電子設(shè)計基礎(chǔ)與創(chuàng)新實踐教程-課件 【ch09】基于樹莓派的圖形化在線編程

第一章基于樹莓派的圖形化在線編程電子設(shè)計基礎(chǔ)與創(chuàng)新實踐教程01基于樹莓派的圖形化在線編程平臺PARTONE樹莓派樹莓派（RaspberryPi）是由樹莓派基金會開發(fā)的一種基于Linux系統(tǒng)的微型計算機(jī)，以SD/MicroSD卡為內(nèi)存硬盤，卡片主板周圍有1/2/4個USB接口和一個10/100Mbit/s以太網(wǎng)接口（A型沒有網(wǎng)口），可連接鍵盤、鼠標(biāo)和網(wǎng)線，同時擁有視頻模擬信號的電視輸出接口和高清視頻輸出接口HDMI等，以上部件被全部整合在一張比信用卡稍大的主板上，具備所有個人計算機(jī)的基本功能，只需連接電視機(jī)或者顯示屏及鼠標(biāo)、鍵盤，就能執(zhí)行如電子表格、文字處理、玩游戲、播放高清視頻等諸多功能。其選型表如表所示。圖示為最新款的RaspberryPi4ModelB。RaspberryPi4ModelB搭載了一顆工作頻率為1.5GHz的64位ARMCortex-A72四核處理器，有1GB、2GB、4GB的LPDDR4RAM可供選擇，具有H.265硬件解碼器（可達(dá)4Kp60）及H.264硬件解碼器（可達(dá)1080p60），VideoCoreVI3D圖形加速器，支持高達(dá)4Kp60的雙HDMI顯示器輸出，支持802.11b/g/n/ac的無線（Wi-Fi）模塊和BLE5.0的藍(lán)牙模塊。其外設(shè)接口也很豐富，包括1個SD卡接口、2個支持4Kp60顯示器的micro-HDMI接口、2個USB2.0接口、2個USB3.0接口，1個千兆以太網(wǎng)接口、1個雙通道MIPICSI樹莓派攝像頭接口，1個雙通道MIPIDSI樹莓派顯示接口，28個用戶可自定義的GPIO口，1個5VDCUSB-C電源接口（供電口）。杭州古德微機(jī)器人有限公司自主研發(fā)的基于樹莓派的圖形化編程平臺，以可視化的積木進(jìn)行模塊化編程，結(jié)合樹莓派及各類傳感器、顯示器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等硬件模塊，大大降低了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的難度，讓使用者可以快速搭建一個嵌入式系統(tǒng)，并且可采用各種移動終端設(shè)備進(jìn)行在線編程。圖形化在線編程平臺開發(fā)環(huán)境的搭建有以下兩種方式可開啟在線編程平臺。第一種方式：在樹莓派的接口上接上鼠標(biāo)、鍵盤、存儲卡、顯示器，然后開機(jī)進(jìn)入自帶的Linux操作系統(tǒng)，連接互聯(lián)網(wǎng)，用瀏覽器打開古德微機(jī)器人網(wǎng)站，進(jìn)入在線編程平臺，登錄界面如圖所示。第二種方式：不需給樹莓派外接鼠標(biāo)、鍵盤、顯示器，直接開啟樹莓派，用個人計算機(jī)或移動設(shè)備開啟谷歌瀏覽器并輸入網(wǎng)址，進(jìn)入在線編程平臺，通過互聯(lián)網(wǎng)在線控制樹莓派，要保證個人計算機(jī)或移動設(shè)備與樹莓派在同一個局域網(wǎng)中。輸入賬號、密碼即可進(jìn)入在線編程平臺的歡迎界面。單擊“設(shè)備控制”，即進(jìn)入在線編程平臺的編程界面。單擊“連接設(shè)備”，會在右側(cè)出現(xiàn)5個綠色“√”，說明設(shè)備連接成功。在線編程界面的功能區(qū)域劃分：左側(cè)為積木塊區(qū)，里面存放著各種編程積木；上方為功能區(qū)，包括攝像頭拍照的圖像預(yù)覽、版本信息、更多功能（合成視頻、控件控制、采集數(shù)據(jù)、模擬訓(xùn)練、機(jī)器學(xué)習(xí)等）、運(yùn)行、停止等按鈕；右側(cè)為上傳文件、分享代碼、代碼庫等按鈕。①編程：從左側(cè)積木塊區(qū)找到相應(yīng)的積木塊，按鼠標(biāo)左鍵拖至中間編程區(qū)進(jìn)行組合即可。