基于傾角控制的LED骰子游戲的設(shè)計與實現(xiàn)

III緒論1.1課題研究背景互聯(lián)網(wǎng)時代正在發(fā)展，信息化時代已經(jīng)到來，智能生活讓人們的生活更加方便，更加充滿趣味性。自1987年，中國就把“智能模擬”作為國家科學(xué)發(fā)展規(guī)劃的主要研究課題，從理論到實驗室實踐研究，再到一些高端領(lǐng)域的應(yīng)用，無疑是為智能全面化鑒定基礎(chǔ)。智能的作用在于大大提高工業(yè)生產(chǎn)效率，以最小的成本獲取最大的收益。以智能取代傳統(tǒng)的現(xiàn)象早已司空見慣，譬如流水線上的員工已經(jīng)可以被機械臂機器人等取代掉，譬如火鍋界著名名牌海底撈，也推出了智能服務(wù)員，取代了原先的服務(wù)員，公車的售票員也漸漸被打卡機取代，單一重復(fù)性的工作，也將逐漸被智能機器代勞。不僅是生活、學(xué)習(xí)、工作方面，人們在娛樂方面也逐漸偏向智能化，比如VR虛擬現(xiàn)實，讓人身臨其境，全息影像使得影視界更加光彩奪目。那么在如今信息智能時代下，傳統(tǒng)游戲又有何境遇？比如最熟悉的一種就是傳統(tǒng)骰子，這是一種人人愛玩的桌面游戲，是人類文明的一部分，而隨著智能電子產(chǎn)品的崛起，普通桌面游戲越來越淡出人們的視線，在快餐娛樂的時代下，人們樂于放眼在短暫又輸入量大的小視頻，捧著ipad，電腦，手機，沉浸在靜態(tài)又快餐的娛樂中，對擲骰子等傳統(tǒng)桌面游戲越來越嗤之以鼻，時代的腳步馬不停蹄，勇于創(chuàng)新才不會被淘汰，所以本設(shè)計以日常游戲為基礎(chǔ)，通過模擬一個傳統(tǒng)骰子的游戲，以Arduino作為核心、傾角作為控制的實驗，達到電子技術(shù)模擬傳統(tǒng)游戲的目的，力求在傳統(tǒng)上增添創(chuàng)新與趣味。開發(fā)板Arduino起源于意大利一所交互式設(shè)計學(xué)院(InteractionDesignInstituteIvrea(IDII)，起初學(xué)院的老師覺得沒有簡便又操作性強的微控制器供學(xué)生學(xué)習(xí)，于是這個老師決定與學(xué)院的某個電子工程師合作，自己設(shè)計適用的電路板，于是這種低門檻并且教學(xué)性優(yōu)良的電路板Arduino由此誕生。本設(shè)計將應(yīng)用Arduino的最新版本ArduinoUNOR3,優(yōu)秀的穩(wěn)定性與高效性可為本設(shè)計給予有力的支持。1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀現(xiàn)階段對于智能模擬傳統(tǒng)游戲的研究尚為少數(shù)，但仍有以模擬游戲作為興趣方向進行研究的學(xué)者，起初版本的電子骰子以Arduino控制數(shù)碼管實現(xiàn)單一數(shù)據(jù)顯示，而后臺代碼以偽隨機函數(shù)進行輸入，在每次閃爍一定時間后，最后顯示的點數(shù)會變成固定數(shù)，趣味性以及隨機性差強人意，后來對電子骰子改良，通過傾角傳感器、震動傳感器、以及編程方面的隨機數(shù)、數(shù)字輸入等引入，才增強了電子骰子的交互性、實用性、趣味性。開發(fā)板Arduino在國外新手領(lǐng)域較出名，Arduino本身是一個開源的計算機硬件，設(shè)計與制造工具包來創(chuàng)建數(shù)字設(shè)備與客戶端交互式對象，以感知和控制物理世界。這款小型的開放源碼(opensource)設(shè)備創(chuàng)造了一個新市場空間，同時賦予其他現(xiàn)有和新興設(shè)備更強大的能力。