如何使用micro:bit、XinaBox和IoT實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)捕捉

本篇文章給大家分享的是有關(guān)如何使用micro:bit、XinaBox和IoT實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)捕捉，小編覺(jué)得挺實(shí)用的，因此分享給大家學(xué)習(xí)，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲，話不多說(shuō)，跟著小編一起來(lái)看看吧。

成都創(chuàng)新互聯(lián)公司服務(wù)項(xiàng)目包括資中網(wǎng)站建設(shè)、資中網(wǎng)站制作、資中網(wǎng)頁(yè)制作以及資中網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷策劃等。多年來(lái)，我們專注于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，利用自身積累的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、行業(yè)經(jīng)驗(yàn)、深度合作伙伴關(guān)系等，向廣大中小型企業(yè)、政府機(jī)構(gòu)等提供互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的解決方案，資中網(wǎng)站推廣取得了明顯的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。目前，我們服務(wù)的客戶以成都為中心已經(jīng)輻射到資中省份的部分城市，未來(lái)相信會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大服務(wù)區(qū)域并繼續(xù)獲得客戶的支持與信任！

在BBC micro:bit上遠(yuǎn)程捕獲加速度計(jì)數(shù)據(jù)，然后使用XinaBox Wi-Fi網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絀oT平臺(tái)。

需要的材料

• XinaBox IP01 x 1

• XinaBox CW01 x 1

• XinaBox BM01 x 1

• XinaBox XC10 x 1

• BBC micro:bit x 1

軟件和在線服務(wù)

• Ubidots，30天的免費(fèi)IoT平臺(tái)。

故事

加速度是使物體改變其速度的原因：當(dāng)對(duì)物體施加足夠強(qiáng)度的力并使其減速、加速或改變方向加速度已經(jīng)發(fā)生。這是我們對(duì)這個(gè)世界的一個(gè)基本觀察。不僅體驗(yàn)簡(jiǎn)單直觀，而且分析也很有吸引力和教育性。能夠可視化與掉落或投擲球或加速火箭相關(guān)的力，或者看到當(dāng)移動(dòng)物體撞擊墻壁時(shí)發(fā)生的事情。

該項(xiàng)目將向您展示如何使用micro:bit和IoT來(lái)分析一段時(shí)間內(nèi)的加速度。您可以使用此處描述的代碼和技術(shù)來(lái)測(cè)量適用于micro:bit的移動(dòng)對(duì)象的加速度。

下面是加速度可視化的示例：該圖表顯示了在平面中移動(dòng)的物體的實(shí)際數(shù)據(jù)。我現(xiàn)在不會(huì)對(duì)它說(shuō)太多 - 我鼓勵(lì)你看一下加速度曲線并嘗試推斷出發(fā)生了什么（例如它是一個(gè)球彈跳，還是滾動(dòng)，還是別的什么？）。本文的最后一部分揭示了下面所示的真實(shí)世界事件。

BBC micro的一個(gè)很棒的功能：它板載加速度計(jì)。許多年輕的學(xué)習(xí)者花了大量的時(shí)間從加速度計(jì)讀取數(shù)據(jù)并以各種創(chuàng)造性的方式使用它。我見(jiàn)過(guò)無(wú)數(shù)遙控車的遙控車，手套作為控制器，一些非常聰明的平衡機(jī)器人，甚至基于手勢(shì)的音樂(lè)'樂(lè)器'。

但是加速度計(jì)作為一種學(xué)習(xí)工具也具有巨大的潛力，可以支持速度/距離/時(shí)間三角函數(shù)，這種三角形非常重要，表面上是物理學(xué)中的知識(shí)領(lǐng)域。有什么更好的教授加速方法，而不是讓年輕的學(xué)習(xí)者見(jiàn)證一個(gè)事件，然后回顧那個(gè)事件背后的力量？

在這篇文章中，我將向您展示如何：

• 使用micro:bit來(lái)收集一堆加速度計(jì)讀數(shù)。這個(gè)micro:bit將“遠(yuǎn)程”收集數(shù)據(jù)，這意味著它將在事件期間收集數(shù)據(jù)并將其存儲(chǔ)在micro:bit中，以便稍后共享（我將在稍后解釋原因）。

• 一旦我們測(cè)量的事件完成，我們將使用基于Wi-fi的micro:bit XinaBox IoT入門套件（我在這里稱為我們的micro:bit網(wǎng)關(guān)）來(lái)獲取數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)平臺(tái)。

