第五课 在WU-Link中使用加速度计——自制计步器
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WU-Link主板上集成了一块加速度计,可以检测WU-Link在各个方向上的移动。本课将利用这块板载的传感器,编写程序,让WU-Link成为可以累计步数的计步器。
模块与指令
要制作本课的范例作品,需要认识以下这些新的模块:
加速度计
加速度是描述物体速度变化快慢的物理量。加速度计就是能够检测到这种变化并转化、输出相应数值的传感器。在汽车安全系统、地震检测、游戏控制、佩带式智能设备等很多方面都有广泛的应用。
WU-Link在主板上集成的加速度计型号是“MMA7660FC(如下图所示)。它的大小是3 × 3 × 0.9(毫米),可以检测X、Y、Z三个方向的加速度大小,检测精度是±1.5个重力加速度。
要制作本课的范例作品,还需要使用以下新的指令:
“检测到摇晃”指令:
属于“板载”类别指令;可以检测WU-Link有没有被晃动。如果检测到晃动,输出值为“1”;否则为“0”。
“读板载加速度计”指令:
属于“板载”类别指令;可以读取WU-Link在左右(X)、垂直(Y)、前后(Z)三个方向上的加速度数值,可以更加精确的获取WU-Link的运动状态。
指令默认是读取按键“X”方向的值;可以单击打开下拉列表参数,从中选择“X”、"Y"、"Z"这三个选项,选择读取WU-Link在左右、垂直、前后这三个方向上的加速度数值。
作品制作
要制作“计步器”,先要通过在WU-Link点阵屏上显示“检测到摇晃”指令的值,了解这个指令的使用方法;然后编写代码,让WU-Link变成一个能够累计走路步数的“计步器”。
第一步:在点阵屏上显示是否摇晃
要在点阵屏上显示是否摇晃了WU-Link,可以按以下步骤操作:
1.将“点阵屏”类别中的“点阵屏清除”指令拖动到编程区,与默认的“初始化”指令组合。
2.将“点阵屏”类别中的“点阵屏显示数”指令与“重复执行”指令组合。
3.将“板载”类别中的“检测到摇晃”指令拖动到“点阵屏显示数”指令的参数位置,作为它的参数。
完整的程序代码如下图所示:
试一试:
将上图所示代码编译后下载到WU-Link,然后按下表要求改变WU-Link的状态,将点阵屏上显示的数值记录下来。想一想,什么状态下显示“1”?什么状态下显示“0”?
第二步:创建变量并初始化
要在计步器上显示步数,首先需要创建变量用于累计所走的步数。具体可以按以下步骤操作:
1.单击“变量”类别中的“创建变量”按钮,创建新的变量(本课范例程序创建的变量名称是“步数”)。
2.将“变量”类别中的“声明变量类型并赋值”指令拖动到编程区,组合到原有“初始化”指令的“点阵屏清除”指令下方。确认“声明变量类型并赋值”指令所声明的变量名称是“步数”,类型为“整数”。
3.将“数学与逻辑”类别中的“数值”指令拖动组合到“声明变量类型并赋值”指令右边,将所创建的变量"步数"赋值为“0”。
完整的初始化程序代码如下图所示:
想一想:
“步数”变量为什么要赋值为“0”?可以是其它数吗?为什么?
第三步:判断并累计步数
人在走路时,手臂一般都会自然的前后摆动。将WU-Link拿在手上走路,手臂摆动的同时,WU-Link也会跟随摆动。因此可以通过“检测到摇晃”指令来判断是否在走路,再通过数值的累加得到具体的步数。
要实现以上功能,可以按以下步骤编写程序:
1.在“重复执行”指令中添加“控制”类别中的“有条件执行”指令,将“板载”类别中的“检测到摇晃”指令作为“有条件执行”指令的条件。
2.将“变量”类别中的“赋值”指令拖动组合到“有条件执行”指令的执行位置,再将“数字与逻辑”类别中的“数学运算”指令拖动组合到“赋值”指令右边,将该指令参数设置为“步数”变量“+”“1”。
3.删除原有的“点阵屏显示数”指令参数,将该指令参数修改“变量”类别中的“步数”“变量”指令,在点阵屏上显示“步数”变量的值。
具体主程序代码如下图所示:
试一试:
将以上代码编译后下载到WU-Link,然后将WU-Link拿在手上自然走路,一边走一边心里默数步数,走十步以后和WU-Link上显示的数字比较是否相同?为什么会不同?
第四步:让计步器更精确
一般人走路时,走一步手臂会自然摆动2次。而上一步所编写的程序中,点阵屏直接显示累加的变量“步数”,是真实步数的2倍,因此应该将“步数”除以“2”后再显示。具体如下图所示:
为了进一步提高计步器的精度,还可以在“有条件执行”指令的执行位置再添加“控制”类别中的“延时”指令,设置“延时”指令的参数为“300”毫秒,也就是“0.3”秒。这样间隔“0.3”秒累加一次,可以防止通过故意快速摆动手臂作弊的漏洞。
完整的主程序代码如下图所示:
试一试:
“延时”300毫秒是否最合适?你认为应该是多少?
拓展与思考
上网搜索专业的计步器软件算法是怎样的?然后进一步修改、调试程序,提高所编写的计步器软件的精确度,使它更具有实用价值。
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