Reka Bentuk dan Teknologi notesnota, unit 3

Reka Bentuk Pengaturcaraan

Notes made with reference toNota dibuat dengan rujukan kepada TextbookBuku teks Reka Bentuk dan Teknologi Tahun 5 Sekolah Kebangsaan, Buku Teks (KSSR Semakan 2017), pageshalaman 38-63

What this chapter coversMatlamat bab ini

Saya boleh menyatakan dan menghuraikan struktur kawalan pilihan dan ulangan dalam pengaturcaraan dan algoritma (6.3.1, 6.3.2)
Saya boleh membezakan struktur kawalan jujukan, pilihan dan ulangan melalui pseudokod dan carta alir (6.3.3)
Saya boleh menjanakan idea dalam pseudokod atau carta alir berdasarkan situasi yang diberikan (6.3.4)
Saya boleh menilai pseudokod atau carta alir untuk mengesan ralat dan membaikinya (6.3.5)
Saya boleh membuat pembentangan hasil yang telah ditambah baik (6.3.6)
Saya boleh mengenal pasti fitur antara muka perisian pengaturcaraan dan perkakasan yang digunakan bersama-samanya (6.4.1, 6.4.2)
Saya boleh menghasilkan carta alir projek yang mengeluarkan cahaya, bunyi dan pergerakan (6.4.3)
Saya boleh membina pengaturcaraan berpandukan carta alir dan menghasilkan sambungan perkakasan (6.4.4, 6.4.5)
Saya boleh memindahkan pengaturcaraan pada perkakasan, menguji kefungsiannya dan membentangkannya (6.4.6, 6.4.7)

6.3Asas reka bentuk pengaturcaraan

Cikgu Kartina membawa murid melihat robot yang boleh bermain bola. Robot itu bergerak kerana ada atur cara dimasukkan ke dalam mikropengawalnya. Dalam unit ini, kamu belajar menulis arahan yang teratur dan memindahkannya ke papan mikropengawal.

6.3.1 Struktur kawalan pilihan dan ulangan

Struktur kawalan pilihan ialah satu langkah yang mempunyai dua atau lebih set tindakan sebagai pilihan untuk dilaksanakan.

Struktur kawalan ulangan mempunyai satu set tindakan yang sentiasa berulang sehingga syarat dipenuhi.

Contoh pilihan: mesin layan diri membolehkan kita memilih minuman yang berlainan.
Contoh ulangan: lampu isyarat bertukar-tukar warna pada tempoh masa tertentu; lampu kecemasan dan siren ambulans berulang mengikut sela masa tertentu.
Ada tiga jenis kawalan pilihan: pilihan tunggal, dwipilihan dan pelbagai pilihan.
Banyak jenis kawalan ulangan wujud, tetapi buku ini hanya mempelajari jenis SELAGI (WHILE).

Semak: Berikan satu contoh struktur kawalan ulangan dalam kehidupan harian.

Tunjuk jawapan

Lampu isyarat bertukar warna pada tempoh masa tertentu (atau siren ambulans yang berbunyi mengikut sela masa tertentu).

6.3.2 Pilihan dan ulangan dalam algoritma

Algoritma boleh ditulis sebagai pseudokod (arahan dalam perkataan) atau carta alir (arahan dalam bentuk simbol). Contoh pilihan: meminjam buku di perpustakaan. Contoh ulangan: berlari tiga pusingan di trek.

Pseudokod pilihan

1MULA
2  MASUK ke dalam perpustakaan
3  CARI buku yang dikehendaki
4  JIKA buku dijumpai, MAKA
5    PERGI ke kaunter untuk dipinjam
6  TAMAT JIKA
7  KELUAR dari perpustakaan
8TAMAT

Pseudokod ulangan

1MULA
2  BERATUR di trek larian
3  BERLARI perlahan mengelilingi trek
4  SELAGI belum cukup tiga pusingan
5    TERUSKAN larian
6  TAMAT SELAGI
7TAMAT

Langkah menulis pseudokod: tulis MULA; baca INPUT; PROSES arahan INPUT; papar OUTPUT; tulis TAMAT.

Simbol carta alir (ms. 42)

Simbol	Nama	Fungsi
Bujur bersudut bulat	Terminal mula atau tamat	Permulaan atau penamat suatu carta alir
Segi empat selari	Input atau output	Membaca input atau memaparkan output
Segi empat tepat	Proses	Arahan untuk memproses input
Berlian	Syarat	Menguji syarat
Anak panah	Aliran aktiviti	Menunjukkan aliran aktiviti

SELAGI digunakan apabila bilangan ulangan pada arahan tidak diketahui. Perkataan MULA dan TAMAT hanya wujud sekali dalam satu algoritma.