來自澳洲西澳大學(xué)的一個學(xué)生團(JessArmstrong、RayBarker和GeoffreyChannon)，對Arduino進行了增強設(shè)計，團隊將其計劃稱為Spysea，Spysea應(yīng)用于海軍艦艇，主要功能為實時監(jiān)控來自攝影機饋送。Spysea使用Arduino作為無人機的核心控制器，并與導(dǎo)航傳感器、指南針、距離傳感器以及馬達等相結(jié)合，采用19mmPVC管線連接攝像機，設(shè)計一個海上軍用監(jiān)控系統(tǒng)。傾角技術(shù)為本系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，現(xiàn)如今國外關(guān)于傾角技術(shù)的研發(fā)水平已相當(dāng)先進，國外進口的傾角傳感器較昂貴，而中國前幾年對于傾角傳感器的需求較大，基本通過進口獲取，由此設(shè)備成本較高。隨著中國科技發(fā)展，越來越多國內(nèi)資深研發(fā)人員投入到傾角傳感器的研發(fā)中，因此現(xiàn)在的中國傾角傳感器技術(shù)邁出了嶄新一步。傾角傳感器在中國市場是存在著巨大潛力，有數(shù)據(jù)表明：中國自2005年需要8-10億直傳感器，到今天的14億，每年的傾角傳感器的需求量都要遞增21%[1]。

系統(tǒng)設(shè)計目的和要求2.1研究目的及意義互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展，多方面實現(xiàn)智能化，生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂越來越離不開電子產(chǎn)品，許多無創(chuàng)新的事物逐漸被淘汰，本系統(tǒng)在傳統(tǒng)基礎(chǔ)上加入電子元器件，增加趣味性,作為一項模擬游戲的電子項目，它的設(shè)計與制作過程，都很適合鍛煉動手能力和學(xué)習(xí)能力。Arduino作為極富教學(xué)性電路板，它的作用可在本設(shè)計中得到充分體現(xiàn)，作為入門級電路板，本系統(tǒng)也十分適合激發(fā)初學(xué)者對嵌入式的開發(fā)熱情。如今信息化時代，編程也逐漸變成一種潮流，很多家長給孩子報名編程的興趣班，既鍛煉孩子邏輯思維能力，又能順應(yīng)現(xiàn)代科技潮流，畢竟如今智能化風(fēng)潮已經(jīng)席卷而來，未來將會是更加科技智能化的時代。而電子領(lǐng)域道行頗深，許多關(guān)于電子入門都是從簡單的LED、Arduino開始，由簡入難，循序漸進才是正確的學(xué)習(xí)過程，所以本設(shè)計基于Arduino和LED設(shè)計的模擬骰子系統(tǒng)，其中包括許多基礎(chǔ)知識，并且實驗過程見效顯著，可以增強學(xué)習(xí)者的信心，從而更有毅力去探索更多方向。傳統(tǒng)骰子的模擬，將普遍游戲以一種較新穎的方式呈現(xiàn)，具有趣味性和教學(xué)性。2.2研究方法及要達到的要求要達到實現(xiàn)整套系統(tǒng)目的，首先必須要有明確的設(shè)計思路和流程，設(shè)計前期可以廣泛收集與查閱相關(guān)資料，以及了解現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上外界對于類似系統(tǒng)實現(xiàn)所使用到的技術(shù)以及設(shè)計理念，最后通過預(yù)設(shè)實驗結(jié)果進行推斷以及設(shè)計需求分析，中期通過根據(jù)需求分析設(shè)計系統(tǒng)、設(shè)計框架、明確要使用的計算機語言以及方法、對整體系統(tǒng)進行硬件設(shè)計與軟件設(shè)計；后期則要進行硬件傳感器，核心板，LED燈的連接設(shè)計，然后進行代碼實現(xiàn)，最后階段進行軟硬件調(diào)試，測試等。