自然课指南针（第十课指南针）

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。

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

“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。

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.

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

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。

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：

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

你还能使用其他传感器，让指南针更加智能有趣吗？比如加上RGB灯，让其在不同方向显示不同颜色，也能更直观显示方向值，试一试！

我打算这么做：_________________________________________________________________________

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做的时候需要注意：___________________________________________________________________

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