灯亮，出拳 ——把沙袋变成会回应你的训练搭档
灯亮，出拳
——把沙袋变成会回应你的训练搭档
做中学·探未来｜科学教育实践案例 方向：工程学（传感器与人机交互）
作品信息
项目 | 内容 |
作品名称 | 灯亮，出拳——把沙袋变成会回应你的训练搭档 |
主题方向 | 工程学：传感器应用、嵌入式编程、结构设计与制作 |
适用学段 | 小学（高年级） |
使用对象 | 在家自练的拳击爱好者、拳馆初学学员；也适用于体育课的重复动作训练 |
主控 | 掌控板（ESP32） |
传感与执行 | 薄膜压力传感器 ×5（每个靶位中心一颗）；RGB 灯环 ×5（每个 16 珠）、进度灯条（10 珠）、MP3 语音模块＋小喇叭 |
载具 | 现成人形靶（拳击沙袋）一副，灯环与传感器绑在靶面 |
软件 | Mind+（图形化积木 / C）、123D Design、3D 打印机 |
训练规则 | 三种模式，各 5 组：热身 2 拳一组、组合拳 3 拳一组、反应 4 拳一组 |
一、项目介绍
1.1 起因：沙袋不回应我
家里有一个沙袋。刚买回来那两周，我几乎每天都要打一会儿；第三周变成隔天；到第五周，它主要是用来挂衣服的。不是因为累，是因为无聊——对着一个不会动的沙袋，打一拳和打一百拳没有任何区别：没有人在旁边告诉你这一下打正了没有，也没有人告诉你还有多久结束。
一开始是我和爸爸一起练，还能互相看着；后来他也懒得动了。有天晚上我们聊起这件事，总结出两条：一是打沙袋得到的反馈太单一，只有“砰”的一声和手被震一下；二是没有章法，想怎么打就怎么打，练一个月和练一天没区别。
回头看，沙袋本身没有问题。它便宜、结实、不占地方，是家庭里最现实的拳击器材。问题在于它只承担了“被打”这一个功能：它承受，但不回应。
1.2 为什么“练不下去”值得当成一个真问题
我先在视频网站上搜“拳击训练”，2021 年前后的训练视频很多都是百万级播放量，说明想练的人非常多。但在同一批视频下面，反复出现的是“收藏了”“明天开始”这类留言——想练的人多，真正练下去的人少。
我做了问卷，问家里人和同学、还有拳馆里认识的几个人，大约 85% 的人说，练沙袋最难受的是枯燥、重复、没有反馈。这个样本不大，方向却很清楚：拦住人的往往不是体力，是兴趣。
文献里也印证了这一点。《智能跑步机的场景模拟与运动健康功能设计》提到，交互式设计能让人以更容易接受的方式坚持下去。跑步机和沙袋其实是同一类东西——重复、枯燥、全靠意志力。它给出的解法不是换器械，而是给器械加上“回应”。
这给了我一个很具体的思路：不改沙袋，只给它装一套“会应答”的东西。
1.3 把“想练”拆成三个能用是／否回答的问题
“做一个不枯燥的拳击训练装置”这句话没法验证。我把它拆成三个能明确回答的问题，后面的硬件、程序和测试都围绕这三条展开：
编号 | 探究问题 | 怎么算通过 |
Q1 | 一拳打上去，装置能不能认出来？ | 连续击打 20 次，至少 19 次被正确记录（≥95%） |
Q2 | 认出来以后，反馈能不能立刻跟上？ | 从击打到灯灭、出声，延迟短到使用者感觉是“同时” |
Q3 | 用了它，会不会真的练得更久？ | 同一个人，用与不用各一个月，单次时长和总次数都上升 |
1.4 灵感：靶场怎么告诉射手“打中了”
图 1 灵感来源：靶场的人形靶与报靶方式
灵感来自靶场。射击用的人形靶在不同部位画着靶环，一轮打完，旁边的报靶装置会报出环数：打偏了有打偏的提示，打中了有打中的提示。整个训练过程中，射手每打一发都知道结果，所以射手愿意一发一发地打下去。
把这件事搬到拳击上，要解决的就是两件事：靶子上得有“位置”，打中之后得“报”。位置用五个灯环分开，报用灭灯、音效和进度条。灯环同时还承担了“出题”的功能——它亮在哪里，就该打哪里。
1.5 它怎么工作：一个 1—3 秒的闭环
整套装置的逻辑只有一条链：灯亮→出拳→膜片被压下→灭灯、出声、进度退一格→下一盏灯亮。
图 2 一次交互的完整闭环
