蓝桥杯树莓派模拟题解析三：“电子测距仪”

牟东

本文以模拟题“电子测距仪”为例进行问题分析。

第三题“电子测距仪”(难度系数3，25计分点):

在日常生活中，我们经常需要测量距离。作为一种测距设备，电子测距仪可以帮助我们方便地测量距离。本文制作了一个简单的电子测距仪。硬件准备:

1个按键模块[连接到25号插脚]，1个数码管[连接到IIC接口]，1个超声波传感器[连接到专用超声波接口]，几条Du-Bang线。

编程实现:

(1)程序开始时，数码管不显示；

(2)按键被按住时，数码管显示当前设备测试的距离值(只显示整数部分)，显示的距离范围为2-400cm；

(3)当测量距离大于400或小于2cm时，数码管显示4个零；

(4)释放按键时，数码管不会显示；

(5)这种循环。判断标准:

3:实现“编程实现”中的(1)；

5:实现“编程实现”中的(2)；

7:实现“编程实现”中的(3)；

5:实现“编程实现”中的(4)；

5分:完全符合题意。1.检查问题

“电子测距仪”的关键考点是使用分支选择结构的嵌套，将超声波传感器检测到的不同范围距离值在数码管上进行显示;另外，还必须要特别注意数码管的使用前设置（如先关闭再调节亮度等），以及如何单独控制各个数字位的数据显示。

“电子测距仪”的重点测试点是利用分支选择结构的嵌套，在数码管上显示超声波传感器探测到的不同范围的距离值；另外，在使用前一定要特别注意数码管的设置(比如调节亮度前先关机等。)，以及如何分别控制每个数字的数据显示。

(1)常用的HC-SR04超声波传感器有效范围为2-400cm，数码管最多能显示四位数字；因此，题目中的要求(2)实际上只用到了右边的1、2、3号低阶谢妮管，左边的0号处于“空空闲”状态。

(2)超声波传感器测距返回值为9位小数，输出到数码管显示前必须四舍五入；还需要把这个三位数逐一“分解”成百位、十位、个位数，分别输出到数码管的1号、2号、3号。这一步是这道题的难点，需要用数学中“除法”和“取余数”相结合的运算方法来实现。

(3)对于按键的编程控制部分，应该使用语句“获取25号按键的测试结果”，返回的结果为0和1，分别对应“释放”和“按下”状态。2.实验设备的安装

根据题目要求，将按键模块连接到25号的三个管脚上；超声波传感器有四个管脚，连接到专用接口(扩展板的20号和21号)；将数码管的四个管脚(VCC、GND、SCL、SDA)接入IIC接口(向上列)；最后，打开Raspberry Pi并启动操作系统(如图1所示)。3.编程实现“电子测距仪”

(1)进入平台编程环境

访问古德微型机器人平台(www.gdwrobot.cn)。

(2)数码管的“预处理”

数码管必须“关闭”才能调用，标题(4)也明确有“放开键不显示”的要求；由于谢妮管需要逐个关闭，为了减少代码数量，此时应建立“关闭谢妮管”功能，谢妮管0-3应按顺序关闭。同时在程序开始调用该函数后，增加一条语句“将0号数码管的亮度设置为1”。

(3)构建“外层”分支选择结构。

建立一个变量“key”，赋给它值“获取25号按钮的测试结果”；然后建立“if … execute … otherwise …”的分支选择结构，判断变量“key”的值是否为1。如果是，则处于“按下”状态，准备实现题目中(2)和(3)的要求；如果不是(值为0)，关闭数码管显示，实现题目中(4)的要求。

(4)构建“内层”分支选择结构。

如果判断按键处于“按下”状态，则建立变量“距离”，赋值为“超声波测距”，增加“get integer”处理后调试信息的LOG区输出；然后构造“如果…执行…否则…”的分支选择结构，判断超声波测量的距离值是否在2-400cm的正常测量范围内；如果没有，用“设置0/1/2/3数码管显示0”四个语句控制4个0的显示，实现题目(3)的要求；是，建立变量“百”、“十”和“单”:

给变量“百位数”赋一个“距离除以100”的值，取出三位数的最高位；

变量“十位数”赋值为“距离除以100”，然后取余数，再将余数除以10”；

变量“单位”被赋值为“距离除以10 ”,然后取商的余数。

最后使用三组“设置1/2/3数码管显示百/十/位”，其中“和显示点0”表示控制不显示数码管中的小数点。

(5)完善细节。

将相关语句按照题目要求放置于“重复当真”的循环结构中，在循环体内的两层分支选择结构的最后均添加一条“等待0.1秒”语句，防止循环过快（如图2）。

根据题目要求，将相关语句放在“重复真值”的循环结构中，并在循环体中两层分支选择结构的末尾增加一条“等待0.1秒”语句，防止循环过快(如图2)。

4.调试程序

在平台编程环境中点击“连接设备”，正常的话再点击“运行”按钮，对照题目中的各种情况进行多次测试，包括程序开始和按键松开时“数码管不显示”、按键按下并且按住时的正常测距范围（2-400cm）显示实际测量值与超范围时显示4个0（如图3），均实现了题目要求。

在平台编程环境中点击“连接设备”，正常后点击“运行”按钮，根据题目中的各种情况进行多次测试，包括程序启动，松开按键时“数码管不显示”，按键按下并按住时实测值显示在正常范围内(2-400cm)，超出范围时显示四个零(如图3)，均符合题目要求。

最后按要求将程序保存为“03.txt”，下载上传到考试系统。5.程序“升级”

代码仍然可以在两个地方重写和“升级”:

一是不建立变量“按键”，直接在外层分支选择结构中将“获取25号按钮检测结果”作为判断条件，因为该返回值只有0和1，与按键的“松开”与“按下”是对应的——数值“1”在很多编程语言中都是表示逻辑真;二是将数码管显示0的四行语句从主程序中去除，将它们增加至新函数“数码管显示0”中，虽然在主程序中只调用一次，但整体的简洁性会更好（如图4）。

第一，变量“key”不成立，在外分支选择结构中直接用“得到25号按钮的检测结果”作为判断条件，因为返回值只有0和1，分别对应键的“释放”和“按下”——值“1”在很多编程语言中表示逻辑真；二是将数码管显示0的四行语句从主程序中删除，添加到新功能“数码管显示0”中。虽然在主程序中只调用一次，但整体的简明性会更好(如图4)。