#首届“掌控板”教学应用设计大赛#教学设计|剪刀石头布--超声波版

【适用年级】小学三四年级

【课时】1

【教学目标】

1、了解超波测距的原理；

2、了解随机数的概念；

3、学习列表的初步知识。

4、使用“画图”工具将图片转换为128*64格式的bmp图片，学会图片取模的方法

学会将取模的图片显示到OLED屏幕上

【学习重点】列表与随机

【学习难点】小图片取模

【器材准备】

掌控板   1

掌控宝   1

超声波传感器    1

纸板剪刀画笔    1

一、【课程导入】

超声波是意大利科学家斯帕拉捷通过研究蝙蝠发现的。

《夜晚的实验 》— 出自苏教版语文六年级下册

意大利科学家斯帕拉捷习惯晚饭后到附近的街道上散步。他常常看到，很多蝙蝠灵活的在空中飞来飞去，却从不会撞到墙壁上。这个现象引起了他的好奇：蝙蝠凭什么特殊本领在夜空中自由自在的飞行呢？

1793年夏天，一个晴朗的夜晚，喧腾热闹的城市渐渐平静下来。斯帕拉捷匆匆吃完饭，便走出街头，把笼子里的蝙蝠放了出去。当他看到放出去的几只蝙蝠轻盈敏捷地来回飞翔时，不由得尖叫起来。因为那几只蝙蝠，眼睛全被他蒙上了，都是“瞎子”呀。

斯帕拉捷为什么要把蝙蝠的眼睛蒙起来呢？原来，每当他看到蝙蝠在夜晚自由自在的飞翔时，总认为这些小精灵一定长着一双特别敏锐的眼睛，就不可能在黑夜中灵巧的多过各种障碍物，并且敏捷的捕捉飞蛾了。然而事实完全出乎他的意料。斯帕拉捷很奇怪：不用眼睛，蝙蝠凭什么来辨别前方的物体，捕捉灵活的飞蛾呢？

于是，他把蝙蝠的鼻子堵住.结果，蝙蝠在空中还是飞的那么敏捷、轻松。“难道他薄膜似的翅膀，不仅能够飞翔，而且能在夜间洞察一切吗？”斯帕拉捷这样猜想。他又捉来几只蝙蝠，用油漆涂满它们的全身，然而还是没有影响到它们飞行。

最后，斯帕拉捷堵住蝙蝠的耳朵，把他们放到夜空中。这次，蝙蝠可没有了先前的神气。他们像无头苍蝇一样在空中东碰西撞，很快就跌落在地。

啊！蝙蝠在夜间飞行，捕捉食物，原来是靠听觉来辨别方向、确认目标的！

斯帕拉捷的实验，揭开了蝙蝠飞行的秘密，促使很多人进一步思考：蝙蝠的耳朵又怎么能“穿透”黑夜，“听”到没有声音的物体呢？

后来人们继续研究，终于弄清了其中的奥秘。原来，蝙蝠靠喉咙发出人耳听不见的“超声波”，这种声音沿着直线传播，一碰到物体就像光照到镜子上那样反射回来。蝙蝠用耳朵接受到这种“超声波”，就能迅速做出判断，灵巧的自由飞翔，捕捉食物。

现在，人们利用超声波来为飞机、轮船导航，寻找地下的宝藏。超声波就像一位无声的功臣，广泛地应用于工业、农业、医疗和军事等领域。斯帕拉捷怎么也不会想到，自己的实验，会给人类带来如此巨大的恩惠。

超声波测距原理是在超声波发射装置发出超声波，它的根据是接收器接到超声波时的时间差，与雷达测距原理相似。 超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。

（超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t（秒），就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2）

二、【任务清单】

利用超声波传感器测距，对着传感器做剪刀石头布手势，掌控板随机出手势显示在屏幕，进行人机对战。可以加上灯光和声音。

小组讨论，任务分解。

1、三张小图片取模，做图片列表。

2、当手势进入测定的距离范围内时，掌控板随机显示图片，人机对战。

老师讲解图片取模的方法。

图片处理

1 OLED屏幕只能显示颜色深度为1或者就是黑白模式的bmp格式，您可以使用Photoshop、“画图”或者其他图片显示软件进行转换。下面以“画图”工具为例。

2 转换好格式的图片需要使用取模工具对图片进行取模

3 转换的图片大小应该为128*24，也就是掌控板屏幕的大小。

4 所选的图片线条要分明，且颜色不能太过丰富。

第一步

首先我们需要对图片进行转换，选择图片后右键点击，点击编辑打开画图工具，在画图工具栏中点击“重新调整大小”，在“保持纵横比”的条件下，设置图片的像素，将“垂直”改为64，“水平”改为128。

第二步

将图片保存为bmp格式。

第三步

接下来使用取模工具对转换格式后的图片进行取模。网上有PCtoLCD、lcd image converter等取模软件，可根据自己喜好自行选择。以下使用的是Img2Lcd工具 。

这里我们提供1张图片作为示例图片，您也可以按照贴士里提到的标准制作您自己喜欢的图片进行转换。

Img2Lcd工具下载：https://mpython.readthedocs.io/zh/master/_downloads/5e5ffffa77ef66c6a2d73d92ed8198a7/Image2Lcd.zip

步骤1.打开格式为bmp的图片

步骤2.选择参数，输出数据类型[C语言数组]、 扫描模式[水平扫描]、输出灰度[单色]、宽高[128*64]，可以适当亮度、对比度，直到图片显示清晰。

步骤3.点击保存，打开保存的”.c”后缀的文件

第四步

将保存的文件用记事本程序打开，去掉红色标记的首尾两行。复制中间的16进制图像数据，这些数组就代表着图片的像素点。

第五步

将复制的16进制图像数据粘贴在下列指令的空格处。

描述：OLED绘制16进制数组图像。

将16进制数据转换成图像显示在oled屏幕的指定位置处。

【小提示：图片取模过程一定要仔细演示，交待清楚练习要点】

附：取模得到的三个64X64的”.c”后缀的文件。

文件名：布.c

【参考程序】

【拓展任务】

1、优化程序，加入声光效果。

2、增加3个9g180舵机，改成舵机版，该如何改进。