蓝桥杯树莓派模拟题解析二：“噪音监测仪”

牟晓东

今年开始蓝桥杯青少组改用STEMA评测考试。《电脑报》将通过解析一系列模拟题让大家更好地理解大赛的新变化。

第二题“噪音监测仪”（难度系数2，20个计分点）：

随着人们越来越集中到大城市生活，城市的噪音污染也成了日益突出的问题，现制作一个简易的噪音检测仪。

硬件准备：

1个声音传感器【接入A0#管脚】，4个LED小灯【分别接入5#、6#、12#、16#引脚】，1个模数转换模块【接入专用接口】，杜邦线若干。

编程实现：

（1）程序开始时，LED灯全部熄灭;

（2）当0≤声音值<8000时，只有5#小灯点亮;

（3）当8000≤声音值<16000时，只有6#小灯点亮;

（4）当16000≤声音值<24000时，只有12#小灯点亮;

（5）当24000≤声音值时，只有16#小灯点亮;

（6）如此循环。

判断标准：

4分：实现“编程实现”中的（2）;4分：实现“编程实现”中的（3）;

4分：实现“编程实现”中的（4）;4分：实现“编程实现”中的（5）;

4分：完全符合题意。

1.审清题意，抓住关键点

“噪音监测仪”的关键考点是“多分支选择结构”，通过声音传感器来监测周围环境的声音值范围，作为控制信号对特定的LED灯进行“点亮”。

（1）声音传感器不同于上一题中的光敏传感器，它只有三只引脚，分别是VCC电源正极、GND接地和OUT输出端。该输出端如果连接至扩展板的数字D端，就会只输出0和1两个数值;题目中已经明确提示“接入A0#管脚”，也就是模拟输出信号，这与光敏传感器的检测范围一致，仍为0-32767，只是不必做“映射”处理（与题目中的8000、16000、24000等数值基本是吻合的）。

（2）扩展板的24号A0#管脚分布顺序是VCC、GND、D和A0，而声音传感器的三只引脚顺序是VCC、GND和OUT，因此必须借助三根公对母杜邦线来连接，跳过扩展板中间的D（数字输出端）插孔。同时，为了尽量减少连接错误，建议在平时训练时就使用多色杜邦线来分别标识不同的功能引脚，如红色连接VCC、黑色连接GND、蓝色或绿色连接信号输出端等。

2.实验器材的安装

按照题目要求，插入四支LED灯（长腿为正极、短腿为负极）;将模数转换模块的长针脚插入IIC区域;将声音传感器通过杜邦线连接到扩展板24号插孔;最后，给树莓派接通电源，启动操作系统。

3.编程实现“噪音监测仪”

（1）声音传感器模拟信号的处理

访问www.gdwrobot.cn登录古德微机器人平台。建立变量“声音值”，为其赋值为“基础”中的“从ADS 0 获取模拟信号”;构建使用“输出调试信息'声音值'”语句，将该数据输出显示在LOG区。

（2）构建多分支选择结构

从“条件”中构建“如果…执行…否则如果…执行…”四分支选择结构，前三个分支的判断条件是使用“和”（逻辑与：两个条件要同时满足），将变量“声音值”进行数值区间判断，比如第一个“当0≤声音值<8000时”条件，编程语句要写成“'0≤声音值'和

'声音值<8000'”;其余两个分支相似，最后一个分支是“24000≤声音值”。一定要注意各数值区间的临界值，不可以有交集。

每个分支选择结构的执行部分很简单，只须控制对应的某支LED“亮”，其余三支LED“灭”，满足题意。

（3）完善细节

将以上语句全部放置于“重复当真”的循环结构中，在循环体外添加“等待0.1秒”语句，防止循环过多过快占用系统资源。

4.运行程序，检测“噪音监测仪”

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，靠近声音传感器尝试不断提高音量来模拟环境中的不同噪音值，四支LED灯会根据“噪音”的大小分别亮起（如图1），实现了题目要求。最后将程序按照要求保存为“02.txt”，并上传至考试系统中即可。

5.程序的两处改写“升级”

虽然程序代码已经实现了题目要求，但其实可以进行两处的改写“升级”：

一是將四支LED的熄灭语句集中放置于循环结构的开始部分，每次循环开始就先熄灭，然后在每个分支选择中仅控制对应的一支LED灯“点亮”即可，这样就能从之前“4乘4”的16条开关灯语句变为“4加'4个1'”的8条开关灯语句;

二是在构建多分支选择结构时，根据题意进行“倒序”判断：首先判断变量“声音值”是否大于等于24000（“是”则点亮16号LED灯）;否则的话，再判断它是否大于等于16000，此时就相当于判断“声音值”是否在16000与24000之间（“是”则点亮12号LED灯）;再“否则”的话，再判断它是否大于等于8000（“是”则点亮6号LED灯），否则就只剩下一种可能：“声音值”在0和8000之间，就点亮5号LED灯（如图2）。这样代码精简了很多而效果相同。