MicroPython动手做（20）——掌控板之三轴加速度

掌控板载
三轴加速度计MSA300，测量范围：±2G

10、使用“摇晃”指令的计步器

#MicroPython动手做（20）——掌控板之三轴加速度
#使用“摇晃”指令的计步器

#MicroPython动手做（20）——掌控板之三轴加速度
#使用“摇晃”指令的计步器

from mpython import *

import framebuf

import font.digiface_30

import time

def on_button_a_down(_):
    global a, b
    time.sleep_ms(10)
    if button_a.value() == 1: return
    a = 1

def on_button_b_down(_):
    global a, b
    time.sleep_ms(10)
    if button_b.value() == 1: return
    a = 0

from machine import Timer

_is_shaked = _is_thrown = False
_last_x = _last_y = _last_z = _count_shaked = _count_thrown = 0
def on_shaked():pass
def on_thrown():pass

tim11 = Timer(11)

def timer11_tick(_):
    global _is_shaked, _is_thrown, _last_x, _last_y, _last_z, _count_shaked, _count_thrown
    if _is_shaked:
        _count_shaked += 1
        if _count_shaked == 5: _count_shaked = 0
    if _is_thrown:
        _count_thrown += 1
        if _count_thrown == 10: _count_thrown = 0
        if _count_thrown > 0: return
    x=accelerometer.get_x(); y=accelerometer.get_y(); z=accelerometer.get_z()
    _is_thrown = (x * x + y * y + z * z < 0.25)
    if _is_thrown: on_thrown();return
    if _last_x == 0 and _last_y == 0 and _last_z == 0:
        _last_x = x; _last_y = y; _last_z = z; return
    diff_x = x - _last_x; diff_y = y - _last_y; diff_z = z - _last_z
    _last_x = x; _last_y = y; _last_z = z
    if _count_shaked > 0: return
    _is_shaked = (diff_x * diff_x + diff_y * diff_y + diff_z * diff_z > 1)
    if _is_shaked: on_shaked()

tim11.init(period=100, mode=Timer.PERIODIC, callback=timer11_tick)

def on_shaked():
    global a, b
    if a == 1:
        b = b + 1

def display_font(_font, _str, _x, _y, _wrap, _z=0):
    _start = _x
    for _c in _str:
        _d = _font.get_ch(_c)
        if _wrap and _x > 128 - _d[2]: _x = _start; _y += _d[1]
        if _c == '1' and _z > 0: oled.fill_rect(_x, _y, _d[2], _d[1], 0)
        oled.blit(framebuf.FrameBuffer(bytearray(_d[0]), _d[2], _d[1],
        framebuf.MONO_HLSB), (_x+int(_d[2]/_z)) if _c=='1' and _z>0 else _x, _y)
        _x += _d[2]

button_a.irq(trigger=Pin.IRQ_FALLING, handler=on_button_a_down)

button_b.irq(trigger=Pin.IRQ_FALLING, handler=on_button_b_down)
a = 0
b = 0
while True:
    if a == 0:
        oled.fill(0)
        oled.DispChar('计步器', 0, 0, 1)
        oled.DispChar('每天1万步，活出好身体', 0, 16, 1)
        oled.DispChar('按下A键开始计步', 0, 32, 1)
        oled.DispChar('按下B键步数清零', 0, 48, 1)
        oled.show()
        b = 0
    elif a == 1:
        oled.fill(0)
        oled.DispChar('步数', 0, 15, 1)
        display_font(font.digiface_30, (str(b)), 30, 10, False, 2)
        oled.show()
        if b <= 10000:
            oled.fill(0)
            oled.DispChar((''.join([str(x) for x in ['还差', 10000 - b, '加油加油！']])), 0, 48, 1)
            oled.show()
        else:
            oled.fill(0)
            oled.DispChar('目标完成，你真棒！', 0, 48, 1)
            oled.show()
        time.sleep(1)
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15、倾斜和摇晃的一双眼睛