②復(fù)制積木：選中要復(fù)制的積木，右擊，選擇“復(fù)制”，或者先按Ctrl+C鍵，再按Ctrl+V鍵。③刪除積木：有以下四種方式可以刪除積木。? 選中要刪除的積木塊，右擊，選擇“刪除X塊”。? 選中要刪除的積木塊，按Delete鍵。? 選中要刪除的積木塊，拖至右下方“垃圾桶”。? 選中要刪除的積木塊，拖至界面左邊后松開鼠標(biāo)左鍵。如果要刪除全部積木，右擊編程區(qū)空白處，選擇“刪除X塊”即可。在線編程界面功能介紹④撤銷：右擊編程區(qū)空白處，選擇“撤銷”或者按Ctrl+Z鍵。⑤折疊積木：選中要折疊的積木塊，右擊，選擇“折疊塊”；如果要折疊全部積木，右擊編程區(qū)空白處，選擇“折疊塊”。⑥展開積木：選中要展開的積木塊，右擊，選擇“展開塊”；如果要展開全部積木，右擊編程區(qū)空白處，選擇“展開塊”。⑦整理積木：右擊編程區(qū)空白處，選擇“整理塊”，則積木塊按從上到下的順序排列整齊。⑧禁用積木：選中要禁用的積木塊，右擊，選擇“禁用塊”。⑨啟用積木：選中要啟用的積木塊，右擊，選擇“啟用塊”。⑩保存代碼：單擊功能區(qū)“保存”，彈出對話框，輸入保存的文件名即可。?代碼運(yùn)行：單擊功能區(qū)“運(yùn)行”。?代碼停止運(yùn)行：單擊功能區(qū)“停止運(yùn)行”。?分享代碼：單擊右側(cè)“分享代碼”，彈出對話框，輸入賬號即可。?代碼庫：包含儲存的代碼、分享的代碼、被分享的代碼等，可以在該界面搜索代碼、給代碼重新命名、刪除代碼、下載代碼（文本格式）等，如圖9-1-9所示。代碼儲存在服務(wù)器上，即使樹莓派斷電，程序也不會丟失。在線編程界面功能介紹由于小燈的陰極接地，陽極通過一個限流電阻接在GPIO口上，當(dāng)在GPIO口上輸入高電平時，小燈就會被點亮。在編程平臺積木區(qū)找到“智能硬件→常用→”拖入編程區(qū)，調(diào)整端口號及亮滅控制功能，單擊“運(yùn)行”按鈕，即可控制5號小燈亮起來。RaspberryPi4ModelB共有40個引腳，具體引腳圖如圖所示，接入古德微樹莓派擴(kuò)展板（簡稱擴(kuò)展板），該擴(kuò)展板集成了一個16位4通道ADC（A0～A3通道）、2個按鈕（GPIO25、GPIO26）、4個LED小燈（GPIO5、GPIO6、GPIO12、GPIO16）、1個蜂鳴器（GPIO19）、1個溫度傳感器（接在ADC-A3通道上）、1個光敏傳感器，并且預(yù)留了超聲波接口（GPIO20、GPIO21）、2個IIC接口、SPI接口、循跡接口及多個GPIO口的排針接口（GPIO7、GPIO18、GPIO14、GPIO15、GPIO23）及3.3V、5V、GND排針接口，可以方便地接入各類傳感器、顯示器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，構(gòu)成一個嵌入式系統(tǒng)。擴(kuò)展板接口布局圖如圖所示。。點亮一個小燈02Python程序設(shè)計基礎(chǔ)PARTONE標(biāo)識符和保留字符在古德微圖形化編程平臺上進(jìn)行的是基于Python的圖形化編程，它的語法結(jié)構(gòu)與Python

3一致。在Python里，標(biāo)識符由字母、數(shù)字、下畫線組成，但不能以數(shù)字開頭。并且Python里的標(biāo)識符是區(qū)分大小寫的。Python里有一些保留字符不能用作常量名或變量名。在圖形化編程平臺編程界面左側(cè)積木區(qū)找到“變量→創(chuàng)建變量”，在對話框中輸入變量名即可新建一個變量積木塊。變量的數(shù)據(jù)類型變量存儲在內(nèi)存中，這就意味著在創(chuàng)建變量時會在內(nèi)存中開辟一個空間。根據(jù)變量的數(shù)據(jù)類型，解釋器會分配指定的內(nèi)存，并決定什么數(shù)據(jù)可以存儲在內(nèi)存中。因此，可以為變量指定不同的數(shù)據(jù)類型，這些變量可以存儲整數(shù)、小數(shù)或字符等。Python3有六個標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)類型，其所對應(yīng)的積木塊如表所示。