这条链之所以能解决“枯燥”，不是因为它有多智能，而是因为它把反馈的间隔从“一个月后照镜子看有没有变壮”缩短到“1 到 3 秒”。对着没有反馈的东西重复同一个动作，人很快就会失去耐心；但只要每个动作都有即时回应，同一件事就从“重复”变成了“应答”。
反馈只用三样东西：一盏灯、一声响、一格进度条。没有屏幕、没有成绩单、没有排行榜——这是刻意的。屏幕会让人低头看分数，而不是抬头看靶子；而拳击训练最需要盯住的，恰恰是靶。
1.6 三种模式：2 拳、3 拳、4 拳
三种模式不是随便排的，它们分别对应训练里三个不同的东西：模式一练动作定型（左右手交替的直拳），模式二练连续发力（同一靶连打两拳），模式三练反应与记忆（先看灯亮的顺序，灯灭了再复原）。
图 3 三种模式的击打序列（数字为靶位编号）
三种模式都是 5 组，一组的拳数分别是 2、3、4。练完一轮大约 1 分半到 3 分钟——短是故意的：拳击训练本来就要分组，一组打到力竭，动作就散了，练的是疲劳不是技术。
把规则写成一张表还有一个好处：想加新组合，只要在表里加一行数字，程序不用改。这也是我把三种模式做成“序列表＋通用执行函数”的原因，见第五章。
1.7 创新点与价值
· 反馈就地化：反馈长在靶子上，不在手机上。灯、声、进度条都在使用者视线内，不用停下来看屏幕，训练节奏不会被打断。
· 把动作变成序列：五个靶位把“随便打”变成“按顺序打”。组合拳和反应训练第一次有了可执行的规则，而不是靠教练在旁边喊。
· 低成本可复制：人形靶、掌控板、薄膜传感器、灯环全是现成的，不破坏原有器材，坏了单换一件，一套下来成本远低于商用交互沙袋。
· 规则与程序分离：三种模式共用一张序列表和一个执行函数，加一种新练法只是加一行数据。
二、运行演示
2.1 开机自检：先让你知道五个靶都活着
通电后，五个灯环按 1 到 5 的顺序逐个亮起再熄灭，同时进度灯条一格格爬满。这一步不是装饰：靶位是绑在人形靶上的，线多、位置容易被动过，自检能让使用者一眼看出“哪一个靶没反应”，而不是练到一半才发现 3 号靶哑了。
2.2 模式一：热身，两拳一组
图 4 五个靶位的编号（标签用于对照程序里的序号）
进入模式一后，装置先亮 2 号靶，打中后灭灯、出声、进度退一格，紧接着亮 4 号靶；两拳打完算一组，停顿约 0.6 秒进入下一组。五组的顺序是 2-4、3-4、2-5、3-5、1-4。
这个顺序不是随机的：它让左右手交替、上下高度交替，迫使使用者不断调整站位和出拳高度，而不是站在原地打同一个点。
图 5 训练中的装置：灯环亮起，拳套正打在靶位中心
2.3 模式二：组合拳，三拳一组
模式二在模式一的基础上加入连击：五组分别是 2-2-4、3-3-4、5-5-1、4-4-5、1-1-4。同一个编号连续出现两次，就是同一只手连打两拳——这正是组合拳的起点，也是程序里最容易出问题的地方（见 5.4）。
为什么强调连击？因为单拳谁都会打，真正难的是第二拳还能保持发力。打一拳、停一下、再打一拳，练的是两拳，不是组合。
2.4 模式三：反应，四拳一组
模式三换了规则：装置先把四个靶依次点亮（每个 0.5 秒），四个都亮完就全部熄灭，然后提示“开始”，使用者要凭记忆按原来的顺序把四个靶打一遍。五组的顺序是 1-2-3-4、4-5-3-2、3-1-4-5、4-3-5-1、2-4-5-1。
图 6 灯环点亮时的样子（五个靶位编号与颜色各不相同）
这一组练的其实是两件事：眼睛跟不跟得上，以及记不记得住。拳击里说的“反应能力”和“专注”，落到装置上就是这两件事。
2.5 结束：进度条闪三次
三种模式全部打完（或单独一种打完），五个灯环同时点亮、进度条闪三次，并播放结束音，然后回到自检。使用者不用数还剩几组——闪烁本身就是“结束了”的信号。
三、探究过程与结果
3.1 需求调研：三份材料指向同一个结论
第一份是公开数据。视频网站上“拳击训练”相关内容在近五年增长明显，2021 年前后的训练视频普遍有百万级播放量，说明潜在使用者基数很大。
第二份是问卷。我向家人、同学和拳馆认识的练习者发放问卷，约 85% 的人表示练习枯燥、打沙袋缺乏反馈是最主要的困扰。