#MicroPython动手做（20）——掌控板之三轴加速度
#倾斜和摇晃的一双眼睛（应用字典函数）

#MicroPython动手做（20）——掌控板之三轴加速度
#倾斜和摇晃的一双眼睛（应用字典函数）

from mpython import *
from machine import Timer
import time

_is_shaked = _is_thrown = False
_last_x = _last_y = _last_z = _count_shaked = _count_thrown = 0
def on_shaked():pass
def on_thrown():pass

tim11 = Timer(11)

def timer11_tick(_):
    global _is_shaked, _is_thrown, _last_x, _last_y, _last_z, _count_shaked, _count_thrown
    if _is_shaked:
        _count_shaked += 1
        if _count_shaked == 5: _count_shaked = 0
    if _is_thrown:
        _count_thrown += 1
        if _count_thrown == 10: _count_thrown = 0
        if _count_thrown > 0: return
    x=accelerometer.get_x(); y=accelerometer.get_y(); z=accelerometer.get_z()
    _is_thrown = (x * x + y * y + z * z < 0.25)
    if _is_thrown: on_thrown();return
    if _last_x == 0 and _last_y == 0 and _last_z == 0:
        _last_x = x; _last_y = y; _last_z = z; return
    diff_x = x - _last_x; diff_y = y - _last_y; diff_z = z - _last_z
    _last_x = x; _last_y = y; _last_z = z
    if _count_shaked > 0: return
    _is_shaked = (diff_x * diff_x + diff_y * diff_y + diff_z * diff_z > 1)
    if _is_shaked: on_shaked()

tim11.init(period=100, mode=Timer.PERIODIC, callback=timer11_tick)

_dir = ''
def on_tilt_forward():pass
def on_tilt_back():pass
def on_tilt_right():pass
def on_tilt_left():pass
def on_tilt_none():pass

tim14 = Timer(14)

def timer14_tick(_):
    global _dir
    if accelerometer.get_x() < -0.3:
        if 'F' != _dir:_dir = 'F';on_tilt_forward()
    elif accelerometer.get_x() > 0.3:
        if 'B' != _dir:_dir = 'B';on_tilt_back()
    elif accelerometer.get_y() < -0.3:
        if 'R' != _dir:_dir = 'R';on_tilt_right()
    elif accelerometer.get_y() > 0.3:
        if 'L' != _dir:_dir = 'L';on_tilt_left()
    else:
        if '' != _dir:_dir = '';on_tilt_none()

tim14.init(period=200, mode=Timer.PERIODIC, callback=timer14_tick)

def on_tilt_forward():
    global face, dt_faces
    face = dt_faces.get("Up")

def on_tilt_back():
    global face, dt_faces
    face = dt_faces.get("Down")

def on_tilt_left():
    global face, dt_faces
    face = dt_faces.get("Left")

def on_tilt_right():
    global face, dt_faces
    face = dt_faces.get("Right")

def on_tilt_none():
    global face, dt_faces
    face = dt_faces.get("Neutral")

image_picture = Image()


dt_faces = {"Neutral":image_picture.load('face/Eyes/Neutral.pbm', 0), "Up":image_picture.load('face/Eyes/Up.pbm', 0), "Down":image_picture.load('face/Eyes/Down.pbm', 0), "Left":image_picture.load('face/Eyes/Middle left.pbm', 0), "Right":image_picture.load('face/Eyes/Middle right.pbm', 0), "Dizzy":image_picture.load('face/Eyes/Dizzy.pbm', 0)}
face = dt_faces.get("Neutral")
while True:
    oled.fill(0)
    if _is_shaked:
        oled.blit(dt_faces.get("Dizzy"), 20, 0)
        oled.show()
        time.sleep_ms(2000)
    else:
        oled.blit(face, 20, 0)
        oled.show()
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字典
字典是一种可变容器模型，且可存储任意类型对象，格式如 d = {key1 : value1, key2 : value2}，键必须是唯一的，但值则不必。

