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[M10教程] 【行空板图形化Python入门教程】第10课：肺活量测量仪

第10课肺活量测量仪

肺活量测量是用来检测心肺功能的项目，测量的时候通常要求人深吸一口气然后对着呼气口吹气，通过检测呼出气体的体积反应心肺功能。今天我们就用行空板来模拟一个肺活量测量仪，一起来看看如何制作吧。

任务目标

按下A键，开始测量，通过对着行空板呼气模拟肺活量的检测过程，同时进度条实时显示你的肺活量达标情况；多次测量肺活量后，会显示最后三个测量数据。

注意：肺活量测量仪只是对肺活量测量过程和效果的简单模拟，并不能真的用于测量肺活量。

知识点

1. 掌握程序中的列表的基础使用

2. 认识程序中的条件循环语句

3. 认识程序中的多分支条件语句

4. 掌握行空板上绘制线段的方法

5. 掌握行空板获取声音强度的方法

材料清单

1. 硬件清单

行空板x1

Type-C&Micro二合一USB线x1

2. 软件使用

Mind+编程软件x1，下载地址：https://www.mindplus.cc

动手实践

肺活量测量仪的主要功能是通过统计呼气时长来显示肺活量情况，自动记录测量数据。接下来我们就分两个任务来制作吧。

任务一：获得肺活量数据

在此任务中，我们将学习利用行空板麦克风，模拟肺活量的测量，同时通过进度条显示肺活量达标情况。

任务二：自动记录测量数据

基于已统计的肺活量数据，我们将学习列表的基本操作，记录并显示多次测量数据。

任务一：获得肺活量数据

1. 硬件搭建

使用USB连接线将行空板连接到计算机。

2. 软件准备

打开Mind+，按照下面图示完成软件准备过程。

3. 编写程序

肺活量测试的过程中需要手持测量仪并吹气，那么用行空板如何检测吹气，并获得肺活量数据呢，接下来我们一起看看吧。

(1) 获得肺活量数据

(a）判断吹气

我们是通过获取声音强度来判断人是否在吹气的，获取麦克风响度数值指令为读取麦克风声音强度，你可以在指令区“行空板”分类下的“板载传感器”里寻找该指令。

注意：行空板正对你时，麦克风位于行空板上方左侧（如下图）。关于行空板麦克风知识，参见“知识园地”。

找到后，可以直接在行空板屏幕上实时显示麦克风声音强度数值，观察吹气与否的数值变化。

注意：你可以使用远程桌面连接行空板，方便观察数据变化。

数据方面，在没有吹气时，你看到的是当前环境声音强度；接着，你可以对着行空板上方有话筒图标的地方吹气，观察声音强度数值，基本上都在40以上。

没有吹气，环境声音强度

吹气，声音强度明显增加

因此，我们可以通过声音强度数值来判断现在是否有人吹气。

(b）获得肺活量数据

肺活量数据是通过人持续吹气获得，于是需要使用变量来记录持续吹气的状态，它的实现过程就变成了开始吹气后，变量持续增加，直到吹气停止。也就是说，可以通过重复执行直到控制肺活量数据变量，持续增加，直到声音强度小于40停止收集数据。

注意： 重复执行直到是条件循环语句，它位于指令区的“控制”分类下。关于该指令的介绍，详见“知识园地”。

至于按下A键开始测量，本节课我们要使用到的是按钮A被按下，它在指令区“行空板”分类下的“板载传感器”里，如果按钮A被按下，那么开始测量肺活量。

(2) 显示达标情况

在实际测量肺活量过程中，根据不同的年龄对应着不同的及格标准。本课项目中使用进度条来显示肺活量情况，并加入“达标线”提示测试者是否达标，下图展示了进度条的组成情况。