第三份是访谈。我找了以前的拳击教练做一对一访谈，他讲的几点直接影响了设计：拳击的核心是组合拳，也就是直拳、勾拳、摆拳三种基础拳法的排列组合；正规训练里，练完三种单拳之后一定进入组合拳；此外反应训练和专注训练也是重要科目，缺了这两项，正面防守会跟不上。
教练的话提醒了我一件事：业余爱好者最常见的毛病是“只打一种拳”——直拳顺手就一直打直拳，勾拳和摆拳几乎不用。所以组合拳的设计不是为了好看，是为了逼人把三种拳都用上。（这是我从访谈里推出来的结论，不是教练的原话。）
3.2 文献与既有产品：能改的是“反馈”，不是“器材”
查到的文献给了我两个支撑：一是交互式设计对坚持性的作用（见 1.2）；二是拳击训练本身的科学性——灵敏素质训练、空击训练都有专门的方法，说明“怎么练”是有讲究的，不是打得越多越好。参考的文献列在本节末尾。
图 7 市面上主流的两种沙袋：圆柱形（左）与人形（右）
产品 | 原理 | 优点 | 不足 |
圆柱形沙袋 | 重物装在可形变的轴上，底部用底座固定 | 坚固耐用、成本低 | 没有反馈；不区分拳法；只能站桩打 |
人形沙袋 | 在圆柱沙袋基础上前改成人体形状 | 更接近实战的击打位置 | 仍然没有反馈；仍然不区分拳法 |
调研下来，市面上的拳击类产品基本都是在沙袋外形上做二次改造：换个形状、换个颜色、加个底座。这些改动满足了最基础的运动需求，但都没有解决“乏味”的问题——因为它们的改进都在“被打的东西”上，而没有在“回应”上。
参考文献：［1］VR 技术将虚拟锻炼带入家庭［J］. 工业设计, 2022(04):11. ［2］李银修. 青少年体育训练中拳击的应用研究［J］. 拳击与格斗, 2021(05):113. ［3］雷玉平. 灵敏素质训练在拳击训练中的应用［J］. 拳击与格斗, 2021(05):116-117. ［4］吴强. 拳击空击训练技巧［J］. 拳击与格斗, 2021(05):51-53.
3.3 一次击打，传感器到底输出了什么
图 8 薄膜压力传感器：受压时电阻下降，压得越狠读数越高
薄膜压力传感器是电阻式的：施加在膜片上的压力越大，电阻越低。把它和一只固定电阻串联，中间取分压，压力就变成了一个可以读的数值。整个装置的所有判断，都建立在这个数值上。
我把传感器接在掌控板上，用串口把读数一行一行打印出来，然后录下一次完整的直拳。下面这条曲线就是那一次击打的原样记录，没有做任何平滑：
图 9 一次直拳的读数序列（串口原始输出，共 29 个采样点）
曲线上有三件事值得说。第一，读数从 0 爬到 160 用了 7 个采样点，峰值 260 出现在接触后大约一半的位置——手不是“碰”一下就走的，是“按”进去的，所以膜片上的压力有一个持续的过程。第二，回弹段的点数和按下段几乎一样多（各约 12 个），说明这个传感器对手的离开也有响应，不会“粘住”，这为“等手离开再判下一拳”提供了物理基础。第三，中间有一个小台阶（163→162 之后突然跳到 240），那是手在膜片上“按实”的一瞬，属于真实动作的一部分，不是干扰。
原报告只写了“最大值大约在 250—350 之间”，没有给阈值。从这条曲线看，阈值定在 150 左右比较稳：低于 150 的基本是落拳前的擦碰，或者是手刚离开时的余压；如果再低（比如 80），一次连击会被算成两次命中。
这条曲线只记录了一次击打，说明的是“传感器能用”，还不能说明“不同力度都能分开”。要做成完整结论，应该分别记录轻、中、重三种力度各 10 次，比较峰值分布——这一项列在第八章的待补清单里。
3.4 五个靶位，触发得准不准
为了测 Q1 和 Q2，我对五个靶位各做了 4 次击打，记录“灯灭／不灭”的结果：
靶位 | 第 1 次 | 第 2 次 | 第 3 次 | 第 4 次 | 成功率 |
1 号 | 是 | 是 | 是 | 是 | 100% |
2 号 | 是 | 是 | 是 | 是 | 100% |
3 号 | 是 | 是 | 是 | 是 | 100% |
4 号 | 是 | 是 | 是 | 是 | 100% |
5 号 | 是 | 是 | 是 | 是 | 100% |
3.5 三种拳法，怎么落到五个靶位上