運(yùn)算符Python3支持多種類型的運(yùn)算符1．算術(shù)運(yùn)算符Python3除支持基本的運(yùn)算符之外，還支持math庫，里面包含了常用數(shù)學(xué)函數(shù)。2．比較（關(guān)系）運(yùn)算符Python3支持的比較（關(guān)系）運(yùn)算符如表所示。運(yùn)算符3．賦值運(yùn)算符Python3支持的賦值運(yùn)算符如表所示。4．位運(yùn)算符Python3支持的位運(yùn)算符如表所示。Number（數(shù)字）Python3支持int、float、complex三種數(shù)字類型。其中bool型（True、False）是int型的子類。有時候我們需要對數(shù)據(jù)類型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，int(x)將x轉(zhuǎn)換為一個整數(shù)（“數(shù)學(xué)”→）；float(x)將x轉(zhuǎn)化成浮點數(shù)（“數(shù)學(xué)”→）；complex(x)將x轉(zhuǎn)化成復(fù)數(shù)，x為實部，虛部為0；complex(x,y)將x，y轉(zhuǎn)化成復(fù)數(shù)，x為實部，y為虛部。Python3提供了一些隨機(jī)數(shù)函數(shù)及一些數(shù)學(xué)常量，如表所示。Number（數(shù)字）Python3支持int、float、complex三種數(shù)字類型。其中bool型（True、False）是int型的子類。有時候我們需要對數(shù)據(jù)類型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，int(x)將x轉(zhuǎn)換為一個整數(shù)（“數(shù)學(xué)”→）；float(x)將x轉(zhuǎn)化成浮點數(shù)（“數(shù)學(xué)”→）；complex(x)將x轉(zhuǎn)化成復(fù)數(shù)，x為實部，虛部為0；complex(x,y)將x，y轉(zhuǎn)化成復(fù)數(shù)，x為實部，y為虛部。Python3提供了一些隨機(jī)數(shù)函數(shù)及一些數(shù)學(xué)常量，如表所示。String（字符串）字符串是Python中常見的數(shù)據(jù)類型，我們用'

'或"

"來創(chuàng)建字符串。可以在雙引號包裹的字符串中使用單引號，或者在單引號包裹的字符串中使用雙引號。Python允許空字符串的存在，并且在使用一些特殊字符時用轉(zhuǎn)義字符“\”實現(xiàn)。字符串常用操作符及內(nèi)置函數(shù)如表所示。字符串是一種序列，序列中的每個數(shù)據(jù)都被分配了一個序號，可以通過這個序號訪問每個數(shù)據(jù)，這個序號稱為索引值，索引值從0開始分配，-1是從末尾開始分配的位置。Python用[]來訪問序列里面的數(shù)據(jù)，如果是單個數(shù)據(jù)，只需在[]中填入索引號即可，例如圖所示的序列，str[0]='H'、str[2]='L'、str[-1]='O'；如果訪問一段數(shù)據(jù)，可以用切片的方式，在[]里用冒號分隔，即[:]，冒號前面的索引值代表切片開始的位置，后面的索引值代表切到該索引值的前面為止，如果冒號前面沒有索引值，表示從0號開始切片；如果冒號后面沒有索引值，表示切至最后。List（列表）列表與字符串一樣，也是一種序列，列表中的元素可以是不同的數(shù)據(jù)類型的元素，元素之間用逗號分隔，其操作方法與前述9.2.5節(jié)對于字符串的操作是一致的，并且列表是可修改的序列。列表常用操作符及內(nèi)置函數(shù)如表所示。Tuple（元組）元組和列表類似，可以是任何數(shù)據(jù)類型的序列，但是它和字符串一樣不能被修改。和列表類似，元組可以用元組的字面量或者tuble()來創(chuàng)建，元組的字面量用圓括號“()”括住。通常使用下標(biāo)來訪問元組的值，元組的值不能被修改，但是可以組合和復(fù)制及查詢；元組也可以被索引及截?。