牟曉東

今年開始藍(lán)橋杯青少組改用STEMA評(píng)測(cè)考試。《電腦報(bào)》將通過解析一系列模擬題讓大家更好地理解大賽的新變化。

第二題“噪音監(jiān)測(cè)儀”（難度系數(shù)2，20個(gè)計(jì)分點(diǎn)）：

隨著人們?cè)絹碓郊械酱蟪鞘猩?，城市的噪音污染也成了日益突出的問題，現(xiàn)制作一個(gè)簡(jiǎn)易的噪音檢測(cè)儀。

硬件準(zhǔn)備：

1個(gè)聲音傳感器【接入A0#管腳】，4個(gè)LED小燈【分別接入5#、6#、12#、16#引腳】，1個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊【接入專用接口】，杜邦線若干。

編程實(shí)現(xiàn)：

（1）程序開始時(shí)，LED燈全部熄滅;

（2）當(dāng)0≤聲音值<8000時(shí)，只有5#小燈點(diǎn)亮;

（3）當(dāng)8000≤聲音值<16000時(shí)，只有6#小燈點(diǎn)亮;

（4）當(dāng)16000≤聲音值<24000時(shí)，只有12#小燈點(diǎn)亮;

（5）當(dāng)24000≤聲音值時(shí)，只有16#小燈點(diǎn)亮;

（6）如此循環(huán)。

判斷標(biāo)準(zhǔn)：

4分：實(shí)現(xiàn)“編程實(shí)現(xiàn)”中的（2）;4分：實(shí)現(xiàn)“編程實(shí)現(xiàn)”中的（3）;

4分：實(shí)現(xiàn)“編程實(shí)現(xiàn)”中的（4）;4分：實(shí)現(xiàn)“編程實(shí)現(xiàn)”中的（5）;

4分：完全符合題意。

1.審清題意，抓住關(guān)鍵點(diǎn)

“噪音監(jiān)測(cè)儀”的關(guān)鍵考點(diǎn)是“多分支選擇結(jié)構(gòu)”，通過聲音傳感器來監(jiān)測(cè)周圍環(huán)境的聲音值范圍，作為控制信號(hào)對(duì)特定的LED燈進(jìn)行“點(diǎn)亮”。

（1）聲音傳感器不同于上一題中的光敏傳感器，它只有三只引腳，分別是VCC電源正極、GND接地和OUT輸出端。該輸出端如果連接至擴(kuò)展板的數(shù)字D端，就會(huì)只輸出0和1兩個(gè)數(shù)值;題目中已經(jīng)明確提示“接入A0#管腳”，也就是模擬輸出信號(hào)，這與光敏傳感器的檢測(cè)范圍一致，仍為0-32767，只是不必做“映射”處理（與題目中的8000、16000、24000等數(shù)值基本是吻合的）。

（2）擴(kuò)展板的24號(hào)A0#管腳分布順序是VCC、GND、D和A0，而聲音傳感器的三只引腳順序是VCC、GND和OUT，因此必須借助三根公對(duì)母杜邦線來連接，跳過擴(kuò)展板中間的D（數(shù)字輸出端）插孔。同時(shí)，為了盡量減少連接錯(cuò)誤，建議在平時(shí)訓(xùn)練時(shí)就使用多色杜邦線來分別標(biāo)識(shí)不同的功能引腳，如紅色連接VCC、黑色連接GND、藍(lán)色或綠色連接信號(hào)輸出端等。

2.實(shí)驗(yàn)器材的安裝

按照題目要求，插入四支LED燈（長(zhǎng)腿為正極、短腿為負(fù)極）;將模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的長(zhǎng)針腳插入IIC區(qū)域;將聲音傳感器通過杜邦線連接到擴(kuò)展板24號(hào)插孔;最后，給樹莓派接通電源，啟動(dòng)操作系統(tǒng)。

3.編程實(shí)現(xiàn)“噪音監(jiān)測(cè)儀”

（1）聲音傳感器模擬信號(hào)的處理

訪問www.gdwrobot.cn登錄古德微機(jī)器人平臺(tái)。建立變量“聲音值”，為其賦值為“基礎(chǔ)”中的“從ADS 0 獲取模擬信號(hào)”;構(gòu)建使用“輸出調(diào)試信息'聲音值'”語(yǔ)句，將該數(shù)據(jù)輸出顯示在LOG區(qū)。

（2）構(gòu)建多分支選擇結(jié)構(gòu)

從“條件”中構(gòu)建“如果…執(zhí)行…否則如果…執(zhí)行…”四分支選擇結(jié)構(gòu)，前三個(gè)分支的判斷條件是使用“和”（邏輯與：兩個(gè)條件要同時(shí)滿足），將變量“聲音值”進(jìn)行數(shù)值區(qū)間判斷，比如第一個(gè)“當(dāng)0≤聲音值<8000時(shí)”條件，編程語(yǔ)句要寫成“'0≤聲音值'和

'聲音值<8000'”;其余兩個(gè)分支相似，最后一個(gè)分支是“24000≤聲音值”。一定要注意各數(shù)值區(qū)間的臨界值，不可以有交集。

每個(gè)分支選擇結(jié)構(gòu)的執(zhí)行部分很簡(jiǎn)單，只須控制對(duì)應(yīng)的某支LED“亮”，其余三支LED“滅”，滿足題意。

（3）完善細(xì)節(jié)

將以上語(yǔ)句全部放置于“重復(fù)當(dāng)真”的循環(huán)結(jié)構(gòu)中，在循環(huán)體外添加“等待0.1秒”語(yǔ)句，防止循環(huán)過多過快占用系統(tǒng)資源。

4.運(yùn)行程序，檢測(cè)“噪音監(jiān)測(cè)儀”

在平臺(tái)編程環(huán)境中點(diǎn)擊“連接設(shè)備”，正常的話再點(diǎn)擊“運(yùn)行”按鈕，靠近聲音傳感器嘗試不斷提高音量來模擬環(huán)境中的不同噪音值，四支LED燈會(huì)根據(jù)“噪音”的大小分別亮起（如圖1），實(shí)現(xiàn)了題目要求。最后將程序按照要求保存為“02.txt”，并上傳至考試系統(tǒng)中即可。

5.程序的兩處改寫“升級(jí)”

雖然程序代碼已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了題目要求，但其實(shí)可以進(jìn)行兩處的改寫“升級(jí)”：

一是將四支LED的熄滅語(yǔ)句集中放置于循環(huán)結(jié)構(gòu)的開始部分，每次循環(huán)開始就先熄滅，然后在每個(gè)分支選擇中僅控制對(duì)應(yīng)的一支LED燈“點(diǎn)亮”即可，這樣就能從之前“4乘4”的16條開關(guān)燈語(yǔ)句變?yōu)椤?加'4個(gè)1'”的8條開關(guān)燈語(yǔ)句;

二是在構(gòu)建多分支選擇結(jié)構(gòu)時(shí)，根據(jù)題意進(jìn)行“倒序”判斷：首先判斷變量“聲音值”是否大于等于24000（“是”則點(diǎn)亮16號(hào)LED燈）;否則的話，再判斷它是否大于等于16000，此時(shí)就相當(dāng)于判斷“聲音值”是否在16000與24000之間（“是”則點(diǎn)亮12號(hào)LED燈）;再“否則”的話，再判斷它是否大于等于8000（“是”則點(diǎn)亮6號(hào)LED燈），否則就只剩下一種可能：“聲音值”在0和8000之間，就點(diǎn)亮5號(hào)LED燈（如圖2）。這樣代碼精簡(jiǎn)了很多而效果相同。