图 10 直拳（左）、勾拳（中）、摆拳（右）的动作轨迹
直拳、勾拳、摆拳的差别在轨迹和发力方式，但落到这个装置上，都变成同一件事：打到某一个靶位。从实拍看，五个靶位分布在人形靶的肩、胸、腹几个高度，所以对应的拳法是：偏上的两个靶（1、2 号）适合直拳和摆拳，中间的（3 号）适合直拳，偏下的两个（4、5 号）适合勾拳。
3.6 用了以后，会不会真的练得更久
这是 Q3。我和爸爸各做了两轮记录：先按传统方式打一个月，记下总次数和单次平均时长；再用装置辅助练一个月，同样记两项。两轮都没有刻意改变作息和饮食。
记录项 | 传统训练 | 用装置辅助 | 变化 |
训练总次数（我） | 5 次 | 8 次 | +60% |
单次平均时长（我） | 30 分钟 | 45 分钟 | +50% |
训练总次数（爸爸） | 6 次 | 8 次 | +33% |
单次平均时长（爸爸） | 40 分钟 | 60 分钟 | +50% |
两个人的方向是一致的：次数和时长都上升了，而且时长的涨幅完全相同（都是 +50%）。但这个结果必须说清楚三件事，否则容易被读成“提升 50%”。
· 第一，样本只有两个人，属于个案前后对照，不是对照实验。它不能外推成“所有小学生用了都能多练 50%”。
· 第二，缺少撤除期。严谨的做法是 A-B-A：先测一个月，用一个月，再停一个月。如果停用后又掉回原来的水平，才能说明是这个装置起的作用。现在没有这一段，“新鲜感”这个解释排除不掉。
· 第三，两项数据都是自己记的，没有第三方计时，“一次训练”的界定也偏松（中途休息算不算在内，两轮的标准可能不一致）。
即便有这些限制，这两个数字仍然有意义：它们至少说明，装置没有让训练变得更难坚持，而且在一个月的尺度上，两个人都多练了。对一个小学阶段的项目来说，这是目前能拿出来的、最实在的证据。
3.7 拳馆试用：这一节暂时没有数据
原报告设计了这部分：把装置和普通沙袋并排放在拳馆，记录路过的人选哪一个、每次用多久，结束后做简单访谈。但报告里“实验结果”一栏是空的，紧接着的结论却写了“拳击爱好者会更倾向于使用辅助训练装置”——这条结论目前没有任何数据支撑，本材料不沿用。
补测其实不难，建议这样做：选同一时段（例如周末下午 2—4 点），把装置和普通沙袋并排放，连续观察 4 个时段，记录不少于 15 人的选择和单次使用时长；每人用完后问三个问题——为什么选它、哪里别扭、会不会想再用一次。这三个问题比“好不好用”有用得多，因为它们直接指向需要改的地方。
3.8 结果与讨论：哪条成立，哪条还不成立
探究问题 | 结论 | 依据 |
Q1 能不能认出击打 | 成立 | 串口读数有明显上升—峰值—回落的过程；五靶各 4 次全部触发 |
Q2 反馈跟不跟得上 | 成立 | 灭灯、音效、进度在同一个判定里完成，使用者感觉不到延迟 |
Q3 会不会练得更久 | 基本成立 | 两人各一个月的次数与时长都上升；但样本小、无撤除期，幅度不可外推 |
（原报告结论）拳击爱好者更倾向使用 | 不成立 | 拳馆试用无记录，结论无数据支撑，本材料已删除该结论 |
最后一条值得单独说。做项目最容易犯的错，不是数据不好看，而是“先写结论，再补数据”——结论写得漂亮，数据那一栏空着。审阅的人一眼就能看出来。这部分与其含糊带过，不如老实承认还没做，并把补测方案写清楚。
四、软硬件清单与制作步骤
4.1 元件清单
序号 | 名称 | 规格 | 数量 | 作用 |
1 | 掌控板 | ESP32 主控，MicroPython/Arduino 双支持 | 1 | 读传感器、驱动灯环、发音频指令 |
2 | 薄膜压力传感器 | 电阻式，圆形膜片 | 5 | 装在五个靶位中心，判定是否被击中 |
3 | RGB 灯环 | 16 颗灯珠，单线级联 | 5 | 出题（亮哪个打哪个）＋命中反馈 |
4 | 可编程灯条 | 10 颗灯珠 | 1 | 进度条，每打一拳退一格 |
5 | MP3 语音模块 | 内置 8 MB 存储，支持 MP3/WAV | 1 | 播放击打音效与提示音 |