ㄇ衅?，其操作與列表等序列類似。Set（集合）集合是一種無序不重復(fù)元素的容器，可以動態(tài)地加入新的元素或者刪除元素。集合的字面量用“{}”括住。直接給一個變量賦值一個集合字面量或者用set()，可以創(chuàng)建一個集合。創(chuàng)建一個空的集合只能用set()，一個空的{}是用來創(chuàng)建空字典的（見9.2.9節(jié)）。集合常用運(yùn)算符及內(nèi)置函數(shù)如表所示。Dictionary（字典）字典是一個用“key”來索引數(shù)據(jù)的集合，可以存放任意數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)，它的字面量是{key：value}。字典的元素用逗號分隔，每個元素的key必須是唯一的，且不可變，key可以由數(shù)字、字符串、元組充當(dāng)，而value不必唯一，并且可以是任意數(shù)據(jù)類型的。可以通過“{}”來創(chuàng)建一個空字典，也可以用內(nèi)置函數(shù)dict()創(chuàng)建。字典常用操作符及內(nèi)置函數(shù)如表所示。計算機(jī)程序主要有三種結(jié)構(gòu)：Sequence（順序）、Repetition（循環(huán)）和Decision（分支）。1．Sequence（順序）結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)：程序按照出現(xiàn)的先后順序執(zhí)行。2．Repetition（循環(huán)）結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)：程序反復(fù)執(zhí)行某個操作，直到某條件成立時終止循環(huán)。Python中的循環(huán)有兩種：while循環(huán)和for循環(huán)。在原理圖設(shè)計界面中，結(jié)合前期準(zhǔn)備的器件的數(shù)據(jù)手冊完成項目電路設(shè)計，檢查無誤后即可導(dǎo)入元器件，進(jìn)入PCB文件中進(jìn)行下一步設(shè)計。while循環(huán)中可以通過設(shè)置條件表達(dá)式永遠(yuǎn)為True來實現(xiàn)無限循環(huán)。Python中的for循環(huán)可以遍歷任何可迭代對象，例如一個列表或者字符串，如果要遍歷數(shù)字序列，可以使用內(nèi)置函數(shù)range()，它會生成數(shù)列。break語句用來跳出for循環(huán)和while循環(huán)，continue語句用來跳過當(dāng)前循環(huán)塊中的剩余語句，然后繼續(xù)進(jìn)行下一輪循環(huán)。程序設(shè)計的基本結(jié)構(gòu)3．Decision（分支）結(jié)構(gòu)分支結(jié)構(gòu)：根據(jù)某一特定條件選擇其中的一個分支執(zhí)行。程序設(shè)計的基本結(jié)構(gòu)函數(shù)是可重復(fù)使用的，用來實現(xiàn)一定功能的代碼段。Python有很多內(nèi)置函數(shù)，用戶也可以自定義函數(shù)。函數(shù)代碼塊以關(guān)鍵詞def開頭，后面是函數(shù)名和“()”，傳入的參數(shù)和自變量放在“()”里面，函數(shù)內(nèi)容以“:”開始，并且縮進(jìn)，其一般格式如表所示。如果函數(shù)帶返回值，則以return[表達(dá)式]結(jié)束，如果return不帶表達(dá)式，相當(dāng)于返回None。函數(shù)（Function）Python3中多線程類似于同時執(zhí)行多個不同的程序，使用線程可以把運(yùn)行時間長的任務(wù)放到后臺去處理。線程不能獨立運(yùn)行，由應(yīng)用程序控制線程的執(zhí)行。先為線程定義一個函數(shù)，再通過調(diào)用_thread模塊中的start_new_thread()函數(shù)來產(chǎn)生新的線程。線程的建立與終止語法格式如表所示。多線程03GPIO口的使用PARTONEGPIO口GPIO（GeneralPurposeInput/Output，通用輸入/輸出）口，可以用于輸入，也可以用于輸出，或者用于輸入/輸出，有的引腳可以實現(xiàn)PWM（PulseWidthModulation，脈沖寬度調(diào)制）功能。RaspberryPi4ModelB引腳可承受的電壓為3.3V，超過這個電壓會損壞樹莓派。如果希望實現(xiàn)擴(kuò)展板上分別接在GPIO5、GPIO6、GPIO12、GPIO16