达标线要使用行空板“显示线段”指令对象名显示线段起点X0Y0终点X240Y320线宽1颜色蓝，在“显示矩形”指令上方，你也可以通过“线段”关键字找到它。

然后，通过进度条的组成和位置计算矩形相关参数和线段起终点坐标。需要说明的是，达标线可以根据比例来设置位置，比如表示60%的刻度，参考下图即可完成计算。

现在你就可以根据肺活量数据和进度条宽度，调整进度条的变化，当然也可以适当加入一些提示内容，完整参考代码如下：

4. 程序运行

点击运行，显示“肺活量数据”和0；按下A键，提示音响起，开始对着行空板麦克风吹气，观察进度条变化。

5. 试一试

我们现在已知进度条外框宽度为200，假设对应的肺活量数据为2000，请你动手设置当肺活量数据超过2000时，进度条不要超出外框。

任务二：自动记录测量数据

1. 编写程序

在任务一中，你已经可以测量肺活量数据，那如何把测量过的数据记录并显示出来呢？一起来学习吧。

(1) 记录测量数据

记录测试过的数据，可以使用“列表”变量来完成，你可以把“列表”理解成程序中的“表格”，相关操作指令在指令区“列表”分类下。

注意：关于“列表”知识的介绍，参见“知识园地”。

把历史数据记录进“列表”，需要先建立一个空的“列表”变量，即建立数据表变量并赋值为初始化列表[] ，记得删去指令中的内容。

然后，在肺活量数据测量完成之后，将肺活量数据加入到列表。向列表加入数据的指令为列表[]将0添加到末尾，使用时，将变量数据表和变量肺活量数据分别填入即可。

(2) 显示测量数据

首先先建立好三个显示测试数据的对象。

接下来显示的数据内容，其实就是把列表里的数据取出来，要使用指令列表[]索引0的值来完成，需要说明的是，列表的索引就是列表的第几个元素，其中第一个的索引是0。

显示测量数据，一共有三种情况，第一次测量只显示第一个数据，索引为0；第二次测量显示前两个数据，索引分别为0和1；三次及以上的测量则显示最后三个数据。

具体实现上，需要使用列表[]的长度指令，帮助判断当前列表有几个数据，并对应更新列表数据内容。

对于第三种情况，显示列表的最后三个数据，这三个数据的索引是列表长度分别减1，减2，减3，你可以使用列表[]的长度指令获取并更新数据显示对象。

三种情况的判断需要使用可变分支条件语句如果那么执行（带“+”号），点击两次加号，即可完成多条件语句的设置。

注意：关于多分支条件语句介绍，参见“知识园地”。

最后，完善三种情况的数据显示并给对应数据加上提示信息，本节课的案例就完成啦。完整参考代码如下：

2. 程序运行

按下A键测量肺活量，多次测量后显示最后的三个测量数据。

知识园地

1. 程序中的列表知识

列表（List）是用来存储多个数据的数据类型，其中每个数据都有一个“索引”来表示它在列表中的位置。你可以类比生活中的表格，对列表进行读取、添加、删除、修改等操作，但不同于表格的是，对于有元素的列表，通常第一个数据元素索引为0。

在Python中，列表是由“[]”构成，里面什么都没有，叫做“空列表”；若有两个或以上的数据元素，元素与元素之间需要用英文“,”间隔起来，如[0,”Mind+”,12.5,”行空板”]。

另外，列表和数字都是Python中基础的数据类型，关于Python的其它基础数据类型，如字符串、字典等，我们将在后面的课程中继续介绍。

在图形化指令中，你可以在指令区“列表”分类下找到操作列表的指令。比如，创建列表指令初始化列表[] ，向后添加元素指令列表[]将0添加到末尾等等，你可以自己尝试或者上网查询这些指令的含义和用法。

2. 程序中的条件循环语句

条件循环语句是指重复执行直到，它是循环结构语句中的一个，它的执行过程是，先判断“直到”后面的条件是否满足，如果满足就停止执行“重复执行”里的语句，它的代码执行流程可以被描述成下面右边的图片。

3. 程序中的多分支条件语句

多分支条件语句是如果那么执行否则如果那么执行否则语句，是条件判断语句中的一种。它通常被用来做两个以上可能性的判断，你可以点击“+”号增加判断情况，也可以点击“-”号减少判断情况。

以三种情况的判断为例，下图左边的执行过程是：判断条件1是否成立，成立就执行代码语句1，否则判断条件2是否成立，成立就执行代码语句2，否则执行代码语句3，它的代码执行流程可以被描述成下面右边的图片。

4. 行空板板载麦克风

当行空板正对你的时候，行空板板载麦克风位于行空板上方左侧。它是电容硅麦克风，小巧且灵敏度较高，可以用来获取环境中的声音。

行空板板载麦克风和加速度传感器、光线强度传感器一样，都属于板载传感器，所以你可以在“行空板”“板载传感器”分类中找到读取麦克风声音强度指令，获取环境音量数值。

麦克风强度数值是一个百分比值，范围为0-100。这个数值和电脑麦克风音量值一样，根据麦克风灵敏度，录入的音频响度会有一个范围，最小的可录入音量对应0，最大对应100，如果超过最大音量依然会按最大音量录入。需要说明的是，行空板板载麦克风，只可以通过百分比定性的分析音量的大小。

5. 指令学习

本项目主要使用了学习了行空板麦克风声音强度、列表操作等指令，接下来我们就详细学习一下。

该指令用于获取板载麦克风接收的声音强度数值。

该指令用于判断行空板A/B键是否被按下。

该指令用于在行空板屏幕显示线段对象，在指令中可以设置对象名、线段起终点坐标、线宽以及颜色。

该指令用于建立并初始化一个列表。

该指令用于获取列表的长度。

该指令用于在列表的尾部添加元素数据。

该指令用于获取列表第“索引”个数据。使用时需要写明列表和索引内容，其中索引0为第一个数据，索引不能超过列表长度。

该指令用于设置条件语句，点击“+”号，可增加判断的情况；出现多种情况后，点击“-”号，可减少判断情况。

06

挑战自我

在本项目中你已经完成了肺活量测量和历史数据显示，但在班级场景下的肺活量测量通常需要记录每个同学的测量数据，现在请你自己动手丰富你的肺活量测量仪，完成以下任务：

(1) 为你的肺活量测量仪设计一个开始页面，此页面包括选择学号部分，点击“+”“-”按钮选择学号，以及操作文字说明，你可以参考下图设计；