6 | 小喇叭 | 8 Ω 3 W | 1 | 发声 |
7 | 3D 打印外壳 | PLA，圆环形，包住灯环 | 5 | 固定灯环、遮住焊点与线头 |
8 | 人形靶（沙袋） | 现成器材 | 1 | 载具 |
9 | 电池盒 / 移动电源 | 5 V 输出 | 1 | 供电 |
10 | 杜邦线、热缩管、扎带 | 若干 | — | 接线与固定 |
4.2 接线：一张表对齐五个靶位
整套接线只有一件事要保证：同一个编号的传感器和灯环，在程序里必须对应得上。所以我先给五个靶位贴上编号标签，再按编号接线，最后按编号填进程序里的两张表。
靶位 | 薄膜传感器 | 灯环颜色 | 灯环引脚 | 备注 |
1 号 | P4 | 红 | P3 | 原程序读到高电平算击中 |
2 号 | P6 | 橙 | P5 | 同上 |
3 号 | P8 | 黄 | P7 | ⚠ 原程序读到低电平算击中，与其余四个相反 |
4 号 | P10 | 绿 | P9 | 原程序还把这个脚当作“开始”触发 |
5 号 | P12 | 蓝 | P11 | 同上 |
进度条 | — | 浅紫 | P13 | 10 颗灯珠 |
图 11 系统结构：五个传感器只读、五个灯环只写，靠编号对齐
4.3 3D 打印外壳：包住灯环，藏住线
图 12 3D 打印的外壳：圆盘状，灯环嵌在凹槽里，线从背面引出
外壳用 123D Design 建模，做成圆环形，把灯环嵌在里面：正面露出灯珠，背面走线。它的作用有两个——一是把灯环固定在人形靶上，二是把焊点和线头盖住。传感器和灯环都贴在靶面上，裸露的焊点被拳套蹭几下就会断。
打印时有两点要注意：一是装配间隙留 0.3—0.4 mm，太紧塞不进去，太松会晃；二是把线槽开在外壳背面，线从背面绕出去，正面不会有一根线露在击打区里。
4.4 组装：六步
第一步，把材料按类别排开，按 1—5 给每个灯环和传感器贴编号标签。第二步，按 4.2 的接线表接线，每接完一个靶位就用串口验一次，确认这个靶位的读数会变。第三步，套管保护——接线端在训练中会持续震动，最容易松，所以把每组线套进热缩管再捆扎带（图 13）。第四步，把五个灯环装进打印好的外壳。第五步，按编号把外壳和传感器固定到人形靶的对应位置，注意传感器的膜片不能被布套压死。第六步，通电跑一次自检，五个灯环应该依次亮起。
图 13 用套管把每组线包起来，减少震动导致的松动
图 14 装配完成的人形靶：五个灯环绑在靶面，线从背面走
图 15 实验阶段的接线：掌控板＋面包板＋单个靶位，先单点验证再接整套
4.5 五个踩过的坑
· 线多必松：接线端在反复击打下会松，表现是“有时候灵有时候不灵”。套管＋扎带能解决大部分，但根本办法是每个接头都留一点余量，不要让线绷直。
· 灯环不能全亮白：五个灯环共 80 颗灯珠，全白满亮度时峰值电流能到 4—5 A，掌控板的 5 V 输出给不了，会掉压重启（表现是打着打着灯全灭）。把亮度降到 60 左右就够看，或者给灯环单独供电。
· 膜片不能被压死：布套绑太紧，膜片上一直有静息压力，读数回不到 0。3 号靶偏偏是低电平触发，这种情况会让它一直判定为“已按下”，一进模式就直接跳过去。装好后先开串口看静息读数，确认五个靶位都在正常的一侧。
· 五个靶位的电平常量不一致：原程序里 4/6/10/12 号读到高电平算击中，8 号读到低电平才算。同一批传感器接法应该一致，这一处要么是 3 号靶接反了，要么是上拉方式不同。换一根线之前，先用万用表量一遍。
· 连打会被蹭过去：模式二有五组是同一靶连打两拳。原程序读到电平变化就进入下一拳，而这时手还压在膜片上，第二拳会被直接“蹭”过去——看起来打了两拳，其实只打了一拳。修法见 5.4。
五、代码
5.1 程序结构
函数 | 作用 | 关键点 |
lightOn / lightOff | 点亮／熄灭某个靶位的灯环 | 颜色按靶位固定，使用者能靠颜色分辨位置 |
barSet / barDown | 进度条显示与退格 | 打满 10 格为一轮，退到 0 自动补满 |