上的四個小燈依次亮滅，可以如圖這樣來實現(xiàn)。如果要控制的小燈很多，這樣書寫的程序就會冗長，每個小燈完成的事情都是一樣的，計算機(jī)就特別擅長處理一些簡單而重復(fù)的工作，我們可以用循環(huán)來實現(xiàn)。但是小燈的端口號是無序的，我們可以把端口號放到有序的容器——列表中去，然后利用列表的遍歷來實現(xiàn)。（“基礎(chǔ)”里的積木塊與的作用一樣）這個地方需要注意的是，列表遍歷的位置是從[1,4]而不是[0,3]開始的，是由于積木塊封裝的時候做了+1處理。流水燈在9.1節(jié)，我們介紹了擴(kuò)展板的硬件資源及接口，它集成了兩個按鈕，分別接在GPIO25、GPIO26（見圖9-1-11）上，其電路連接方式如圖所示，由圖可知，當(dāng)按鈕彈起時，端口電壓為0，當(dāng)按鈕按下時端口電壓為電阻上的分壓（≈V_"CC"），即按鈕彈起時，端口為低電平，按鈕按下時，端口為高電平。我們通過檢測GPIO25上的電平狀態(tài)來控制接在GPIO5上的小燈，按鈕按下時小燈亮起，按鈕彈起時小燈熄滅，在“智能硬件→常用”中找到按鈕檢測的相應(yīng)積木塊并組合語句，如圖所示，單擊“運(yùn)行”按鈕，會發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)了上述功能。按鈕控制小燈如果我們希望增加一個按鈕，實現(xiàn)一個雙聯(lián)控的小燈（兩個按鈕控制同一個小燈的亮滅），可以增加對GPIO26上電平狀態(tài)的檢測，兩個按鈕任意一個按下都可以點亮小燈，這個邏輯關(guān)系是“或”，組合成積木塊程序如圖所示。如果希望實現(xiàn)GPIO25的按鈕按下時小燈亮起，再次按下時小燈熄滅，第三次按下時小燈重新亮起……這時候我們需要記錄下按鈕按下的次數(shù)，并判斷按下次數(shù)的奇偶，奇數(shù)次亮起，偶數(shù)次熄滅，積木塊程序如圖所示。按鈕控制小燈我們發(fā)現(xiàn)每次按下按鈕，小燈連接的端口狀態(tài)都發(fā)生翻轉(zhuǎn)，在“基礎(chǔ)”里找到，組合成積木塊程序如圖所示。如果希望實現(xiàn)GPIO25的按鈕按下，控制GPIO5、GPIO6、GPIO12、GPIO16上的四個小燈依次被點亮。我們需要記錄按鈕按下的次數(shù)，并根據(jù)按下的次數(shù)對4取模（%4）進(jìn)行分類，每一類點亮一個燈，積木塊程序如圖所示。按鈕控制小燈該數(shù)碼管模塊由四位數(shù)碼管組成，通過IIC接口（SDA、SCL、GND、VCC）將4位數(shù)碼管模塊與擴(kuò)展板相連，如圖9-3-9所示，其基本操作積木塊如表所示。通過對積木塊的參數(shù)控制可以在數(shù)碼管上顯示數(shù)字及小數(shù)點、冒號等。在數(shù)碼管上顯示1234、12.34及12:34，積木塊程序分別如圖所示。如果要每隔0.1s動態(tài)顯示9999～0000的倒計時，則需要在4位數(shù)碼管上顯示動態(tài)變化的4位數(shù)，但是每一位數(shù)碼管只能顯示一位整數(shù)，所以需要把一個4位數(shù)轉(zhuǎn)化成為千位、百位、十位、個位的4個整數(shù)，然后分別在4位數(shù)碼管上顯示出來，積木塊程序如圖所示。數(shù)碼管定時時鐘Python用函數(shù)time.time()來獲取當(dāng)前時間戳，每個時間戳都以從格林威治時間1970年01月01日00時00分00秒至當(dāng)前經(jīng)過多少時間來表示，通過time模塊下函數(shù)可以轉(zhuǎn)換常見日期格式，編程平臺相關(guān)積木塊存放在“時間”中。