micro:bit和 MIND+造物粒子入门教程 第九课 自平衡仪 简单

【概况】

学情分析

《自平衡仪》位于《MICRO:BIT 和 MIND+造物粒子入门教程》课程第四章《大展拳脚》的第一课，这节课主要利用之前学习过的舵机模块和相关指令制作一个自平衡仪，制作自平衡仪有助于学生探索更理解智能装置，本节课主要包括以下几部分：

1.学习读取加速度和映射指令。

2.使用相关指令和舵机模块制作自平衡仪。

教学目的

1.学会使用加速度和映射指令。

2.学会使用相关指令和舵机模块制作自平衡仪。

教学重点

使用相关指令和舵机模块制作自平衡仪。

教学难点

理解加速度和映射模块原理。

【麦克的故事】

【 麦克的布兜】

什么是重力呢？

我们都生活在地球上，而地球是有吸引力的~由于它的吸引而使物体受到的力就是重力。

什么是重力加速度呢？

由重力产生的加速度就叫做重力加速度，也叫自由落体加速度，用g表示。

使用重力加速度可以做些什么呢？

micro: bit自带加速度计，它能实时检测micro: bit的姿态，通过重力加速度的感应和程序设计就可以控制舵机指针一直指向正上方啦！ 所以在操作的时候，我们要将舵机和板子连在一起，然后通过板子的重力加速度的感应来控制舵机的旋转方向。

micro: bit是怎么检测加速度的呢？

它有一个加速度计，可以检测X,Y,Z三个方向的重力加速度，其中X沿着左右方向，Y沿着前后方向，Z垂直于板，沿着上下方向，如左图所示。

当主板平放在桌面上时，micro: bit只受到竖直方向上的重力（Z轴），所以X,Y都接近于0。而当板子产生左右倾斜时，X轴的数值会发生变化。向左侧倾斜则X为负值，反之为正值，如右图所示。

【 动手制作】

（1）首先要将舵机与micro: bit的P0号接口相连接。

（2）接下来编写程序

①通过“读取加速度的值”模块实现获取X,Y,Z 轴的加速度数值。

②加速度传感器的数值范围在-1023~1023之间变化，可以通过“显示”模块来查询变化范围哦。

③当micro: bit板子向左倾斜时，X方向会产生一个负值，这个时候就需要舵机向右转动来抵消这个角度啦！

那我们如何将micro: bit板子的加速度与舵机旋转的角度对应起来呢？

这里需要用到“映射模块”，将加速度X轴的值（-1023~1023），映射到舵机的转动角度（0°~180°）。映射之后，当micro: bit板子放在水平桌面时，舵机的角度就为90度啦，对应关系如下表。

在引脚中找到映射模块

④在“扩展”中找到“执行器”模块，再找到“舵机模块”。

⑤选中“舵机模块”放入“循环执行”中，与“映射模块”嵌套如下：

⑥最后进行结构制作，用双面胶将舵机和扩展板固定起来， 使两者保持相对静止。

实现效果如下图：

【 练一练】

由于micro: bit 自带的舵机模块的旋转范围是0°~180°，而指南针需要360°旋转，因此你可以不使用舵机，而采用在micro: bit LED点阵上“显示”的“指南针朝向度数”来判断方位哦！要仔细阅读LED点阵上的提示操作哦!