mp3Cmd / mp3Hit | 向 MP3 模块发播放指令 | 串口帧带校验，换模块只改这一个函数 |
waitHit | 等一次完整的“按下—松开” | 两个 while：等按下，再等离开（修正点） |
kick | 提示→等→命中，一轮完整交互 | 所有模式都调用它，规则只在表里变 |
model1/2/3 | 三种模式的执行函数 | 遍历序列表，加新练法只需加一行数据 |
loading / ending | 开机自检与结束提示 | 不参与训练，只负责“告诉你它还活着” |
5.2 引脚与触发电平：把硬件差异写进一张表
五个靶位的引脚、颜色、触发电平全部集中在这里。这样做的目的是：换线、换靶位、甚至换一块板子，都只改这张表，不动下面任何一行逻辑。
const uint8_t PIN_S[5] = {4, 6, 8, 10, 12}; // 1—5 号靶的薄膜传感器 const uint8_t PIN_L[5] = {3, 5, 7, 9, 11}; // 1—5 号靶的灯环 const uint8_t PIN_BAR = 13; // 进度灯条
const uint8_t RING_LEDS = 16; // 每个灯环的灯珠数 const uint8_t BAR_LEDS = 10; // 进度灯条的灯珠数
// 触发电平：true 表示读到高电平算击中。 // ⚠ 原程序里 3 号靶（P8）用的是低电平触发，与其余四个相反。 // 投稿前请用万用表量一遍这五个靶位的空载电平，确认是接线接反了， // 还是上拉电阻不同，再决定"改线"还是"改这张表"。 const bool ACTIVE_HIGH[5] = {true, true, false, true, true};
// 灯环颜色：红 橙 黄 绿 蓝 const uint32_t RING_COLOR[5] = {0xFF0000, 0xFF6600, 0xFFFF00, 0x00FF00, 0x0000FF}; const uint32_t BAR_COLOR = 0xFF99FF;
// 亮度：0—255。全白 255 时五个灯环峰值约 4.8 A，掌控板取电扛不住， // 降到 60 已经足够看清，也更省电。 const uint8_t BRIGHT = 60;
// 想只练某一种模式，把这里改成 1 / 2 / 3；填 0 表示三种连着跑。 const uint8_t START_MODE = 0;
// 三种模式的击打序列，表里的数字是靶位编号（1—5） const int8_t MODE1[5][2] = {{2, 4}, {3, 4}, {2, 5}, {3, 5}, {1, 4}}; const int8_t MODE2[5][3] = {{2, 2, 4}, {3, 3, 4}, {5, 5, 1}, {4, 4, 5}, {1, 1, 4}}; const int8_t MODE3[5][4] = {{1, 2, 3, 4}, {4, 5, 3, 2}, {3, 1, 4, 5}, {4, 3, 5, 1}, {2, 4, 5, 1}}; |
5.3 setup：原程序这里是空的
原报告附录里的 setup() 是一对大括号，里面什么都没有。九个引脚（五个读、四个写）都没有设置方向。这在 Mind+ 里可能被别处补上了，但把这份代码单独拿去编译，行为是不确定的。下面补上 pinMode，并顺手把六个灯环对象初始化了一遍。
void setup() { Serial.begin(115200); MP3.begin(9600);
// ① 原程序缺这一段：九个引脚都没有设方向 for (uint8_t i = 0; i < 5; i++) { pinMode(PIN_S[i], INPUT); pinMode(PIN_L[i], OUTPUT); } pinMode(PIN_BAR, OUTPUT);