在這個(gè)例子中，我們將在兩個(gè)人之間扔一個(gè)球然后將數(shù)據(jù)傳到Ubidots IoT平臺(tái)上。

為什么要遠(yuǎn)程收集原始加速度計(jì)數(shù)據(jù)？

micro:bit包括無(wú)線功能，使micro:bit能夠和另一個(gè)設(shè)備（不是另一個(gè)micro:bit）之間啟用藍(lán)牙連接。

在某些情況下，可以在收集數(shù)據(jù)時(shí)使用無(wú)線電或BT傳輸數(shù)據(jù)。這種方法不適合導(dǎo)致這個(gè)博客的情況。當(dāng)我被要求查看在開(kāi)始時(shí)生成圖表的現(xiàn)實(shí)世界問(wèn)題時(shí)，需要考慮一些具體的挑戰(zhàn)：

• 數(shù)據(jù)不會(huì)丟失至關(guān)重要。我需要在運(yùn)行期間存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，然后再將其提取出來(lái)，我無(wú)法承受無(wú)線數(shù)據(jù)包丟失或BT連接丟失。在運(yùn)行期間保存數(shù)據(jù)意味著我們可以在空閑時(shí)檢索它，如果數(shù)據(jù)檢索失敗，我們可以重新嘗試。

• 由于某些我將在后面解釋的原因，在加速事件期間（后面將稱之為運(yùn)行）我想使用全部處理器時(shí)間來(lái)獲取加速度計(jì)讀數(shù)。如果我在運(yùn)行期間傳輸數(shù)據(jù)，它會(huì)減少我們可以采樣的數(shù)據(jù)量，這會(huì)影響數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

• 我想存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，因此我需要確保非必要進(jìn)程使用最少的內(nèi)存。生產(chǎn)級(jí)別的數(shù)據(jù)收集程序（此處未包含）確保將microbit的數(shù)據(jù)擴(kuò)展到極限！

• 在運(yùn)動(dòng)中移動(dòng)的物體可能移動(dòng)了相當(dāng)遠(yuǎn)的距離，將接收器放在固定位置是有風(fēng)險(xiǎn)的?？梢赃@樣想 - 這里的代碼可用于測(cè)量從高處掉落的身體的加速度。代碼可以適用于讀取數(shù)據(jù)10秒或更長(zhǎng)時(shí)間，并且在那段時(shí)間內(nèi)，它將從您丟棄的地方落下很長(zhǎng)的距離。

我已經(jīng)完成了以下工作流程：

進(jìn)行測(cè)量

• 將附加的microPython代碼寫入到micro:bit。

• 連接到電池

• 在你的球上切一個(gè)足夠大的孔，以便將microbit和電池裝入。

• 用填充物填充球中的空間（我使用了氣泡膜）

完成后，請(qǐng)執(zhí)行以下操作以激活它：

• 單擊復(fù)位按鈕以清除舊數(shù)據(jù)，然后單擊A按鍵

• 將從3開(kāi)始倒計(jì)時(shí) - 在倒計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，LED上顯示停止，表示microbit正在進(jìn)行測(cè)量。在此期間扔球。

• 測(cè)量階段完成后，LED上會(huì)顯示一個(gè)小方塊。示例代碼將記錄大約3秒鐘的數(shù)據(jù)，但您可以調(diào)整代碼以增加或減少數(shù)據(jù)。

• 單擊B按鈕時(shí)，它將啟動(dòng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絤icro:bit網(wǎng)關(guān)。

有Simple和Advanced兩個(gè)版本程序，它們之間的區(qū)別在于數(shù)據(jù)收集方法。兩者都是以每25ms保存1次數(shù)據(jù)（相當(dāng)于每秒40次），對(duì)于Simple版本，我們每25ms只讀取一次加速度計(jì)；而advance版將在25ms周期內(nèi)讀取加速度計(jì)最多75次，然后我們保存一個(gè)值，即所有75個(gè)讀數(shù)的平均值，這樣可以“平滑”數(shù)據(jù)：它可以減少異常值并在整個(gè)25ms周期內(nèi)提供加速度最大近似值。為了了解數(shù)據(jù)質(zhì)量的差異，我建議您自己嘗試一下：使用兩個(gè)版本的代碼并查看數(shù)據(jù)圖表。您可以閱讀有關(guān)此方法的更多詳細(xì)信息，何時(shí)使用它以及為什么它有效。

