2.1 · 传感器与执行器
目标： 描述传感器收集什么、执行器做什么；让程序与物理世界互动。
传感器是什么
传感器把物理量（光、温、动、声）转成电信号，微控制器可读。
| 传感器 | 测 | 例用 |
|---|---|---|
| 光 (LDR) | 亮度 | 街灯自动开 |
| 温度 | 热 | 智能恒温器 |
| 加速度计 | 动 / 倾 | 手机屏幕翻转 |
| 陀螺仪 | 转动 | 无人机稳定 |
| 磁力计 | 磁场 | 指南针 |
| 麦克风 | 声 | 语音助理 |
| 超声 | 距 | 倒车感测 |
| GPS | 位置 | 地图 |
| 心率 | 脉搏 | 健身穿戴 |
常见平台
- micro:bit —— BBC 教育板，新手友好。
- Arduino —— 生态广；C/C++ 编程。
- Raspberry Pi —— 完整 Linux 电脑；Python 简单。
- ESP32 / ESP8266 —— 带 Wi-Fi 的微控制器。
在 micro:bit 上读传感器
python
# micro:bit (MicroPython)
from microbit import display, accelerometer, button_a
import time
while True:
if button_a.was_pressed():
x = accelerometer.get_x() # -1024 至 +1024
display.scroll(str(x))
time.sleep(0.1)1
2
3
4
5
6
7
8
9
2
3
4
5
6
7
8
9
控制执行器
| 执行器 | 动作 |
|---|---|
| LED | 开关、亮度 |
| 蜂鸣器 | 哔 |
| 舵机 | 转到角度 |
| 直流电机 | 驱动轮 |
| 步进电机 | 精确转动 |
| 显示器 | 显示文字或图像 |
python
from microbit import pin0, display
pin0.write_digital(1) # 开连着的 LED
display.show("OK")1
2
3
2
3
Sense → think → act 模式
读传感器 → 决策 → 驱动执行器1
python
from microbit import display, accelerometer
import time
while True:
tilt = accelerometer.get_x()
if tilt > 200:
display.show(">")
elif tilt < -200:
display.show("<")
else:
display.show("o")
time.sleep(0.1)1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
香港情境
- 学校 STEM 课用 micro:bit 与 Arduino。
- 科学园与数码港办 maker 空间。
- 智慧城市倡议（智慧灯柱）用环境传感器。
学生常见错误
- 采样太快 → 耗电。
- 视模拟读数为精确（有噪音）。
- 忘正确给传感器供电。
考试式题目
题（5 分）： 描述程序如何用光传感器在房间变暗时开 LED。画伪代码。
参考答案：
程序周期读光传感器、对比阈值、相应驱动 LED。
text
LOOP forever
light ← 读光传感器
IF light < THRESHOLD THEN
开 LED
ELSE
关 LED
END IF
WAIT 100 ms
END LOOP1
2
3
4
5
6
7
8
9
2
3
4
5
6
7
8
9
阈值要按房间调 —— 太高则 LED 一直开，太低则永不开。少采样（如每秒一次）能延长电池寿命。
关键要点
- 传感器捕物理世界；执行器改它。
- Sense → think → act 模式。
- 程序在循环里采样并反应。
➡️ 下一节：2.2 事件驱动程序