17、掌控闪灯大量程计步器（十万步）

#MicroPython动手做（20）——掌控板之三轴加速度
#掌控闪灯大量程计步器（十万步）

#MicroPython动手做（20）——掌控板之三轴加速度
#掌控闪灯大量程计步器（十万步）

from mpython import *

from machine import Timer

_is_shaked = _is_thrown = False
_last_x = _last_y = _last_z = _count_shaked = _count_thrown = 0
def on_shaked():pass
def on_thrown():pass

tim11 = Timer(11)

def timer11_tick(_):
    global _is_shaked, _is_thrown, _last_x, _last_y, _last_z, _count_shaked, _count_thrown
    if _is_shaked:
        _count_shaked += 1
        if _count_shaked == 5: _count_shaked = 0
    if _is_thrown:
        _count_thrown += 1
        if _count_thrown == 10: _count_thrown = 0
        if _count_thrown > 0: return
    x=accelerometer.get_x(); y=accelerometer.get_y(); z=accelerometer.get_z()
    _is_thrown = (x * x + y * y + z * z < 0.25)
    if _is_thrown: on_thrown();return
    if _last_x == 0 and _last_y == 0 and _last_z == 0:
        _last_x = x; _last_y = y; _last_z = z; return
    diff_x = x - _last_x; diff_y = y - _last_y; diff_z = z - _last_z
    _last_x = x; _last_y = y; _last_z = z
    if _count_shaked > 0: return
    _is_shaked = (diff_x * diff_x + diff_y * diff_y + diff_z * diff_z > 1)
    if _is_shaked: on_shaked()

tim11.init(period=100, mode=Timer.PERIODIC, callback=timer11_tick)

import time

import framebuf

import font.digiface_30

def display_font(_font, _str, _x, _y, _wrap, _z=0):
    _start = _x
    for _c in _str:
        _d = _font.get_ch(_c)
        if _wrap and _x > 128 - _d[2]: _x = _start; _y += _d[1]
        if _c == '1' and _z > 0: oled.fill_rect(_x, _y, _d[2], _d[1], 0)
        oled.blit(framebuf.FrameBuffer(bytearray(_d[0]), _d[2], _d[1],
        framebuf.MONO_HLSB), (_x+int(_d[2]/_z)) if _c=='1' and _z>0 else _x, _y)
        _x += _d[2]
bbb = 0
while True:
    oled.fill(0)
    oled.DispChar('掌控计步器', 35, 2, 1)
    oled.DispChar('步', 115, 40, 1)
    if _is_shaked:
        rgb.fill((int(0), int(102), int(0)))
        rgb.write()
        time.sleep_ms(1)
        time.sleep_ms(60)
        rgb.fill((int(0), int(0), int(0)))
        rgb.write()
        time.sleep_ms(1)
        bbb = bbb + 1
    else:
        rgb.fill((int(153), int(0), int(0)))
        rgb.write()
        time.sleep_ms(1)
    if bbb >= 0 and bbb <= 9:
        display_font(font.digiface_30, (str(bbb)), 55, 24, False, 2)
    elif bbb >= 9 and bbb <= 99:
        display_font(font.digiface_30, (str(bbb)), 45, 24, False, 2)
    elif bbb >= 99 and bbb <= 999:
        display_font(font.digiface_30, (str(bbb)), 35, 24, False, 2)
    elif bbb >= 999 and bbb <= 9999:
        display_font(font.digiface_30, (str(bbb)), 20, 24, False, 2)
    elif bbb >= 9999 and bbb <= 99999:
        display_font(font.digiface_30, (str(bbb)), 10, 24, False, 2)
    oled.show()
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注解
使用摇晃模块，优点是算法简单，不足之处是触发计步的阙值是固定的，不能调整

1、掌控板加速度传感器
能够测量由于重力引起的加速度，传感器在加速过程中，通过对质量块所受惯性力的测量，利用牛顿第二定律获得加速度值。掌控板上的加速度计可测量加速度，测量范围为 -2g 到 +2g 之间。

掌控板的测量沿3个轴，每个轴的测量值是正数或负数，正轴越趋近重力加速度方向，其数值往正数方向增加，反之往负数方向减小，当读数为 0 时，表示沿着该特定轴“水平”放置。