如果你查看代碼，你會(huì)注意到我在y平面上記錄加速度。因?yàn)閷?duì)于我開(kāi)發(fā)這個(gè)程序的真實(shí)場(chǎng)景，micro:bit在該平面中移動(dòng)。然而，當(dāng)涉及投擲球時(shí)，作用在y平面上的力是投擲microbit方向的分量?？梢哉{(diào)整代碼來(lái)記錄x和z讀數(shù)，以及你可以拋出球的方式，使加速度在你正在記錄的平面上。

您可能還注意到代碼需要提供120個(gè)讀數(shù)。每25ms讀取1次，這相當(dāng)于3秒的數(shù)據(jù)收集，我發(fā)現(xiàn)以這種方式可以記錄多達(dá)400個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。我使用文件來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而不是列表。兩種方式各有利弊，我在此不再贅述（但如果你感興趣可以提問(wèn)）。

microbit網(wǎng)關(guān)+物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

您需要執(zhí)行以下操作：

• 構(gòu)建并設(shè)置micro:bit網(wǎng)關(guān)。

• 連接到物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

我建議您查看此博客，其中包含連接所需的所有信息。

在完成實(shí)驗(yàn)之前，請(qǐng)確保您的網(wǎng)關(guān)已通電并連接到Ubidots。

請(qǐng)注意，此項(xiàng)目的網(wǎng)關(guān)中的microPython代碼幾乎與我編寫的其他博客中使用的代碼相同。針對(duì)每種情況進(jìn)行調(diào)整相對(duì)容易，使用MakeCode圖形編程時(shí)（即將提供?。?，這個(gè)過(guò)程將大大簡(jiǎn)化。

把它們放在一起

• 如上所述，設(shè)置并投擲球。

• 測(cè)量完成后，確保您的球中的microbit于網(wǎng)關(guān)的范圍內(nèi)（應(yīng)該有幾米）。

• 確保您的網(wǎng)關(guān)已準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)。

• 單擊球上的B按鈕

• 坐下來(lái)看看這個(gè)過(guò)程。觀看數(shù)據(jù)在Ubidots積累很有趣。

我的代碼大約需要一分鐘才能將所有數(shù)據(jù)傳輸?shù)絀oT平臺(tái)。這個(gè)時(shí)間可以顯著減少?；诉@么長(zhǎng)時(shí)間的原因是我一直非常謹(jǐn)慎 -- 我花了一些時(shí)間來(lái)調(diào)整延時(shí)，當(dāng)我發(fā)現(xiàn)各種效果始終如一時(shí)，我就放棄了。我很樂(lè)意看到它的工作速度更快，所以如果你實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)，請(qǐng)與我聯(lián)系，讓我知道如何做。

從頭開(kāi)始分析圖表

讓我們?cè)倏匆幌虏┛烷_(kāi)頭的圖表。這一次，我已經(jīng)設(shè)置了一些線來(lái)標(biāo)記有趣的“階段”：

• 階段0：對(duì)象處于靜止?fàn)顟B(tài)。

• 階段1：快速加速（甚至可以說(shuō)是爆炸性的）。它在標(biāo)記的點(diǎn)處達(dá)到峰值，但在此期間物體會(huì)加速。在此期間結(jié)束時(shí)，物體已達(dá)到其最大速度

• 階段2：在此期間開(kāi)始時(shí)，物體的減速超過(guò)了加速的力，開(kāi)始快速減速。

• 階段3：此處的數(shù)據(jù)有點(diǎn)“嘈雜” -- 物體在大部分時(shí)間內(nèi)正在減速，減速率的偶然變化很有意思。

• 階段4：發(fā)生快速減速，速度同樣迅速減小，直到達(dá)到零。

• 階段5：物體再次處于靜止?fàn)顟B(tài)。

你有沒(méi)有猜到它是什么？

這是一輛火箭動(dòng)力汽車。在第1階段，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)起火，然后停止發(fā)射，我們進(jìn)入第2階段。這一階段看到阻力對(duì)車輛起作用。在第3階段，汽車反彈一點(diǎn)，有時(shí)可能會(huì)離開(kāi)地面并短暫地進(jìn)入自由落體（這可能解釋了那段時(shí)期內(nèi)發(fā)現(xiàn)的輕微加速度）。在第4階段，它會(huì)撞上一個(gè)特別設(shè)計(jì)的緩沖系統(tǒng)，在大約1.5米的范圍內(nèi)將其減速至停止。

以上就是如何使用micro:bit、XinaBox和IoT實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)捕捉，小編相信有部分知識(shí)點(diǎn)可能是我們?nèi)粘９ぷ鲿?huì)見(jiàn)到或用到的。希望你能通過(guò)這篇文章學(xué)到更多知識(shí)。更多詳情敬請(qǐng)關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道。

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