整體系統(tǒng)在實現(xiàn)過程中，通過對比傳統(tǒng)骰子與電子骰子的不同，力求在創(chuàng)新方面更勝一籌，設(shè)計出新穎的骰子游戲。后期硬件方面做好更多可靠器件，使得系統(tǒng)能在使用過程中更加穩(wěn)定。

系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1Arduino模塊 3.1.1Arduino簡介 Arduino向來深受電子入門學(xué)者的喜愛，它含有各類型的Arduino板和軟件ArduinoIDE，易于開發(fā)，簡單便捷。Arduino構(gòu)建于開放原始碼simpleI/O介面版，并且自帶類似Java、C語言的Processing/Wiring開發(fā)環(huán)境，它主要分為硬件Arduino電路板部分和軟件ArduinoIDE（即所寫代碼程序的環(huán)境）部分[4]。使用Arduino整套系統(tǒng)過程中，在IDE中寫好代碼，通過燒錄線將程序燒到板子上，Arduino便會執(zhí)行所燒的程序，實現(xiàn)代碼功能。作為開源硬件開發(fā)平臺的Arduino，它的優(yōu)秀在于能使許多開發(fā)者的項目快速地開發(fā)，極大減少了學(xué)習(xí)成本，縮短開發(fā)周期。在本設(shè)計中將使用ArduinoUNO版本，UNO的核心處理器為ATmega328，同時具有6路模擬輸入，14路數(shù)字輸入/輸出口（其中6路可作為PWM輸出）、一個16MHz晶體振蕩器、一個電源插座、一個復(fù)位按鈕、一個ICSPheader和一個USB口[4]。Arduino最主要是通過各種傳感器實現(xiàn)各種功能，比如通過紅外線、超聲波、熱敏、火焰?zhèn)鞲衅鞯葋砀兄⒂绊懎h(huán)境[5]，而本設(shè)計將應(yīng)用傾角傳感器來判斷電子骰子震動搖晃情況。3.1.2ArduinoUNO系統(tǒng)原理當(dāng)前本設(shè)計應(yīng)用Arduino最新版本ArduinoUNO，其處理器核心為\o"ATmega328"ATmega328。圖3-SEQ圖4-\*ARABIC1ArduinoUNO原理圖ArduinoUNO各接口說明：（1）14路數(shù)字I/O口:最大電流為40mA，工作電壓為5V。（2）串口信號RX\TX:分別對應(yīng)0、1號腳，其中提供TTL電壓水平的串口負責(zé)接受信號，內(nèi)部與ATmega8U2USB-to-TTL芯片相連。（3）外部中斷（2、3）：作為觸發(fā)如上升沿、下降沿或同時觸發(fā)三種方式的引腳，主負責(zé)外部中斷。（4）SPI(10(SS)，11(MOSI)，12(MISO)，13(SCK))：SPI通信接口。（5）LED（13）：專門用于測試LED，輸出為高時點亮LED。（6）RESET:復(fù)位引腳，引腳信號為低時復(fù)位。（7）AREF：參考電壓(模擬輸入信號)。3.2傾角傳感器模塊3.2.1傾角傳感器簡介傾角傳感器經(jīng)常用于水平角度測量，且隨著科技快速發(fā)展，傾角技術(shù)的研究一直在突破，比較過去的水泡水平儀，現(xiàn)如今的電子水平儀更精確更自動化，同時也體現(xiàn)出電子傾角測量技術(shù)正在迅速發(fā)展，傾角技術(shù)未來可期。