指南针n代表什么方向(指南针定位)

情景描述

“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好搭bit内置的电子罗盘,利用地球磁场制作指南针,使用数码管显示方向值,让好搭bit也有指示方向的功能。再加上乐高的搭建,制作一个手持指南针。

知识与概念

要学习本课的案例,需要了解以下的概念与原理

1.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,好搭bit内部的电路板上就集成了一块电子罗盘芯片,使得好搭bit也具有识别方向的功能。

2.地球磁场

地球磁场是地球周围空间分布的磁场。它的磁南极大致指向地理北极附近,磁北极大致指向地理南极附近。磁力线分布特点是赤道附近磁场的方向是水平的,两极附近则与地表垂直。赤道处磁场最弱,两极最强。地球表面的磁场受到各种因素的影响而随时间发生变化。

指南针n代表什么方向(指南针定位)

 

要制作本课的范例作品,还需要学习以下新的指令

1. “校准指南针”指令

指南针n代表什么方向(指南针定位)

 

“校准指南针”属于输入类别指令中,在这个下的更多里面,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。

2. “指南针朝向角度”指令

指南针n代表什么方向(指南针定位)

 

“指南针朝向角度”指令属于输入类别指令中,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),将好搭bit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

1.作品描述

指南针是对好搭bit板载电子罗盘和数码管的综合应用,电子罗盘能够利用地球磁场来指示方向,数码管用来显示方向值,点阵屏可以显示方向字母,再加上乐高积木的搭建,完成结构制作,结合程序编写,让指南针更加智能,更加全面。

2.硬件连接

将模块与haoda:bit连接起来:数码管连接在“I2C”端口;接着haoda:bit与计算机连接,将haoda:bit开机,确定电脑资源管理器跳出“MICROBIT”U盘,进入下载模式。

指南针n代表什么方向(指南针定位)

 

3. 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“校准指南针”指令作为“当开机时”指令中。

电子罗盘的校准过程需要手动完成,为了让校准过程操作更加明确,可以在“校准指南针”指令前面添加 “显示字符串”指令,修改“显示字符串”指令的参数为“Go!”;在“校准指南针”指令后面再添加 “显示字符串”指令,修改第二个“显示字符串”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。具体程序如下图所示.

指南针n代表什么方向(指南针定位)

 

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!”提示开始校准,屏幕会出现“TILT TO FILL SCREEN”表示倾斜填满屏幕,然后屏幕会出现点,将好搭bit拿其四个角倾斜点亮所有点阵屏。

(3).填满后,点阵屏显示“YES”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?

4.在数码管上显示方向角度值

要让数码管显示角度值,应将数码管相关的指令与“指南针朝向角度”指令和结合使用,还要再加上“暂停”指令,让角度数更加清晰的显示,具体程序代码如下图所示

指南针n代表什么方向(指南针定位)

 

试一试:将好搭bit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?

5.在点阵屏显示字母

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。采用显示四个方向英文字母的方式:E(东)、S(南)、W(西)、N(北),可以让指南针更加直观的显示。

指南针n代表什么方向(指南针定位)

 

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(angle)保存角度值,然后根据变量值进行判断、显示相应的字母。然后结合“如果否则”指令、“比较”指令和点“显示字符串”指令进行编写程序。当角度值也就是变量大于45小于等于135时,点阵屏显示“E”;当大于135小于等于225时,点阵屏显示“S”;当大于225小于等于315时,点阵屏显示“W”;其他时候显示“N”。具体程序如下图所示:

指南针n代表什么方向(指南针定位)

 

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?

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