中级二

制作：杭州古德微机器人有限公司 最后更新：2020.4.18

目的

为响应国务院和教育部提出在中小学逐步设置人工智能和编程课程的号召，特开设基于树莓派的人工智能小创客课程。帮助学生通过编程和实践，感知、体验和应用人工智能，培养学生对人工智能的兴趣，提升孩子的逻辑思维能力，加强程序原理的理解能力，提升孩子创意物化的能力，加强孩子的动手制作能力。

中级2的课程内容，在前几期图形化编程学习的基础上，培养对传感器和执行模块综合应用的能力，提高学生的多条件、多分支的程序设计思考能力。

课程内容

Zj16-18 智能灯带

• 18 用灯带来学习函数
  • 主要内容：（1）从左往右逐次点亮、（2）从左往右逐次熄灭；、（3、4）将上述顺序调换、（5）将1、2改进，每隔1/2/…个点亮、（6、7）1的速度越来越快/慢；
  • 编程知识：顺序控制、循环控制、函数封装；
  • 机械电子知识：灯带的组成及控制方式。
• 17 按键控制的灯带显示模式、颜色双切换
  • 主要内容：用函数封装灯带模式并按下按键切换；两队追击；
  • 编程知识：变量、初始化、有限状态机FSM、函数分解、函数嵌套调用、多分支语句；
  • 数学知识：追击问题求解；
  • 机械电子知识：按键的响应时间与循环等待时间的匹配。
• 18 灯带程序的调试
  • 主要内容：将前两次编写的单个功能程序进行联调，由于执行器需要执行时间，因此，按键按下会出现“无反应”的假象，分析原因，并用输出调试信息的方法完善每一个函数；
  • 编程知识：按键的功能复用、循环中断；
  • 数学知识：变速度中的等差速变化（线性变化）和变差速/加速变化（非线性变化）；
  • 机械电子知识：执行器执行时间计算。

Zj19-20 带箭头的指南针

• 19 带箭头的直线
  • 主要内容：指南针角度的定义与特点、SenseHAT上的行与列、竖线、横线、直线的旋转、对角线、顶点；
  • 编程知识：功能分解、函数封装、顺序结构与循环结构组合；
  • 物理知识：坐标系、坐标轴、旋转角度（顺时针/逆时针）、饶中心点的旋转、自定义的旋转角、分辨率与点阵像素的关系；
• 20 用箭线来指示北方
  • 主要内容：自定义旋转坐标系、与指南针角度坐标系之间的坐标变换、如何使箭头指向北方；
  • 编程知识：映射表的表达、多分支语句；
  • 数学知识：坐标变换、映射
  • 物理知识：方向的观察与分析

Zj21-23 数制的故事

• 21 用小灯来表示二进制数
  • 主要内容：什么是二进制、用二进制来表示数字、进制、二进制转换为十进制、十进制数的二进制表示并用小灯显示；
  • 编程知识：字符串列表、列表的赋值、列表的取值；
  • 数学知识：数的进制、短除法。
• 22 用数码管和小灯结合，来表示0~15的数字
  • 主要内容：从0至15，同时用数码管显示十进制数、用四个小灯表示其对应的二进制数；
  • 编程知识：数码管、将十进制数转为二进制数的函数（带返回值）、字符串与列表的对比、多个列表的联合使用（通过位置号进行数据对应）；
• 23 不同进制数值的多按键输入
  • 主要内容：用灯带来学习数制；仅用两个按键，控制灯带中第k（0~63/31/15/3）个灯点亮；十进制数转换为其他进制数的方法；
  • 编程知识：二位数的按键输入、二位数的数值、灯带测试、数码管与灯带的结合应用；
  • 数学知识：不同进制的二位数、四进制、八进制；

Zj24-25 树莓派控制的飞行演示

• 24 欧拉角与动画显示

  • 主要内容：欧拉角的概念（俯仰角、横滚角、偏航角）、角度偏移与gif图中序号的对应、树莓派横滚的动画显示；
  • 编程知识：列表、属性、动画、输出图片到网页上显示、欧拉角与指南针的对照；
  • 物理知识：6轴、9轴传感、陀螺仪、左手坐标系、欧拉角坐标系；
  • 数学知识：数值的区间映射，[90 ~ 0 / 360 ~ 270]到[18……12……6]之间的映射；

• 25 用树莓派来控制网页上飞机的飞行姿态

  • 主要内容：树莓派俯仰的动画显示、树莓派偏航的动画显示；
  • 编程知识：映射表的表达、多分支语句，动画的显示；
  • 数学知识：区间映射，[90 ~ 0]到[18……12]之间的映射，[ 360 ~ 270]到[12……6]之间的映射。

Zj26-27 OLED显示器图像显示

• 26 OLED显示屏的图像显示

  • 主要内容：拍照并用OLED显示屏显示黑白大头照、图片和文字的显示、不同尺寸图片的截取与变换；
  • 编程知识：OLED屏的初始化、图像显示、文字显示；
  • 机械电子知识：摄像头CSI接口、OLED屏的分类与接口；

• 27 射击游戏

  • 主要内容：模拟一个游乐园的射击游戏，即小朋友坐在循环移动的车上，往随机变换位置的怪物（用水枪）射击；分别对目标位置和射击位置进行赋值，判断得分并记录；过关规则设定与判断；子弹轨迹显示（让子弹飞一会儿）、射击位置移动设计；
  • 编程知识：多变量的定义；
  • 数学知识：屏幕坐标系；
  • 物理知识：子弹前进的速度表示。

Zj28-30 OLED显示器图像显示

• 28 OLED屏的图形显示
  • 主要内容：OLED屏上显示嵌套的长方形、长方形位置的移动（左对齐与居中对齐）、三角形的显示方法、梯形的显示；
  • 编程知识：嵌套循环，从内到外与从外到内循环显示的区别；
  • 数学知识：坐标计算。
• 29 用OLED屏时钟
  • 主要内容：OLED屏上显示时、分、秒组成的时钟，12小时制与24小时制，冒号的闪烁，增加日期显示，增加室温显示；
  • 编程知识：12/24小时制的切换，小于十的个位数的二位显示，显示内容的时分复用，温度传感器；
  • 物理知识：中午12点5分是用am还是pm表示；
• 30 自制闹钟
  • 主要内容：在时钟上增加 “时间到” 的指示，加入提醒时间长度限制，设置“绝对时间” 定时闹铃；
  • 编程知识：获取当前时间以秒为单位、与获取秒的区别，多按键程序的变量定义、值的改变规则、多模式的设置，有限状态机FSM；
  • 数学知识：取整数、小数的四舍五入；
  • 机械电子知识：3个按键 + 1个蜂鸣器 + OLED屏的接法。