獲取當(dāng)前的“時”和“分”，并分別顯示在數(shù)碼管的0、1號位及2、3號位，并設(shè)定“定時時間”，定時時間（15:16）到，GPIO5的小燈開始閃爍，積木塊程序分別如圖所示。PWMPWM（PulseWidthModulation，脈沖寬度調(diào)制）是一種對模擬信號電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。RaspberryPi4ModelB上有兩個PWM通道（PWM0、PWM1），對應(yīng)著4個GPIO口（GPIO12、GPIO13、GPIO18、GPIO19），能夠通過配置成PWM引腳去控制外部設(shè)備。另外，可以通過軟件模擬的方法實現(xiàn)任意GPIO口的PWM工作方式?？梢栽诰幊唐脚_“基礎(chǔ)”中找到相關(guān)積木塊（當(dāng)鼠標(biāo)指針放置在積木塊上時，會有參數(shù)配置的相關(guān)提示），來調(diào)整PWM波的占空比（一個周期內(nèi)高電平時間與周期的比值）。呼吸燈改變GPIO5上的PWM參數(shù)，小燈的亮度會發(fā)生變化，數(shù)值在[0,3000]逐漸增加，小燈由暗變亮。溫控風(fēng)扇將小風(fēng)扇接在GPIO18上。由圖知，擴(kuò)展板上集成了一個溫度傳感器（DS18B20），通過ADC的A3通道輸出數(shù)字量，通過“基礎(chǔ)”里的積木塊輸出調(diào)試信息，觀察輸出數(shù)據(jù)的類型。可知數(shù)據(jù)為當(dāng)前溫度×100的整數(shù)（26.69℃輸出2669），將該數(shù)據(jù)在數(shù)碼管上顯示出來，并添加點顯示為小數(shù)。利用“數(shù)學(xué)”中的積木塊，通過溫度值來控制GPIO18的PWM波的占空比值，從而控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動速度，積木塊程序如圖所示。舵機(jī)舵機(jī)是一種位置（角度）伺服的驅(qū)動器，適用于那些需要角度不斷變化并可以保持的控制系統(tǒng)。按角度變化范圍，舵機(jī)可分為180°舵機(jī)和360°舵機(jī)等。對于180°舵機(jī)，通過調(diào)節(jié)輸出PWM波的占空比，可以調(diào)節(jié)舵機(jī)轉(zhuǎn)動的角度。對于360°舵機(jī)，調(diào)節(jié)輸出PWM波的占空比，可以調(diào)節(jié)舵機(jī)轉(zhuǎn)動的方向及速度?！笆^&剪子&布”游戲設(shè)計“石頭&剪子&布”是我們生活中常見的一個小游戲，其規(guī)則為：石頭（Rock）>剪子（Scissors）；剪子（Scissors）>布（Paper）；布（Paper）>石頭（Rock），判決結(jié)果為贏（Win）、輸（Lost）、平（Draw）。我們分配兩個玩家：人（Man）和樹莓派（Computer），人（Man）通過三個按鈕（GPIO25、GPIO26、GPIO21）來進(jìn)行拳型的輸出，Computer（樹莓派）從三種拳型中隨機(jī)產(chǎn)生拳型，按照上述規(guī)則設(shè)計不同的判決算法來實現(xiàn)結(jié)果的判別。判決算法1：枚舉出所有的出拳情況（9種情況），然后逐一進(jìn)行判決結(jié)果的輸出?！笆^&剪子&布”游戲設(shè)計判決算法2：建立判決為Win的出拳情況列表[[1,2],[2,3],[3,1]]。首先判斷Man和Computer出拳是否相同，如果相同為平局，如果不同則查詢出拳情況列表[Man,Computer]是否是Win列表中的元素，如果是Win列表中的元素則判決為Win，否則為Lost。判決算法3：建立判決為Win的字典{1:2,2:3,3:1}。首先判斷Man和Computer出拳是否相同，如果相同為平局，如果不同則在判決字典中用Man作為key查詢對應(yīng)的value是否與Computer出拳情況相同，即“判決字典[Man]？=Computer”，如果相同則判決為Win，否則為Lost。