartu. Proměnnou si můžete představit jako pojmenovanou přihrádku, do které si program schová číslo pro pozdější použití.

Program pak v bloku dokud čeká na stisk tlačítka B. Potom znovu přečte dobu běhu a od nové hodnoty odečte uložený casStartu. Výsledek uloží do proměnné reakce a zobrazí jej na displeji.

Například při rozsvícení může být doba běhu 5 000 ms a při stisku 5 320 ms. Rozdíl 5 320 − 5 000 je 320 ms – tolik času uplynulo mezi oběma odečty. Nezáleží na tom, že čítač už běžel před začátkem kola: odečtením získáme pouze čas mezi rozsvícením a reakcí.

Po zobrazení výsledku a krátké pauze začne další kolo automaticky. Tlačítko po stisku pusťte, aby bylo připravené na další kolo.

Nejen rychlé prsty, ale i pozorná hlava

Při postřehovce nejde jen o to, jak rychle dokážete stisknout tlačítko. Nejdřív je potřeba chvíli vydržet, sledovat displej a počkat, až se rozsvítí prostřední bod. Protože micro:bit čeká pokaždé jinak dlouho, správný okamžik si nemůžete jednoduše odpočítat.

Když jsme hru zkoušeli s mojí dcerou, všiml jsem si, jak se při čekání na světelný signál soustředí. Musela vydržet ve střehu a nenechat se zlákat k předčasnému stisku. Z obyčejné soutěže o nejrychlejší prsty se tak stala i malá hra na pozornost.

Zkuste při hraní pozorovat nejen svůj čas, ale také to, jak se vám daří čekat na signál. Je těžší vydržet, když se bod rozsvítí až za delší dobu?

Vyzkoušejte malý pokus

Odhadněte, jaký bude váš reakční čas, a potom si zahrajte třeba pět kol. Výsledky si zapište a porovnejte s odhadem.

• Který výsledek byl nejrychlejší a který nejpomalejší?
• Zlepšujete se s opakováním?
• Je rozdíl mezi pravou a levou rukou?

Z naměřených hodnot můžete vypočítat také průměr: sečtěte je a vydělte počtem měření.

Pozor na předčasný stisk: Program zatím nekontroluje, jestli jste tlačítko nestiskli ještě před rozsvícením bodu. Při pokusu tedy vyčkejte na světlo.

Level 2: Souboj dvou hráčů

Teď pozvěte druhého hráče. Jeden bude používat tlačítko A, druhý tlačítko B. Po pípnutí počkejte na rozsvícení prostředního bodu a pak co nejrychleji stiskněte svoje tlačítko. Micro:bit ukáže, které tlačítko rozpoznal při vyhodnocení.

Hráč	Tlačítko	Zobrazený výsledek
Hráč A	A	A
Hráč B	B	B

Jak micro:bit vybere vítěze?

Po rozsvícení bodu program čeká, dokud není stisknuté alespoň jedno tlačítko. Potom zkontroluje, jestli je stisknuté A. Pokud ano, zobrazí A. Pokud ne, zobrazí B.

Rozhodnutí proběhne před potvrzovacím pípnutím.

Proč program čeká na uvolnění tlačítek? Po zobrazení výsledku nejprve počká dvě sekundy. Potom v bloku dokud kontroluje, jestli je některé tlačítko ještě stisknuté. Další kolo začne až ve chvíli, kdy oba hráči tlačítka pustí. Díky tomu nikdo nezačne nové kolo se stále drženým tlačítkem z předchozího souboje.

Při hraní tlačítko po stisku chvilku podržte. Program pracuje s aktuálním stavem tlačítek, a pokud někdo stiskne a pustí tlačítko velmi rychle, nemusí jeho stisk správně vyhodnotit. Pokud jsou při rozhodování stisknutá obě tlačítka, program vybere A. Pro těsný souboj je to tedy příležitost hledat přesnější řešení.

Stejně jako v prvním levelu program zatím nehlídá předčasný stisk. Hráči se proto musí domluvit, že mačkají až po rozsvícení bodu.

Level 3: Vyrobte si vlastní tlačítka

Malá tlačítka na micro:bitu fungují, ale co kdyby měla každá strana stolu vlastní velké herní tlačítko? Nemusíte kupovat hotové: vyrobíte je z kartonu a alobalu.

Tlačítka mohou připomínat herní ovladač, vesmírný panel nebo třeba obří tlačítko pro spuštění rakety. Důležité je, aby se při stisku setkaly dvě vodivé plochy a po uvolnění se zase oddělily.

Jak tlačítko funguje?