6.3.3 Jujukan, pilihan dan ulangan

Perkataan JIKA (IF) digunakan pada struktur pilihan untuk menunjukkan adanya pilihan lain. Perkataan SELAGI (WHILE) pada struktur ulangan menunjukkan keadaan berulang-ulang sehingga arahan dipenuhi.

Struktur	Situasi dalam buku	Cara berjalan
Jujukan	Membancuh air teh panas	Arahan dibuat satu demi satu, tanpa pilihan dan tanpa ulangan
Pilihan	Membancuh air coklat panas	`JIKA mahu susu, MAKA TAMBAHKAN sedikit susu`
Ulangan	Minum air kerana dahaga	`SELAGI rasa dahaga, MINUM air lagi`

Cara mudah mengingat (ms. 44): jujukan seperti kereta di jalan lurus; pilihan seperti pemandu yang boleh memilih jalan; ulangan seperti kereta F1 yang berhenti apabila bilangan pusingan selesai.

Struktur pilihan memberi pilihan lain. Struktur ulangan memberi peluang mengulang semula sehingga syarat dipenuhi. Jangan campurkan keduanya.

Semak: Carta alir ada berlian "Masih dahaga?" dan anak panah Ya kembali ke "Minum air". Struktur apakah ini?

Tunjuk jawapan

Struktur kawalan ulangan, kerana anak panah Ya kembali ke langkah sebelumnya.

6.3.4 Menjanakan idea dalam pseudokod atau carta alir

Contoh situasi dalam buku: memindahkan anak pokok ke dalam pasu (ms. 45) dan membeli makanan daripada mesin layan diri (ms. 46). Pseudokod pada mesin layan diri:

1MULA
2  MASUKKAN duit
3  JIKA belum cukup, MAKA
4    TAMBAHKAN duit lagi
5  TAMAT JIKA
6  TEKAN butang makanan yang dikehendaki
7  AMBIL makanan
8TAMAT

Aktiviti kedai dobi (ms. 46)

Harga sekali cucian RM6.00. Setiap keping duit bernilai 50 sen. Bilangan keping = 6.00 ÷ 0.50 = 12 keping. Carta alir: MULA, masukkan duit, berlian "Belum cukup 12 keping?" (Ya: tambahkan duit lagi dan kembali; Tidak: teruskan), basuh baju, TAMAT.

6.3.5 Menilai untuk mengesan ralat

Ralat ialah kesilapan pada algoritma atau pengaturcaraan yang menyebabkan output salah dihasilkan.

Ralat dikesan dengan melihat output berdasarkan situasi dan membandingkannya dengan carta alir yang dibina. Langkah menyemak dengan teknik Langkah Demi Langkah:

Gunakan pensel untuk menyemak.
Padankan dan tandakan (✓) setiap baris pseudokod dengan carta alir yang dibina.
Pastikan arah anak panah aktiviti adalah tepat.
Baiki ralat yang dikesan.

Dalam situasi memindahkan anak pokok, tanah keluar apabila disiram kerana lubang di bawah pasu tidak ditutup dengan batu atau objek lain. Satu langkah telah tertinggal.

6.3.6 Membuat pembentangan

Selepas pseudokod dan carta alir yang baharu siap, bentangkan hasil perbincangan secara lisan. Semua ahli kumpulan mesti terlibat dan sesi soal jawab diadakan.

6.4Pembangunan pengaturcaraan dalam mikropengawal

6.4.1 Fitur antara muka perisian pengaturcaraan

Perisian berasaskan grafik (blok) hampir sama dengan Scratch yang dipelajari pada Tahun 4. Fitur yang perlu dikenali:

Fitur	Fungsi
Sprite	Imej grafik secara simulasi yang melakukan arahan yang diatur cara
Scripts Area	Kawasan untuk menempatkan blok atur cara bagi membentuk pengaturcaraan yang lengkap
Devices	Pemilihan pelbagai papan mikropengawal untuk digunakan
Device Library	Koleksi papan mikropengawal
Upload	Memuat naik atur cara yang telah dibina ke dalam papan mikropengawal
Blocks Palette	Mengandungi kategori blok
Simulation Area	Menguji atur cara tanpa menyambungkan perkakasan
Download	Memuat turun atur cara yang telah dibina ke dalam papan mikropengawal

Kategori blok	Kegunaan
Control	Asas struktur kawalan jujukan, pilihan dan ulangan
Events	Perbuatan seperti mula, goncang atau tekan suis
Pin	Kawalan pada pin papan mikropengawal untuk melakukan sesuatu arahan
Operators	Operasi matematik dan get logik seperti and, or dan not