判決算法4：用代數(shù)法，首先判斷Man和Computer出拳是否相同，如果相同為平局，如果不同則用Man-Computer對3取模，即(Man-Computer)%3?=-2，如果等于-2則判決為Win，否則為Lost。04Sensehat的應(yīng)用PARTONESensehatSensehat是一個樹莓派擴(kuò)展板，它有1個8×8的RGBLED矩陣屏、1個遙控桿，還集成有陀螺儀（±245/500/2000°/s）、加速計（±-2/4/8/16g）、磁傳感器（±4/8/12/16Oe）、溫度傳感器（0～65℃）、相對濕度傳感器、氣壓計（26kPa～126kPa）等傳感器，如圖9-4-1所示，常用積木塊如表所示。點陣屏Sensehat集成了一個8×8的RGBLED矩陣屏，通過相關(guān)積木塊可以點亮一個點、一個字符及一個字符串，并且可通過調(diào)節(jié)顏色參數(shù)（0～255）來改變顏色，也可以在“列表”中找到相關(guān)色塊，直接修改顯示的顏色。矩陣屏LED的坐標(biāo)如圖所示。用紅色顯示LED矩陣屏最外面一圈LED，積木塊程序如圖所示。遙控桿Sensehat右下角集成了1個遙控桿，遙控桿可以對上、下、左、右、按下5個動作進(jìn)行控制，通過相關(guān)積木塊可以返回對應(yīng)的字符串（“up”“down”“l(fā)eft”“right”“middle”），“移動”一個點通過遙控桿來控制矩陣屏的一個LED“移動”。要“移動”一個LED，本質(zhì)是獲取遙控桿的方向，熄滅之前的LED，重新點亮一個新的點，新點亮的點的方位與遙控桿的方向要保持一致。如果要將一個點從黃色位置移動到藍(lán)色位置，只需要熄滅黃色位置的點，重新點亮藍(lán)色位置的點，這樣這個點看起來就“移動”起來了。假定初始點亮的LED坐標(biāo)為（X=3，Y=3），遙控桿向上，需要點亮的LED坐標(biāo)變?yōu)椋╔=3，Y-1=2）；遙控桿向下，需要點亮的LED坐標(biāo)變?yōu)椋?，Y+1=4）；遙控桿向左，需要點亮的LED坐標(biāo)變?yōu)椋╔-1=2，3）；遙控桿向右，需要點亮的LED坐標(biāo)變?yōu)椋╔+1=4，3）為了防止“移動”到外面，也就是LED坐標(biāo)越界，需要把“移動”完的LED坐標(biāo)限定在[0,7]內(nèi)，可以通過“數(shù)學(xué)”里的積木塊

實現(xiàn)?！柏澇陨摺边@個小游戲通過控制蛇身的移動去吃蘋果，吃完一個蘋果，蛇身長度就自動增加，一個新的蘋果又會重新出現(xiàn)。如果要在SensehatLED矩陣屏上實現(xiàn)，我們假定一個初始點為蛇身，坐標(biāo)為（蛇身X=3，蛇身Y=3），圖示的程序就是蛇身移動的程序。我們先實現(xiàn)蛇吃蘋果的程序（假定蛇吃蘋果，蛇身長度不增加），蘋果位置隨機(jī)出現(xiàn)，移動蛇身，當(dāng)蛇身遇到蘋果，即（蛇身X=蘋果X&蛇身Y=蘋果Y），則蘋果重新產(chǎn)生。蛇身用綠色顯示，蘋果用紅色顯示。“貪吃蛇”游戲設(shè)計接下來我們考慮如何讓貪吃蛇吃蘋果增加蛇身長度，如果要增加蛇身的長度就需要解決以下幾個問題：①蛇身坐標(biāo)的儲存。②蛇身移動時坐標(biāo)的變化，包括吃到蘋果和沒吃到蘋果的情況。③蛇身的刷新顯示。第1個問題，最簡單的一個點的蛇身有蛇身X、蛇身Y兩個坐標(biāo)需要保存，每增加一個點就多兩個坐標(biāo)需要保存，根據(jù)9.2節(jié)內(nèi)容可知字符串、列表都是一種序列，可以儲存數(shù)據(jù)并且按順序排列好，通過索引值可找到所需數(shù)據(jù)。本案例采用列表的方式來儲存、提取數(shù)據(jù)。第2個問題，移動蛇身坐標(biāo)變化情況，又分為吃到蘋果時增加蛇身坐標(biāo)及沒吃到蘋果時蛇身坐標(biāo)更新兩種情況。如果是吃到蘋果時增加蛇身坐標(biāo)，只需要在蛇身列表中添加新的元素即可。如果沒吃到蘋果時蛇身坐標(biāo)需要更新，可在蛇身列表中先添加新的坐標(biāo)元素，然后丟掉第一個點的坐標(biāo)即可。假定蛇身初始位置在（3,3），向右走一步，蛇身位置變?yōu)椋?,3。“貪吃蛇”游戲設(shè)計第3個