作為一種測量工具，它在土木工程、鐵路鋪設(shè)、石油鉆井、航空航海、橋梁設(shè)計、機械加工等扮演著舉足輕重、不可或缺的重要角色。目前最高精度傾角傳感器為基于電容式3D-MEMS技術(shù)的單軸傾斜角度傳感器，出色的可靠性和高精度使得它在一些重要場合得以重用,如定向衛(wèi)星通訊天線的俯仰角測量、船舶航行姿態(tài)測量、地質(zhì)設(shè)備傾斜監(jiān)測、雷達車輛平臺檢測等重要應(yīng)用[6]。3.2.2傾角傳感器基本原理傾角傳感器的基礎(chǔ)理論為牛頓第二定律：當(dāng)系統(tǒng)無法測量速度時，可以測量其加速度。已知初速度，通過積分算出線速度，進而可計算出直線位移，所以實際上它是運用慣性原理的一種加速度傳感器[6]。當(dāng)傾角傳感器處于靜止?fàn)顟B(tài)時，通過受力分析可得出，作用于上方的只有重力加速度，由此可知重力垂直軸和傳感器內(nèi)部的靈敏軸之間為傾斜角。部分傾角傳感器具有一定角度置零功能，適用于一些用完即可調(diào)整歸零的場合，將傾角傳感器置于某一位置，在使用之前使用置零功能將數(shù)據(jù)清零，清零后傳感器測量出來的就是相對該位置的角度。3.2.3SW-520D滾珠原理及應(yīng)用本設(shè)計應(yīng)用到基于SW-520D滾珠開關(guān)的傾角傳感器，即滾珠型傾斜感應(yīng)單方向性觸發(fā)開關(guān)。滾珠開關(guān)（又稱鋼珠開關(guān)、珠子開關(guān)），是一種較為簡單的傾角傳感器，其原理為通過不同受力情況下的珠子滾動接觸導(dǎo)針來控制電路接通或斷開，在受到外力作用的懸掛鋼珠（傾斜開關(guān)探頭）偏離垂直超過閾值（15度）時，傾斜傳感器便觸發(fā)動作。簡而言之，便是將其傾斜傳感器比喻平時做的電燈泡實驗一樣，電池金屬頭接觸電燈泡下端的金屬板時，燈泡就亮，拿開電池就滅，傾角傳感器也是這個原理，利用滾珠開關(guān)判斷角度大小進行觸發(fā)控制。類似滾珠原理的傳感器目前在市場上有許多應(yīng)用，最為常見的是角度感應(yīng)開關(guān)、高心力感應(yīng)開關(guān)、震動感應(yīng)開關(guān)等，中國是滾珠開關(guān)的消費大國，它的重要性不言而喻，在很多領(lǐng)域都需要用到滾珠開關(guān)，例如電子玩具、工地水平測量設(shè)備、警報器等。由于滾珠開關(guān)整體體積較小，占空間不大，也會在微小場合應(yīng)用，比如數(shù)碼相框的旋轉(zhuǎn)屏幕、手機重力感知、腳踢車燈等，凡是需要檢測物體角度、位置、震動、旋轉(zhuǎn)變化的場合，滾珠開關(guān)是一個簡單且實用的選擇。過去的傾角傳感器會用水銀開關(guān)作為觸發(fā)元件，但由于各地方政府開始提倡環(huán)保禁用水銀，才漸漸用滾珠替代水銀。雖然滾珠開關(guān)在檢測角度等方面較為方便，但也有一些不足，如角度閾值不夠精確，以及太過死板，有角度限制等。3.3LED指示燈模塊3.3.1LED簡介本系統(tǒng)基于7個LED的實現(xiàn)，它實際上是一個發(fā)光二極管，本質(zhì)上是個一端正極一端負極的PN型半導(dǎo)體晶體，P型內(nèi)部為空穴，與存放電子的N型相連接，形成典型的PN結(jié)。當(dāng)導(dǎo)線有電流通過時，N型半導(dǎo)體的電子被推向另一端，P端的空穴與其相遇會釋放以光子形式散發(fā)的能量。