掌控板制作水平仪【三轴加速度传感器系列1】
2020-02-197965
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本文介绍了如何使用掌控板自带的3轴加速度传感器制作一个水平仪。首先，绘制一个空心圆和一个实心小球，然后将加速度数据映射到屏幕坐标，实现直观的倾斜角度显示。文章详细介绍了每个步骤，并提供了改进后的代码。适合STEM教育场景，帮助孩子理解物理原理并动手实践。
 水平仪的水准管是由玻璃制成，水准管内壁是一个具有一定曲率半径的曲面，管内装有液体，当水平仪发生倾斜时，水准管中气泡就向水平仪升高的一端移动，从而确定水平面的位置。水准管内壁曲率半径越大，分辨率就越高，曲率半径越小，分辨率越低，因此水准管曲率半径决定了水平仪的精度。 这是传统水平仪的原理。作为一名创客怎么能没有自己的水平仪呢？于是乎就自己制作一个。 掌控板自带3轴加速传感器。我们可以直接利用它来制作一个水平仪。我们先看看效果吧。 1. 认识掌控板的3轴  掌控板平放在桌面上，正面朝上，屏幕沿金手指方向为X轴正方向，屏幕沿左边光线传感器方向为Y轴正方向，屏幕沿上方为Z轴正方向。 三轴加速度的测量范围为 -2g 到 +2g 之间。 2. 在屏幕中心位置(64,32)画出一个空心圆，半径为5   3. 在空心圆内部画出一个实心圆，当作一个实心小球，半径3   也就是说，当实心小球所处的位置是x=64,y=32的时候，刚好处于屏幕正中间，处于空心圆内。 4. 增加两个变量xx、yy，表示当前小球的位置，把x轴加速度映射到OLED显示屏的y方向（0-63），把y轴加速度映射到OLED显示屏的x方向（0-127），与x轴和y轴加速传感器联系起来。  由于三轴加速传感器的范围是0-1，是小数，映射后依然可能会出现小数。因此，需要对映射的结果取整。  再把取整后的结果依次和显示屏实心小球的x轴坐标和y轴坐标对应起来  这里特别解释一下，为什么小球的X轴坐标为何对应Y轴加速度，而小球的Y轴坐标对应X轴坐标？如下图所示，X轴加速度正方向，而这个方向是屏幕的y方向；Y轴加速度正方向，而这个方向是屏幕的x方向。  5. 当小球的xx坐标为64，yy坐标为32时，小球刚好在屏幕正中间，此时掌控板处于平衡状态，3颗RGB灯亮起红色光，并且蜂鸣器报警提示。  6. 最后一直循环整个过程，使小球随着掌控板倾斜角度而滚动起来。  初步效果视频。 额，等等，你以为这样子就完了吗？ NO。不是的。 还有几个问题： 1. 只有一个空心圆，一个小球（实心圆），界面不是很美观哈，也简单了点。 2. 你会发现小球移动到边界的时候会只见半边脸。哈哈哈。 3. 你会发现小球移动过程中，哪边低就移向哪边，而真正的水平仪是哪边高就移向哪边！ 4. 映射在屏幕的范围，应该是0-63和0-127，上面我忘了修改过来。 因此，今天继续改进。 1. 增加水平、竖直方向的两根辅助直线。  2. 改变映射范围，防止小球出边界。 修改映射方向，改变小球随倾斜角度移动的方向。  3. 再把比较完善的代码一起贴出来，大家一起交流。  |