X - 向前和向后倾斜。
Y - 向左和向右倾斜。
Z - 上下翻转。

[mw_shl_code=applescript,false]#MicroPython动手做（20）——掌控板之三轴加速度
#简单测试3个轴加速度值的变化

from mpython import *
while True:
    oled.fill(0)
    x1 = accelerometer.get_x()
    y1 = accelerometer.get_y()
    z1 = accelerometer.get_z()
    oled.DispChar('加速度 x', 3, 11, 1)
    oled.DispChar((str(x1)), 52, 11, 1)
    oled.DispChar('加速度 y', 3, 22, 1)
    oled.DispChar((str(y1)), 52, 22, 1)
    oled.DispChar('加速度 z', 3, 33, 1)
    oled.DispChar((str(z1)), 52, 33, 1)
    oled.show()[/mw_shl_code]

使用前，导入mpython模块:

from mpython import *




获取X、Y、Z三轴的加速度:

x1 = accelerometer.get_x()

y1 = accelerometer.get_y()

z1 = accelerometer.get_z()




注解

通过 accelerometer.get_x() 获取3轴加速度。获取3轴加速度获取方法分别为 get_x() 、get_y() 、get_z() 。 每个轴的测量值根据方向是正数或负数，表示以克为单位的值。




可以尝试掌控板按以下放置，观察3轴数据:

平放桌面 --(0,0,-1)

翻转平放桌面 --(0,0,1)

掌控板下板边直立与桌面 --(1,0,0)

掌控板左板边直立与桌面 --(0,1,0)




注解

发现什么规律没有？当重力加速度与加速度轴方向一致时，即等于1g的地球重力加速度。正方向为+1g，反方向为-1g。 假如猛烈地摇动掌控板，就会看到加速度达到±2g，那是因为这个加速度计的最大测量值为±2g。

mPython 图形编程

3、使用柱状条演示不同状态下的三轴加速度值

#MicroPython动手做（20）——掌控板之三轴加速度
#使用柱状条演示不同状态下的三轴加速度值

from mpython import *

myUI = UI(oled)
while True:
    oled.fill(0)
    x1 = ((100 - 0) / (1 - (-1))) * (accelerometer.get_x() - (-1)) + 0
    oled.DispChar('加速度 X', 2, 11, 1)
    myUI.stripBar(50, 13, 75, 10, x1, 1, 1)
    y1 = ((100 - 0) / (1 - (-1))) * (accelerometer.get_y() - (-1)) + 0
    oled.DispChar('加速度 Y', 2, 22, 1)
    myUI.stripBar(50, 26, 75, 10, y1, 1, 1)
    z1 = ((100 - 0) / (1 - (-1))) * (accelerometer.get_z() - (-1)) + 0
    oled.DispChar('加速度 Z', 2, 33, 1)
    myUI.stripBar(50, 39, 75, 10, z1, 1, 1)
    oled.show()
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mPython 图形编程

4、用加速度制作一个上下左右各滚动的水平球（小点）

描述：OLED屏幕是128*64像素，OLED屏长为X轴，宽为Y轴。可以画一个圆，半径为31像素，让“点”不会超出这个范围，确定点的位置用加速度X、Y轴。小球不超出中心小圆圈为大致处于水平位置。

加速度Y轴倾斜的值是范围1至-1，向左倾斜往1增大，向右倾斜往-1增大。通过映射把Y轴加速度的取值范围变为32至92，可以让Y轴加速度的值在OLED屏幕的中心点显示位置。

加速度X轴倾斜的值是范围-1至1，向前倾斜往-1增大，向后倾斜往1增大。通过映射把Y轴加速度的取值范围变为2至62。可以让X轴加速度的值在OLED屏幕的中心点显示位置。