3.3.2LED背景及特色在20世紀60初，研究者最早使用材料為只能發(fā)紅光的GaAsP制作LED光源，當(dāng)時技術(shù)與材料都遠不如今日先進和豐富，電流為20毫安的情況下，光通量僅千分之幾個流明，效果不夠顯著。后來LED顏色在70年代中期開始豐富起來，漸漸出現(xiàn)綠色、黃光等，并且隨著材料的逐漸豐富，相應(yīng)的光效也在提高。到80年代初，便出現(xiàn)GaAlAsde的光源，光視效能達到10流明/瓦，到2000年，LED在(λp=530nm)的綠色區(qū)域下，光視效能可以達到50流明/瓦[2]。LED的最大特色在于環(huán)保輕便，同樣瓦數(shù)下，普通的白熾燈光視效能僅40流明/瓦，既不高效也不環(huán)保，LED的發(fā)光亮度比白熾燈高，并且LED是完全封裝在無毒環(huán)保的環(huán)氧樹脂中，這種材料可以回收利用,與含水銀而造成感染的熒光燈相比，LED更環(huán)保。另外LED可達五萬小時的使用壽命也遠遠比白熾燈長，普通白熾燈僅一千小時。在日常使用中，大部分LED的光源為直流驅(qū)動，光效穩(wěn)定，而其他部分普通燈為交流驅(qū)動，經(jīng)常頻閃，影響視力。所以LED燈具有低壓電源、耗能少、環(huán)保綠色、顏色豐富、實用性強的優(yōu)點。3.3.3LED的應(yīng)用作為普遍照明工具，LED的用途十分廣泛，大到建筑物，小到日常用品。關(guān)于建筑物某些區(qū)域的投射，LED的線性投射燈具不失為一個好選擇，由于建筑物的場地限制，傳統(tǒng)投光燈工具笨拙大型，十分影響場地的美觀，而LED的線性投射燈具便于安裝，可以與建筑物表面友好地結(jié)合。在路上司空見慣的指示燈牌，指示路牌，影劇院觀眾廳的觀眾指引燈等等，都出自LED。第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1程序語言及開發(fā)環(huán)境4.1.1C語言簡介 C語言對于從事嵌入式開發(fā)行業(yè)的人來說并不陌生，作為一門廣泛應(yīng)用于底層開發(fā)的抽象化語言，它是能在無任何環(huán)境支持的情況下依然可高效率運行的計算機語言，并且由于簡潔以及具備許多低級處理功能，C語言深受許多底層開發(fā)的青睞。二十世紀八十年代出現(xiàn)了為C語言制定的一套國家標(biāo)準(zhǔn)語法ANSIC，而后2011年新出的語言標(biāo)準(zhǔn)開始支持漢字標(biāo)識符以及漢字函數(shù)名。C語言可將括號與強制類型轉(zhuǎn)換等作為運算符處理，豐富的運算類型一定程度上可以彌補其他高級語言無法處理的缺憾。C語言的最大特色即指針概念，它能整體提高C語言的程序效率。C語言的可移植性高，適用于多種操作系統(tǒng)，如UNIX等。4.1.2ArduinoIDEArduinoIDE是一款A(yù)rduino自帶的軟件編輯環(huán)境，它具有開放源代碼的電路圖設(shè)計，并且支持ISP在線燒，可以將bootloader固件燒入AVR芯片，同時也支持Flash、Max/Msp、VVVV、PD、C、Processing等多程序兼容的特點[5]。ArduinoIDE的特色諸多，例如使用低價微處理器如AVR系列處理器，可用USB接口充電，無需接外界電源。簡化Arduino模型后（由官方的PCB和SCH電路圖），Arduino可與各種傳感器如紅外線超聲波等電子元器件相連接，完成一些獨立運作的微處理控制。在應(yīng)用方面Arduino也可以簡單地實現(xiàn)單人多人游戲的互動，比起以往只能使用鍵盤鼠標(biāo)作為輸入裝置，Arduino更有突破性。