Alobal vede elektrický proud. Každé tlačítko má dvě oddělené alobalové plochy, ke kterým připojíme vodiče. Dokud se plochy nedotýkají, obvod je rozpojený. Při stisknutí se dotknou, obvod se propojí a micro:bit zaznamená stisk.

Výroba tlačítek

1. Z kartonu vystřihněte podklad a pohyblivý díl tlačítka. Pohyblivý díl připevněte na jednom okraji páskou tak, aby se dal přitlačit k podkladu.
2. Na podklad a na spodní stranu pohyblivého dílu připevněte po jednom kousku alobalu. Umístěte je proti sobě, aby se při stisku dotkly.
3. Zkontrolujte, že v klidovém stavu zůstávají plochy oddělené. Může pomoci proužek ohnutého kartonu jako pružinka.
4. Ke každé alobalové ploše připojte vodič s krokosvorkou. Svorka se musí dotýkat alobalu, ne jen kartonu nebo lepicí pásky.
5. Stejným způsobem vyrobte druhé tlačítko.

Než budete tlačítka zdobit, vyzkoušejte, že se kontakty spolehlivě dotknou při stisku a po uvolnění se oddělí.

Zapojení k micro:bitu

Tlačítko	První alobalová plocha	Druhá alobalová plocha
Hráč 1	P0	GND
Hráč 2	P1	GND

Obě tlačítka sdílejí GND. Vodiče od příslušných alobalových ploch můžete spojit a připojit společně ke kontaktu GND na micro:bitu.

Při stisku prvního tlačítka se propojí P0 a GND. Při stisku druhého se propojí P1 a GND. Dávejte pozor, aby se krokosvorky na desce nedotýkaly sousedních kontaktů.

Program pro vlastní tlačítka

Program je podobný předchozí hře. Místo tlačítek A a B používá bloky je pin stisknut a sleduje, zda tlačítko propojilo P0 nebo P1 s GND.

Po rozsvícení prostřední LED stiskněte svoje vyrobené tlačítko. Micro:bit zobrazí 1 pro P0 nebo 2 pro P1.

Také tady program po zobrazení výsledku a dvousekundové pauze čeká na uvolnění obou tlačítek. Nové kolo začne, až budou oba alobalové spínače rozpojené.

I tady platí, že tlačítko při stisku krátce podržíme, aby jej program mohl vyhodnotit. Pokud jsou při rozhodování stisknutá obě tlačítka, přednost dostane hráč 1. Předčasný stisk program zatím nerozpoznává.

Co když tlačítko nereaguje?

Nejdříve zkontrolujte samotné tlačítko: dotýkají se při stisku opravdu obě alobalové plochy? Drží krokosvorky na alobalu? Po uvolnění by se naopak plochy měly zase oddělit.

Potom zkontrolujte připojení k micro:bitu: první tlačítko propojuje P0 s GND a druhé P1 s GND. Vyzkoušejte každé tlačítko zvlášť.

Výzvy: Vylepšete svoji hru

Základní verze už máte. Teď můžete zkoumat, co by hru udělalo napínavější nebo spravedlivější.

1. Vymyslete vlastní podobu tlačítek

Navrhněte tlačítka tak, aby se pohodlně mačkala a dobře fungovala. Vyzkoušejte různé velikosti kontaktních ploch nebo různé kartonové pružinky. Která konstrukce nejlépe vrací tlačítko zpět?

2. Změňte dobu čekání

V programu najděte náhodné čekání od 2 000 do 5 000 milisekund. Co se stane, když rozsah zkrátíte? A co když bude micro:bit čekat třeba až deset sekund? Před změnou odhadněte, jak ovlivní hru, a potom si ji zahrajte.

3. Odhalte předčasný stisk

Současná hra nepozná, že hráč stiskl tlačítko ještě před rozsvícením bodu. Zkuste vymyslet, jak by mohl micro:bit takový stisk zachytit a jak by na něj měl reagovat. Má hráč automaticky prohrát? Nebo se má kolo zopakovat?

4. Počítejte body

Zahrajte si třeba na pět vítězných kol. Nejdřív můžete body zapisovat na papír. Potom zkuste vytvořit dvě proměnné a nechat počítání na micro:bitu.

5. Spravedlivější rozhodčí

Co by měl program udělat, když hráči stisknou tlačítka téměř současně? Navrhněte vlastní pravidlo. Můžete přemýšlet o tom, jak si uložit informaci o prvním stisku, případně jak rozpoznat remízu.

Co jsme si vyzkoušeli?

Z jednoduchého rozsvícení LED postupně vznikla hra, která měří čas, reaguje na vstupy a rozhoduje podle podmínek. Vlastní tlačítka navíc ukázala, že program může spolupracovat i s věcmi, které si sami vyrobíte.