第六课 在WU-Link中使用电子罗盘——指南针来了

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“要是你在野外迷了路”是我们所熟知的一篇小学课文,课文中介绍了四种天然的“指南针”,除此之外,大自然还有一种更为重要的“指南针”——地球的磁场。本课我们将学习如何使用WU-Link内置的电子罗盘,利用地球磁场制作指南针,让WU-Link也有指示方向的功能。

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硬件:

电子罗盘

罗盘也叫做指南针、司南,是中国古代四大发明之一。它能够利用地球磁场来指示方向,在航海中的应用非常广泛,可以说哥伦布到达美洲大陆、麦哲伦环球航行成功都离不开罗盘的帮助。

传统的罗盘相对都比较大。随着电子技术的发展,使用磁阻传感器可以生产出非常小巧的电子罗盘,WU-Link内部的电路板上就集成了一块电子罗盘芯片(如下图所示),使得WU-Link也具有识别方向的功能。

要制作本课的范例作品,还需要使用以下新的指令:

“校准板载指南针”指令:

属于“点阵屏”类别指令;使用这个指令可以校准板载的电子罗盘。

由于地球磁场非常微弱,因此电子罗盘容易受到各种电子产品的干扰。为了提高数据准确性,电子罗盘在使用前一般都需要校准,让电子罗盘的数值更加准确。

“读板载指南针角度”指令:

属于“点阵屏”类别指令;使用这个指令可以读取板载电子罗盘的角度值。所读取数值的范围是(0-360),将WU-Link正面向上摆放,所读取的角度值和方向之间的关系是:“0”度—正北方、“90”度—正东方、“180”度——正南方、“270”度——正西方。

作品制作

要制作指南针,需要先运行校准指令,校准板载的电子罗盘;然后可以在点阵屏上直接显示WU-Link所指示方向的角度值,也可以在点阵屏上显示表示方向的字母。

第一步:校准板载电子罗盘

电子罗盘使用之间必须先进行校准。由于校准程序只需要在程序一开始的时候运行一次,因此可以将“校准板载指南针”指令作为“初始化”指令。

电子罗盘的校准过程会自动完成,为了让校准过程操作更加明确,可以在“校准板载指南针”指令前面添加“点阵屏”清除指令和“点阵屏显示文本”指令,修改“点阵屏显示文本”指令的参数为“Go!”;在“校准板载指南针”指令后面再添加“点阵屏”清除指令和“点阵屏显示文本”指令,修改第二个“点阵屏显示文本”指令“的参数为“OK”。这样运行校准指令之前会有提示开始校准程序,完成后也有提示已经完成校准。

具体初始化程序代码如下图所示:

WU-Link电子罗盘校准操作可以按以下步骤操作:

  1. 运行上图所示的校准程序。

  2. 程序运行以后,点阵屏会显示“Go!”提示文本,这时让WU-Link在水平位置上旋转(比如放在桌面上旋转)。

  3. 旋转一定时间以后(根据周围环境的不同,一般半分钟左右),当点阵屏显示“OK”时,表明电子罗盘校准完成。

想一想:

除了以上介绍的校准提示方法,想一想,你还可以使用什么方法提示操作者开始校准、完成校准?

第二步:在点阵屏上显示方向角度值

电子罗盘校准完成后,就可以用它来指示方向。一般可以采用在点阵屏上显示方向角度值的形式指示方向。具体可以按以下步骤操作:

  1. 将“点阵屏”类别中的“点阵屏清除”、“点阵屏显示数”指令拖动到编程区,与默认的“重复执行”指令组合,将“板载”类别中的“读板载指南针角度”指令拖动到“点阵屏显示数”指令的参数位置,作为它的参数。

  2. 将“控制”类别中的“延时”指令拖动组合到“点阵屏显示数”指令的下方,修改它的参数值为“200”毫秒。

    具体的主程序代码如下图所示:

试一试:

将WU-Link从北面开始,顺时针或者逆时针旋转,观察点阵屏上显示的角度值,你发现有什么规律?

第三步:在点阵屏上显示方向字母

WU-Link电子罗盘显示方向的角度值按顺时针方向从0度到360度依次递增。正北方是0度、正东方是90度、正南方是180度、正西方是270度(如下图所示)。

在WU-Link上显示方向的角度值并不直观,还可以采用显示四个方向英文字母的方式:E(东)、S(南)、W(西)、N(北)。

要在点阵屏上显示这些表示方向的字母,首先需要创建变量保存角度值,然后根据变量值进行判断、显示相应的字母。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,在打开的“新建变量”对话框中,输入需要创建的变量名称“角度”,最后单击“确定”按钮完成变量创建。

2.变量创建完成后,还需要初始化。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下方。确认“声明变量类型并赋值”指令所声明的变量名称是“角度”,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"角度"赋值为“0”。 完整的初始化程序代码如下图所示:

4.将“变量”类别中的“赋值”指令拖动组合到默认的“重复执行”指令里,确认指令第一个参数是“角度”变量,再将“板载”类别中的“读板载指南针角度”指令拖动组合到“赋值”指令最后一个参数的位置,作为它的参数。

5.将“控制”类别中的“有条件执行”指令拖动组合到“赋值”指令的下方;单击指令左上角的“设置”按钮,在打开的设置窗口中,将左边的“否则如果”图标拖动两个组合到右边“如果”图标的下方,再拖动左边的“否则”图标、组合到右边“否则如果”图标的下方(如下图所示);设置完成后,再次单击指令左上角的“设置”按钮关闭设置窗口。

6.将“数学与逻辑”类别中的“逻辑关系”指令作为“有条件执行”指令的条件,确认它是默认的“且”逻辑关系;再添加两个“逻辑比较”指令作为“逻辑关系”指令的两个参数,设置第一个“逻辑比较”指令为“角度”变量“”“45”,第二个“逻辑比较”指令为“角度”变量“≤”“135”。

7.将“点阵屏”类别中的“点阵屏显示文本”指令拖动组合到“有条件执行”指令的执行位置,修改这个指令的文本参数为“E”。

8.右键单击“有条件执行”指令的条件——“逻辑关系”指令,在打开的右键菜单中选择“复制”选项,将复制的“逻辑关系”指令拖动组合到“有条件执行”指令第一个“否则如果”的条件位置,修改这个指令第一个“逻辑比较”指令为“角度”变量“”“135”,第二个“逻辑比较”指令为“角度”变量“≤”“225”。

9.再次单击复制“逻辑关系”指令、添加到“有条件执行”指令第二个“否则如果”的条件位置,修改这个指令第一个“逻辑比较”指令为“角度”变量“”“225”,第二个“逻辑比较”指令为“角度”变量“≤”“315”。

10.复制三个“点阵屏显示文本”指令,添加到两个“否则如果”的执行位置,以及最后的“否则”的执行位置;依次修改这个三个指令的文本参数为“S”、“W”、“N”。 完整的主程序代码如下图所示:

试一试:

以上程序只能判断、显示四个方向;能不能修改程序,再增加“东南”、“西南”、“西北”、“东北”这四个方向的判断、显示?

拓展与思考

“用角度值指示方向”这种方法比较精确,可以准确得知方向的数值;“用字母指示方向”这个方法比较直观,能够马上知道当前的方向。能不能编写一个兼顾这两种方法的程序,用按键根据需要切换显示。

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