micro:bit 相关产品Jacdac SeriesJacdac能源实践套件案例五：风向标本页总览案例五：风向标简介micro:bit主板内置的电子罗盘（磁力计）检测地磁方向，将主板指向的方位实时显示在5×5 LED点阵屏上——东、南、西、北、四个方位。转动micro:bit主板，模拟风向标随风转动的场景。案例目的认识电子罗盘（磁力计）——一种可以检测地磁方向的MEMS传感器。学习条件判断（if-else if-else）——根据方位角的不同数值范围显示不同的箭头图标。了解风向标在气象观测和航海中的重要作用。所需材料项目图片数量micro:bit V21Jacdac扩展板1Jacdac 10cm连接线1Jacdac温湿度传感器1USB数据线1传感器原理说明本案例使用micro:bit主板内置的磁力计（电子罗盘）作为传感器，检测地磁方向并输出0°~360°的方位角数据，程序根据方位角的不同范围显示对应的箭头图标。搭建步骤模型原理说明风向标——最古老的气象仪器之一风向标是测量风向的经典工具，由箭头、尾翼和转轴三部分组成。风吹过时，尾翼受风面积大、空气阻力大，被吹到下风方向；箭头顺势指向上风方向——即风的来向。这一巧妙设计让风向标无需任何电力就能自动对准来风方向。风向的命名习惯是"从哪里来就叫什么风"——北风从北方吹来、东风从东方吹来。气象学上用16个方位（N、NNE、NE、ENE、E……）精确记录风向。连接示意图如下图所示，将micro:bit主板插入Jacdac扩展板，将Jacdac温湿度连接在Jacdac扩展板金手指接口上。编程软件微软 MakeCodeMakeCode 编程步骤1：如何添加 Jacdac 扩展进入微软 MakeCode，点击 "新建项目"。在弹出窗口输入项目名称并点击 "创建"。点击代码抽屉中的 "扩展"。在弹出界面输入 "Jacdac" 并点击搜索图标，选择 Jacdac 软件库，如图所示。步骤2：连接硬件用数据线将micro:bit主板连接到计算机。注意： 若micro:bit主板初次运行Jacdac程序，请先预装一个空白Jacdac程序至主板，否则跳过此步骤。连接传感器，MakeCode自动识别并仿真呈现，在仿真区内传感器实时反馈传感器状态。点击 "ADD BLOCKS" 传感器扩展模块。注意： 连接新的传感器，重复执行一次"点击'ADD BLOCKS'传感器扩展模块"操作流程。如图所示编写程序参考程序链接https://makecode.microbit.org/_3XeaWzi7FALP你也可以通过以下网页直接下载程序，下载完成后即可开始运行程序。结果将micro:bit主板水平放置并缓慢旋转，5×5 LED点阵屏上显示东、南、西、北四个方位的箭头图标，结合磁力计读数来判断主板当前指向的方位。思考磁力计检测的是地磁北极，而地图上的"北"是地理北极——两者并不完全重合。你知道这是为什么吗？（提示：搜索"磁偏角"）如果把micro:bit放在金属桌面或手机旁边，方向读数会发生什么变化？为什么？程序逻辑说明触发条件动作来源磁力计检测方位角根据方位角范围（0°~360°）判断方向，在5×5 LED点阵屏上显示东、南、西、北四个方位的箭头图标micro:bit 磁力计知识拓展：从指南针到GPS——人类是怎么找到方向的一、指南针——改变世界航海的四大发明之一指南针是中国古代四大发明之一。早在战国时期（约公元前4世纪），中国人就发现了磁石的指向性，制成了最早的指南工具——司南（一把磁勺放在光滑铜盘上，勺柄指南）。到了北宋（约11世纪），中国人发明了指南鱼和水浮指南针，被广泛应用于航海。时期导航方式精度远古观察太阳、星星、地标粗略（晴天、夜晚可用）公元前4世纪司南（中国）大致南北11世纪水浮指南针（中国）较好，航海必备12~13世纪指南针传入欧洲开启大航海时代15~16世纪指南针+六分仪+海图可跨洋航行20世纪陀螺罗经（不受磁场干扰）精确到0.1°21世纪GPS/北斗卫星导航精确到米级 没有指南针就没有大航海时代——哥伦布、麦哲伦的跨洋航行，离开指南针寸步难行。一块小小的磁石，改变了人类文明的版图。二、磁力计的现代应用今天，你手上这台micro:bit里的磁力计芯片，与智能手机里的指南针功能芯片原理相同：应用磁力计的作用手机地图导航检测手机朝向，旋转地图使其始终"上北下南"无人机/飞行器配合GPS，确定飞行方向和航向角汽车导航在GPS信号弱（隧道、高架下）时提供方向推算增强现实（AR）确定设备朝向，将虚拟物体叠加到正确方向地质勘探探测地下矿藏和地质结构（通过局部磁场异常）考古学探测地下埋藏物和古代遗址的磁场痕迹三、风向标——最古老的气象仪器风向标的历史至少可以追溯到公元前48年——古希腊雅典的风之塔（Tower of the Winds）顶部装有一个巨大的铜制风向标（人身鱼尾形状），至今仍保存完好。事实数据风向标的英文Weather Vane / Wind Vane最古老的风向标雅典风之塔（公元前48年）气象观测中的风向精度16个方位（每个22.5°）或360°（每1°）风的命名习惯以风的来向命名（北风=从北吹来）机场风向袋（风锥）不仅指示方向，袋子鼓起的程度还指示风速 想想看： 两千多年前的希腊人不需要电池、不需要芯片，仅凭金属片的巧妙设计就能自动指示风向。而今天的你，用一块指甲盖大小的芯片就实现了同样的功能——而且精度更高、还能同时记录数据。这就是科技进步的魅力。四、电子罗盘 vs 传统指南针对比传统指南针电子罗盘（磁力计）原理磁针与地磁场相互作用MEMS芯片检测地磁分量精度约5°~10°可达1°~2°响应速度慢（磁针惯性）极快（电子读取）数据输出肉眼观察数字信号，可编程处理受干扰震动、倾斜周围金属、电磁场功耗零功耗极低功耗（微瓦级）micro:bit上的磁力计加上加速度计，可以组成一个完整的姿态传感器——知道"朝向哪里"（磁力计）和"倾斜了多少"（加速度计），两者配合就能实现3D空间中的方向追踪。这正是无人机和手机AR应用的基础技术。
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