在Arduino程序中voidsetup,voidloop為程序的兩大核心函數(shù)，voidsetup是作為串行端口和腳位輸出入的初始化區(qū)塊，而voidloop類似于一個循環(huán)體，也是代碼邏輯的核心部分，存放板子需要重復(fù)執(zhí)行的動作代碼。ArduinoIDE語言同樣存在類似HIGH和LOW等特殊關(guān)鍵字，譬如控制PIN引腳高低電平的HIGH和LOW,設(shè)定引腳輸入或輸出的INPUT和OUTPUT。ArduinoIDE語言的優(yōu)勢體現(xiàn)在沒有深奧的底層代碼，也沒有晦澀生硬的匯編，只是實用的函數(shù)，由此可以降低學(xué)習(xí)成本，較快較直接地達到實驗?zāi)康摹Ｓ捎趽碛袠O大自由度，以及標(biāo)準(zhǔn)化的接口模式鑒定基礎(chǔ)，ArduinoIDE的可拓展性能也會相當(dāng)高。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC1ArduinoIDE4.1.3Random隨機數(shù)原理隨機數(shù)算法的實現(xiàn)是由最精確最能做出確切判斷的機器“隨機”出來的，事實上所謂偽隨機數(shù)只是計算機按照一定規(guī)律生成隨機又規(guī)律的數(shù)字，它并不是真正的隨機，它遵循著事物共性(即事物相似性)也遵循著隨機性，兩者相輔而成，而計算機是按程序執(zhí)行，因此無法生成絕對隨機的隨機數(shù)，只能產(chǎn)生偽隨機數(shù)。Random函數(shù)的基本原理是某一遞推公式根據(jù)“種子”推算出來的一系列數(shù)字，當(dāng)推算的數(shù)數(shù)量達到符合正態(tài)分布時，便會產(chǎn)生隨機數(shù)。此外C語言提供了srand函數(shù)，用來設(shè)置所謂“種子”，于是隨機函數(shù)符合這個表達式：A=R(s),s為遞推公式運算的基準(zhǔn)，稱為“種子”，在R隨機函數(shù)的運算下，推出A為最后的數(shù)列，即要產(chǎn)生的隨機數(shù)。隨機函數(shù)R在一個種子s的計算下，確定有一個和數(shù)列A與之對應(yīng)。

第五章硬件組裝與調(diào)試5.1元器件的組裝硬件部分由ArduinoUNOr3開發(fā)板、傾斜傳感器、若干杜邦線、杜邦線插座(面包板)、7LED電子骰子模塊、科技積木套件組成。圖5-SEQ圖4-\*ARABIC1硬件成果圖5.2電路的調(diào)試 調(diào)試是每個電子學(xué)生必備的基礎(chǔ)知識，在設(shè)計時要求開發(fā)人員思慮周全，考慮到各方面的因素。在實驗中誤差在所難免，而電路的調(diào)試是將誤差降到最低，有效精準(zhǔn)的調(diào)試有利于實驗的順利進行。在安裝后的測試調(diào)整應(yīng)該包括幾方面的考慮，如元件誤差、器件參數(shù)的分散性等,通過調(diào)試發(fā)現(xiàn)不足并及時糾正，使設(shè)備達到預(yù)定的技術(shù)指標(biāo)。調(diào)試的常用儀器基本有：萬用表、示波器、頻譜分析儀、信號發(fā)生器以及穩(wěn)壓電源。5.2.1電路的調(diào)試具體步驟電子電路調(diào)試前后基本步驟分為四步：調(diào)試前：不宜先通電，先觀察電路接線是否正確，有無接觸不良的現(xiàn)象。通電觀察：排除接線故障后，通電觀察電路有無異象，電路板有無異味，觸碰集成電路外封裝，排除基本的硬件故障。靜態(tài)調(diào)試：靜態(tài)調(diào)試最常使用萬用表，在不加輸入信號或者只有固定電平信號的情況下，測量出現(xiàn)故障的局部或全局電路各個結(jié)點電位，再結(jié)合基本電路原理，推斷出電路工作狀態(tài)是否正常，判斷電路中的元器件是否已損壞。