6.4.2 Perkakasan

Perkakasan	Fungsi
Papan mikropengawal	Mengawal peranti elektronik berdasarkan atur cara yang dimuat turun; menerima input, memproses dan mengeluarkan output
Suis tekan	Memutuskan dan menyambungkan litar elektrik
Perintang tetap	Mengehadkan arus elektrik
Pembaz	Mengeluarkan isyarat dalam bentuk bunyi
LED	Mengeluarkan isyarat dalam bentuk cahaya
Papan reka	Membuat sambungan litar dan komponen elektronik
Motor servo	Membuat gerakan bersudut sehingga 360°
Wayar dan klip buaya	Menyambungkan litar dari papan mikropengawal ke perkakasan lain
Kabel USB	Memuat turun atur cara ke papan mikropengawal

Jenis kabel bergantung pada papan mikropengawal yang digunakan. Semak kaki positif dan kaki negatif komponen sebelum menyambung.

6.4.3 Carta alir projek pagar keselamatan

Aiman dan kawan-kawan memilih projek pagar keselamatan: motor servo menggerakkan tiang pagar, LED merah dan hijau memberi arahan berhenti atau bergerak, pembaz memberi amaran bunyi kepada pejalan kaki. Carta alir projek mengeluarkan cahaya, bunyi dan pergerakan.

Carta alir pagar keselamatan: LED merah bernyala, palang tutup, jika suis ditekan LED merah padam, LED hijau nyala, palang buka, pembaz berbunyi, selepas 10 saat semuanya kembali — Carta alir projek pagar keselamatan (dilukis semula mengikut ms. 53).

Carta ini menggunakan dua syarat: "Suis ditekan?" dan "Sudah 10 saat?". Jika jawapan Tidak, carta kembali menyemak syarat yang sama. Itulah struktur ulangan. Simpan catatan dan gambar sebagai bukti untuk pembentangan akhir.

6.4.4 Membina pengaturcaraan berpandukan carta alir

Atur cara dibina dengan menyusun blok dalam Scripts Area (contoh dalam buku: mBlock dan Makecode). Langkah umum:

Klik blok Events, tarik blok mula (contoh when Arduino Uno starts up).
Klik blok Control, tarik forever, wait atau if then else.
Klik blok Pin, tarik set digital pin, set servo pin atau play pin.
Susun dan tukarkan nombor pin, nilai rentak dan darjah pusingan motor servo mengikut rajah.

6.4.5 Sambungan perkakasan

Contoh 1 (ms. 56): bahan 1 papan reka, 12 wayar, 1 papan mikropengawal, 1 bateri 9 volt dengan pemegang. Komponen: 1 pembaz, 2 LED (merah dan hijau), 2 perintang 220 ohm, 1 perintang 10 kilo ohm, 1 motor servo, 1 suis tekan.

Komponen	Sambungan (Contoh 1)
LED merah / hijau	Kaki positif dengan perintang 220 ohm; ke pin 13 (merah) dan pin 12 (hijau); baris negatif ke GND
Motor servo	Wayar hitam ke baris negatif; wayar merah ke baris positif; wayar jingga (data) ke pin 7
Pembaz	Wayar positif ke pin 4; wayar negatif ke baris negatif papan reka
Suis tekan	Satu wayar ke baris positif, satu wayar ke pin 11; perintang 10 kilo ohm pada lajur yang sama

Contoh 2 (ms. 58): papan mikropengawal lain menggunakan klip buaya (terminal P0, P1, P2), 4 bateri AA (6 volt) pada papan reka dan 2 bateri AAA (3 volt) pada papan mikropengawal.

Bateri melebihi 4.8 volt diperlukan untuk memutarkan servo. Bank kuasa (power bank) boleh menjadi sumber tenaga lain. Akhir sekali, sambungkan punca kuasa untuk menguji kefungsian pemasangan.

Perintang pada kaki positif LED bernilai 220 ohm; pada kaki suis tekan, 10 kilo ohm. Jangan tertukar.

Semak: Ke manakah wayar hitam motor servo disambungkan?

Tunjuk jawapan

Ke baris negatif papan reka.

6.4.6 Memindahkan atur cara dan menguji

Muat naik secara terus: sambungkan papan mikropengawal dengan komputer menggunakan kabel USB, kemudian klik fitur upload.
Muat turun, tarik dan lepas: sambungkan dengan kabel USB; klik download untuk menyimpan fail (.hex); klik show in folder; tarik fail ke dalam pemacu papan mikropengawal.

6.4.7 Membentangkan pengaturcaraan

Uji projek kumpulan, kemudian bentangkan kepada guru dan rakan. Terangkan jenis perisian dan jenis papan mikropengawal yang digunakan. Galakkan soal jawab dua hala.

Maklumat daripada buku teks Reka Bentuk dan Teknologi Tahun 5, m.s. 38 hingga 63. Carta dilukis semula.