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案例七：荷兰风车

简介​

按下micro:bit主板的按键A，360°积木舵机开始单方向持续旋转，带动风车叶片转动，模拟荷兰风车的工作状态；按下micro:bit主板的按键B，舵机停止转动。

案例目的​

  1. 认识360°积木舵机模块，了解其与普通舵机的区别。
  2. 学习事件驱动编程的概念——通过按键事件控制程序的启动与停止。
  3. 理解顺序执行结构——程序按照代码编写的顺序依次运行。
  4. 了解荷兰风车的历史文化及风能利用。

所需材料​

项目图片数量
micro:bit V21
Jacdac扩展板1
Jacdac 25cm连接线1
Jacdac舵机模块1
360°积木舵机1
USB数据线1

搭建步骤​

模型原理说明​

360°积木舵机模块​

360°积木舵机（连续旋转舵机）与普通180°舵机不同：普通舵机只能转动到指定角度位置（如0°~180°），而360°积木舵机可以连续旋转，通过设置速度值来控制旋转的方向和快慢——正值控制正转、负值控制反转、0表示停止，非常适合模拟风车、车轮等需要持续旋转的场景。

荷兰风车​

荷兰风车是荷兰的标志性景观，最早出现于13世纪。荷兰地处低洼地带，有"低地之国"之称，全国约四分之一的土地低于海平面。风车最初主要用于排水造田——将低洼地区的积水抽走，把沼泽变为可耕种的农田。后来，风车的用途不断扩展，还被用于研磨谷物、榨油、锯木等工业生产，成为荷兰历史上的"动力引擎"。

传感器原理说明​

本案例未使用外接传感器模块，通过micro:bit主板自带的按键A和按键B即可完成控制。

连接示意图​

如下图所示，将micro:bit主板插入Jacdac扩展板，将360°积木舵机模块连接在Jacdac扩展板金手指接口上。

连接示意图

编程软件​

微软 MakeCode

MakeCode 编程​

步骤1：如何添加 Jacdac 扩展​

  1. 进入微软 MakeCode，点击 "新建项目"。

    新建项目

  2. 在弹出窗口输入项目名称并点击 "创建"。

    创建项目

  3. 点击代码抽屉中的 "扩展"。

    扩展

  4. 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。

    搜索Jacdac

步骤2：连接硬件​

  1. 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micro:bit

  2. 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。

    传感器仿真

  3. 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。

    ADD BLOCKS

如图所示编写程序​

程序截图

参考程序链接​

https://makecode.microbit.org/_heHEYF3b2Lm5

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​

按下micro:bit主板的按键A，360°积木舵机开始单方向连续旋转，模拟荷兰风车随风转动的场景；按下micro:bit主板的按键B，舵机停止转动。

思考​

  1. 除了荷兰风车，360°积木舵机还可以模拟哪些生活中的旋转场景？
  2. 如果想让风车根据"风力大小"改变转速，可以怎么改进程序？

程序逻辑说明​

触发条件动作来源
按下按键A360°积木舵机以全速（100）单方向连续旋转，模拟风车转动micro:bit 按键A
按下按键B360°积木舵机停止旋转，模拟风车停机micro:bit 按键B

知识拓展：荷兰风车——从古老智慧到现代风能​

一、风车——荷兰的国家名片​

提到荷兰，人们最先想到的就是郁金香、风车和木鞋。风车之所以成为荷兰的象征，与荷兰独特的地理条件密不可分。

事实数据
荷兰国土低于海平面的比例约 26%
荷兰最高点仅海拔 322米（位于与比利时和德国交界处）
历史上荷兰建造过的风车总数超过 10,000座
现存传统风车数量约 1,200座
小孩堤防风车群（UNESCO世界遗产）19座风车，建于1740年前后

荷兰的国名"Netherlands"原意就是"低地之国"。几百年来，荷兰人用风车把低洼地区的积水抽走，硬是在大海和沼泽中"夺"出了一片宜居的土地。荷兰有一句古老的谚语："上帝创造了世界，但荷兰人创造了荷兰。"

二、风车的工作原理​

传统荷兰风车通过以下步骤将风能转化为机械能：

风力 → 推动风车叶片旋转 → 通过主轴传递动力 → 齿轮组变速 →
├── 驱动水车/螺旋泵（排水）
├── 驱动磨盘（研磨谷物）
├── 驱动榨油机（榨油）
└── 驱动锯木机（锯木）

风车的顶部（风车帽）可以360°旋转，使得叶片始终面向来风方向——这就是为什么荷兰风车看起来像一个"戴帽子"的塔楼。

三、从风车到风力发电——能源革命的缩影​

荷兰风车是人类利用可再生能源的早期典范。今天，风能已成为全球最重要的清洁能源之一：

全球风能关键数据数值
2025年全球新增风电装机167 GW（吉瓦），同比增长47%
2025年全球累计风电装机约 1,300 GW
2024年全球风电发电量2,494 TWh，占全球电力的8.1%
全球风电+太阳能发电占比（2024年）合计占全球电力的 15%
目前全球最大单台风力发电机功率达 26 MW（兆瓦），叶片长度超过150米

对比：一台现代大型风力发电机（10 MW）一天的发电量（约72 MWh），大约相当于一座传统荷兰风车连续工作数月的排水量。技术的进步令人惊叹，但古老的智慧同样值得铭记。

四、荷兰风车给我们的启示​

启示说明
因地制宜荷兰多风、低洼，风车是最优解。解决问题要善于利用本地条件。
与自然共生面对恶劣的地理环境，荷兰人没有对抗自然，而是顺应风与水的规律，用智慧与自然合作创造了生存空间。
清洁能源的远见几百年前，荷兰人就已经在用零碳排的风能驱动整个国家的工农业。今天全球面临的能源转型挑战，答案或许就藏在历史的智慧中。
技术与文化的融合风车既是生产工具，也是文化符号。好的技术，应当造福人类，也能融入生活。

思考： 从13世纪的简易风车，到今天海上的巨型风力发电机，人类利用风能的故事延续了800多年。未来的风能技术会是什么样？也许发明它的人，就是现在正在学习编程的你。