藍橋杯樹莓派模擬題解析二：“噪音監測儀”

牟曉東

今年開始藍橋杯青少組改用STEMA評測考試。《電腦報》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“噪音監測儀”（難度系數2，20個計分點）：

隨著人們越來越集中到大城市生活，城市的噪音污染也成了日益突出的問題，現制作一個簡易的噪音檢測儀。

硬件準備：

1個聲音傳感器【接入A0#管腳】，4個LED小燈【分別接入5#、6#、12#、16#引腳】，1個模數轉換模塊【接入專用接口】，杜邦線若干。

編程實現：

（1）程序開始時，LED燈全部熄滅;

（2）當0≤聲音值<8000時，只有5#小燈點亮;

（3）當8000≤聲音值<16000時，只有6#小燈點亮;

（4）當16000≤聲音值<24000時，只有12#小燈點亮;

（5）當24000≤聲音值時，只有16#小燈點亮;

（6）如此循環。

判斷標準：

4分：實現“編程實現”中的（2）;4分：實現“編程實現”中的（3）;

4分：實現“編程實現”中的（4）;4分：實現“編程實現”中的（5）;

4分：完全符合題意。

1.審清題意，抓住關鍵點

“噪音監測儀”的關鍵考點是“多分支選擇結構”，通過聲音傳感器來監測周圍環境的聲音值范圍，作為控制信號對特定的LED燈進行“點亮”。

（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展板的數字D端，就會只輸出0和1兩個數值;題目中已經明確提示“接入A0#管腳”，也就是模擬輸出信號，這與光敏傳感器的檢測范圍一致，仍為0-32767，只是不必做“映射”處理（與題目中的8000、16000、24000等數值基本是吻合的）。

（2）擴展板的24號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母杜邦線來連接，跳過擴展板中間的D（數字輸出端）插孔。同時，為了盡量減少連接錯誤，建議在平時訓練時就使用多色杜邦線來分別標識不同的功能引腳，如紅色連接VCC、黑色連接GND、藍色或綠色連接信號輸出端等。

2.實驗器材的安裝

按照題目要求，插入四支LED燈（長腿為正極、短腿為負極）;將模數轉換模塊的長針腳插入IIC區域;將聲音傳感器通過杜邦線連接到擴展板24號插孔;最后，給樹莓派接通電源，啟動操作系統。

3.編程實現“噪音監測儀”

（1）聲音傳感器模擬信號的處理

訪問www.gdwrobot.cn登錄古德微機器人平臺。建立變量“聲音值”，為其賦值為“基礎”中的“從ADS 0 獲取模擬信號”;構建使用“輸出調試信息'聲音值'”語句，將該數據輸出顯示在LOG區。

（2）構建多分支選擇結構

從“條件”中構建“如果…執行…否則如果…執行…”四分支選擇結構，前三個分支的判斷條件是使用“和”（邏輯與：兩個條件要同時滿足），將變量“聲音值”進行數值區間判斷，比如第一個“當0≤聲音值<8000時”條件，編程語句要寫成“'0≤聲音值'和

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

每個分支選擇結構的執行部分很簡單，只須控制對應的某支LED“亮”，其余三支LED“滅”，滿足題意。

（3）完善細節

將以上語句全部放置于“重復當真”的循環結構中，在循環體外添加“等待0.1秒”語句，防止循環過多過快占用系統資源。

4.運行程序，檢測“噪音監測儀”

在平臺編程環境中點擊“連接設備”，正常的話再點擊“運行”按鈕，靠近聲音傳感器嘗試不斷提高音量來模擬環境中的不同噪音值，四支LED燈會根據“噪音”的大小分別亮起（如圖1），實現了題目要求。最后將程序按照要求保存為“02.txt”，并上傳至考試系統中即可。

5.程序的兩處改寫“升級”

雖然程序代碼已經實現了題目要求，但其實可以進行兩處的改寫“升級”：

一是將四支LED的熄滅語句集中放置于循環結構的開始部分，每次循環開始就先熄滅，然后在每個分支選擇中僅控制對應的一支LED燈“點亮”即可，這樣就能從之前“4乘4”的16條開關燈語句變為“4加'4個1'”的8條開關燈語句;

二是在構建多分支選擇結構時，根據題意進行“倒序”判斷：首先判斷變量“聲音值”是否大于等于24000（“是”則點亮16號LED燈）;否則的話，再判斷它是否大于等于16000，此時就相當于判斷“聲音值”是否在16000與24000之間（“是”則點亮12號LED燈）;再“否則”的話，再判斷它是否大于等于8000（“是”則點亮6號LED燈），否則就只剩下一種可能：“聲音值”在0和8000之間，就點亮5號LED燈（如圖2）。這樣代碼精簡了很多而效果相同。