陳新龍

沙漏也叫作沙鐘，是一種古老的時(shí)間測(cè)量裝置。一般由兩個(gè)玻璃球和一個(gè)狹窄的連接管道組成的。沙子從充滿了沙子的上部玻璃球穿過(guò)狹窄的管道流入下部玻璃球，每次流完所需的時(shí)間是相對(duì)固定的，這樣一個(gè)沙漏就可以對(duì)應(yīng)一個(gè)固定的時(shí)間值了。影響時(shí)間的因素包括填充物的多少、玻璃球內(nèi)壁的曲線形狀、頸部管道的寬度、填充物的類(lèi)型和質(zhì)量等因素。

我們利用掌控板的仿真功能，一起來(lái)制作一個(gè)仿真版的掌控板電子沙漏吧（圖1）。

在利用掌控板編寫(xiě)電子沙漏程序代碼前，我們需要明確幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)。

掌控板屏幕的分辨率是128*64，顯示分辨率就是屏幕上顯示的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，一個(gè)漢字要占用12*16個(gè)像素，一個(gè)英文占用8*16個(gè)像素。按照這個(gè)屏幕分辨率，長(zhǎng)度是128，128/12=10.67，也就是一排最多顯示10個(gè)漢字。高度是64，64/16=4，也就是最多顯示4排，也就是一屏最多40個(gè)漢字。同樣最多可以顯示4排英文，共64個(gè)字母（圖2）。

正切值是指直角三角形中，某一銳角的對(duì)邊與另一相鄰直角邊的比值，tanα=b/a。

對(duì)于任意一個(gè)實(shí)數(shù)x，都對(duì)應(yīng)著唯一的角，而這個(gè)角又對(duì)應(yīng)著唯一確定的正切值tanx，按照這個(gè)對(duì)應(yīng)法則建立的函數(shù)稱(chēng)為正切函數(shù)。正切是tanα=b/a，一個(gè)角的正切值永遠(yuǎn)是不變的（圖3）。

最后需要了解的是掌控板的三軸（X、Y、Z）加速度，由于掌控板內(nèi)置有加速度傳感器，能夠測(cè)量由于重力引起的加速度，我們可以利用mPython軟件仿真模擬掌控板的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。X：向前和向后傾斜，Y：向左和向右傾斜，Z：上下翻轉(zhuǎn)。由于電子沙漏只需要使用到上下翻轉(zhuǎn)我們便需要用到Z軸加速度。

以上這些便是我們制作電子沙漏需要用到的知識(shí)點(diǎn)，理解透徹之后，我們可以動(dòng)手開(kāi)始編寫(xiě)代碼程序了。我們需要先確定沙漏的外形外貌以及漏沙的過(guò)程，如圖3所示。在掌控板界面中我們繪制了上下兩個(gè)相對(duì)的等腰三角形，確定五個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)：左上（0，0）、右上（127，0）、左下（0，63）、右下（127，63）和中心（63，31）。

確定角α的正切值，就是tanα=32/64=0.5，由于整個(gè)大三角形是等腰三角形，所以它的對(duì)角正切值也就是0.5，當(dāng)Y等于1時(shí)，X就等于2，這樣可以把所有三角形的三個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)推算出來(lái)（圖4）。

通過(guò)mPython軟件進(jìn)行代碼的編寫(xiě)，首先繪制兩條對(duì)角線形成一個(gè)X形狀，這樣上下就會(huì)形成兩個(gè)三角形，其次通過(guò)循環(huán)對(duì)兩個(gè)三角形中的內(nèi)容進(jìn)行填充，通過(guò)循環(huán)的方式給兩個(gè)三角形（兩部分主要是沙漏上半部分和沙漏下半部分）進(jìn)行繪制填充，圖4給大家提供了掌控板的Z軸加速度為正數(shù)時(shí)電子沙漏成正立變化關(guān)系圖，當(dāng)掌控板的Z軸加速度為負(fù)數(shù)的時(shí)候，電子沙漏成倒立關(guān)系，小陳老師已經(jīng)列出沙漏正立關(guān)系變化圖，看看聰明的你能不能也表示出倒立關(guān)系圖呢（圖5）。

具體代碼如圖6：

通過(guò)掌控板的仿真工具我們完成了沙漏的計(jì)時(shí)過(guò)程，效果還是非常逼真的，小陳老師這里追加一個(gè)思考題，如果想控制沙漏滴漏的過(guò)程時(shí)長(zhǎng)為1分鐘，該如何實(shí)現(xiàn)此效果呢？聰明的你快來(lái)動(dòng)手嘗試吧。期待你們能夠給我?guī)?lái)驚喜。