映射的值有小数点，OLED屏幕是无法识别小数点的，需要将映射后的值以整型输出。

[mw_shl_code=applescript,false]#MicroPython动手做（20）——掌控板之三轴加速度
#用加速度制作一个上下左右各滚动的水平球（小点）

from mpython import *
while True:
    oled.fill(0)
    oled.circle(64, 32, 2, 1)
    oled.circle(64, 32, 31, 1)
    oled.pixel((int(((92 - 32) / ((-1) - 1)) * (accelerometer.get_y() - 1) + 32)), (int(((62 - 2) / (1 - (-1))) * (accelerometer.get_x() - (-1)) + 2)), 1)
    oled.show()[/mw_shl_code]

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5、三轴绿灯水平测量仪

#MicroPython动手做（20）——掌控板之三轴加速度
#三轴绿灯水平测量仪

from mpython import *    #导入mpython模块

Center_x=63           #设定中心点（原点）x的坐标
Center_y=31           #设定中心点（原点）y的坐标

while True:
    
    x=accelerometer.get_x()         #获取X轴的加速度
    y=accelerometer.get_y()         #获取Y轴的加速度

    if y<=1 and y>=-1:
        offsetX=int(numberMap(y,1,-1,-64,64))   #映射Y轴偏移值
    if x<=1 and x>=-1:
        offsetY=int(numberMap(x,1,-1,32,-32))   #映射X轴偏移值
    move_x=Center_x+offsetX                 #水平球在X坐标上的移动
    move_y=Center_y+offsetY                 #水平球在Y坐标上的移动

    oled.circle(Center_x,Center_y,8,1)      #画中心固定圆：空心
    oled.fill_circle(move_x,move_y,6,1)     #画移动的水平球：实心
    oled.DispChar("%0.1f,%0.1f" %(x,y),75,0)    #显示水平球在X、Y轴的加速度值

    if offsetX==0 and offsetY==0:
        rgb.fill((0,20,0))          #水平球在中心位置亮绿灯，亮度为20
        rgb.write()
    else:
        rgb.fill((0,0,0))           #水平球不在中心位置灭灯
        rgb.write()
    oled.show()
    oled.fill(0)
复制代码

当检测到掌控板在X轴和Y轴方向倾斜时（范围-1g 至+1g），将X轴、Y轴的偏移值也就是加速度值（范围-1至1）分别映射在以设定的中心点为原点的X坐标上的Y坐标（范围32至-32）、X坐标（范围-64至64）上:
if y<=1 and y>=-1:
    offsetX=int(numberMap(y,1,-1,-64,64))
if x<=1 and x>=-1:
    offsetY=int(numberMap(x,1,-1,32,-32))

注解
numberMap(inputNum, bMin, bMax, cMin, cMax) 是映射函数，inputNum 为需要映射的变量，bMin 为需要映射的最小值，bMax 为需要映射的最大值，cMin 为映射的最小值，cMax 为映射的最大值。

水平球在X、Y坐标上的移动：水平球在坐标上的移动 = 中心点位置 + 加速度的偏移值:
move_x=Center_x+offsetX
move_y=Center_y+offsetY

如果水平球移动到中心位置，则亮绿灯，否则不亮灯:
if offsetX==0 and offsetY==0:
    rgb.fill((0,20,0))          #水平球在中心位置亮绿灯，亮度为20
    rgb.write()
else:
    rgb.fill((0,0,0))           #水平球不在中心位置灭灯
    rgb.write()

6、尝试三轴加速度数据探究采集

#MicroPython动手做（20）——掌控板之三轴加速度
#尝试三轴加速度数据探究采集

from mpython import *

import time
oled.fill(0)
oled.DispChar('三轴加速度数据采集', 9, 16, 1)
oled.DispChar('按A键开始  按B键结束', 6, 32, 1)
oled.show()
time.sleep_ms(50);print(('__TITLE', '加速度 X', '加速度 Y', '加速度 Z'));time.sleep_ms(50)
while True:
    while button_a.value() == 0:
        while not button_b.value() == 0:
            print((accelerometer.get_x(), accelerometer.get_y(), accelerometer.get_z()))
            time.sleep_ms(100)
复制代码

尝试三轴加速度数据探究采集

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