neoPixel_3.begin(PIN_L[0], RING_LEDS); neoPixel_5.begin(PIN_L[1], RING_LEDS); neoPixel_7.begin(PIN_L[2], RING_LEDS); neoPixel_9.begin(PIN_L[3], RING_LEDS); neoPixel_11.begin(PIN_L[4], RING_LEDS); neoPixel_13.begin(PIN_BAR, BAR_LEDS);
allOff(); neoPixel_13.clear(); } |
5.4 三种模式：三个函数，同一套骨架
三个模式看起来不一样，其实骨架完全相同：遍历序列表 → 对每个编号调用 kick()。模式一和模式二的区别只在“一行几个数字”。
void model1() { // 热身：两拳一组，五组 for (uint8_t g = 0; g < 5; g++) { for (uint8_t k = 0; k < 2; k++) kick(MODE1[g][k] - 1); delay(600); } }
void model2() { // 组合拳：三拳一组，五组 for (uint8_t g = 0; g < 5; g++) { for (uint8_t k = 0; k < 3; k++) kick(MODE2[g][k] - 1); delay(600); } } |
模式三多两步：先把四个靶依次点亮，然后全部熄灭，再等使用者凭记忆复原。其中“全部熄灭”这一句是原程序里没有的——少了它，灯会一直亮到打完，所谓“记忆”就不成立了。
void model3() { // 反应：四拳一组，五组，凭记忆复原 for (uint8_t g = 0; g < 5; g++) { allOff(); for (uint8_t k = 0; k < 4; k++) { // ① 依次亮起 lightOn(MODE3[g][k] - 1); delay(500); } allOff(); // ② 亮完就灭 —— 这一句原程序没有 mp3Go(); delay(700); // ③ 留出回忆的时间 for (uint8_t k = 0; k < 4; k++) kick(MODE3[g][k] - 1); // ④ 按顺序复原 delay(600); } } |
5.5 击打判定：一个 while 修掉一个真 bug
原程序的判定是这样的：读到电平变化就立刻退出循环，进入下一拳。问题是这时手还压在膜片上，紧接着的“同一靶第二拳”会立刻通过检查——模式二里 2-2、3-3、5-5、4-4、1-1 这五组，第二拳都可以不打。
原版：while (!(digitalRead(6)==1)) {} —— 读到就往下走，不看手有没有离开
修正后的版本在命中之后再加一个 while：等读数回到静息值才返回。同时加了 3 秒超时，免得传感器卡死时把整个程序挂住。另外把“灭灯、出声、退格”放在命中那一刻，而不是等手离开——反馈要立刻发生，等待属于下一拳的准备时间。
void waitHit(uint8_t i) { const uint8_t lv = ACTIVE_HIGH[i] ? HIGH : LOW;
while (digitalRead(PIN_S[i]) != lv) delay(5); // 等按下
lightOff(i); // 一命中立刻灭灯，这就是"打中了"的反馈 mp3Hit(); barDown();
unsigned long t0 = millis(); // 等松手 while (digitalRead(PIN_S[i]) == lv && millis() - t0 < 3000) delay(5); }
// 提示 → 等 → 命中，一轮完整交互 void kick(uint8_t i) { delay(400); lightOn(i); waitHit(i); } |
这三处修正（补 pinMode、等手离开、模式三亮完即灭）是本材料与原报告附录代码的全部差异，第六章逐条列了出来。除此之外，训练序列、灯色、进度条行为都与原程序一致。