動態(tài)調(diào)試：同樣使用萬用表，在電路輸入端加入信號，檢測出各結(jié)點電位的輸出信號、發(fā)現(xiàn)異常后分析原因，并且排除故障，直到達到實驗要求。5.3系統(tǒng)實現(xiàn)時出現(xiàn)的問題以及解決方案5.3.1問題與方案（1）燈不亮，或者亮度極低，幾乎不明顯分析原因：硬件接觸不良，LED燈腳與板子焊接不良。解決方法：換導(dǎo)線，換LED燈，重新檢查板子與LED焊接部分是否完善（2）接上板子與電腦后，板子LED無反應(yīng)分析原因：程序沒有燒進去，燒錄線接觸不良。解決方法：檢查燒錄線是否正確接上電腦和板子，重啟ArduinoIDE重新燒入程序。（3）軟件部分出現(xiàn)下載package_index.json時錯誤分析原因：ArduinoIDE環(huán)境配置不完整。解決方法：官網(wǎng)下載完整安裝包，再次下載。結(jié)論本課題的主要內(nèi)容是結(jié)合C語言在ArduinoIDE開發(fā)環(huán)境下，由7個LED燈結(jié)合傾角傳感器，在ArduinoUNO基礎(chǔ)上，搭建實現(xiàn)一個模擬傳統(tǒng)骰子的趣味桌游系統(tǒng)，本設(shè)計剔除了傳統(tǒng)骰子的過時玩法，增添創(chuàng)新性。該設(shè)計基本體現(xiàn)了替代傳統(tǒng)骰子的可行性，傳統(tǒng)骰子較小巧，在投擲時容易跳出人們觸手可及的區(qū)域或視野范圍外，而本設(shè)計實現(xiàn)了方便可行，并且隨機性強的游戲骰子功能，而且對原來應(yīng)該有的6個LED燈，改為7個LED，其目的在于顯示數(shù)字時較為美觀。整體系統(tǒng)大致分為軟件部分和硬件部分設(shè)計，軟件主要設(shè)置關(guān)于LED燈閃爍次數(shù)，如何通過延時函數(shù)以及隨機數(shù)計算來達到更直觀、體驗感更好的效果；而硬件則搭建更簡潔的、接近傳統(tǒng)骰子外觀的模型，由于Arduino板本身體型較小，十分適合小型便捷的電子骰子，兩塊正面包板搭配四根支柱美觀且方正。在軟件算法方面，基于C語言的編程，建立三個主要函數(shù)，voidloop函數(shù)判斷傾斜傳感器開關(guān)狀態(tài)，骰子函數(shù)rollTheDice（核心函數(shù)），加入偽隨機函數(shù)Random，設(shè)置隨機數(shù)的范圍，為循環(huán)滾動6個點數(shù)的LED使用，可將函數(shù)參數(shù)改小一些，使得LED的滾動閃爍時間就會短些，靜止固定點數(shù)，出結(jié)果就會快一些。最后一個函數(shù)show,將最終隨機出來的隨機數(shù)顯示出來。在生成偽隨機數(shù)的運用中，雖已有現(xiàn)成封裝完畢的方法直接調(diào)用，并且Arduino板向來簡單易學(xué)，但如果需要了解其中原理還需要精力和時間，需要查閱相應(yīng)的深度學(xué)習(xí)實現(xiàn)文獻，了解Arduino板整體硬件框架，查閱相關(guān)的說明書了解Arduino板上的各種接口，學(xué)會調(diào)用接口并應(yīng)用到本課題的系統(tǒng)中。從整個系統(tǒng)的學(xué)習(xí)到實現(xiàn)應(yīng)用，過程并不十分順暢，在遇到板子接口等也遇到了一些問題，但通過自己的專業(yè)知識或者請教老師，最后還是得到了相對的解決方案，從而保證了整個設(shè)計的順利進行，盡管過程稍稍曲折，但總的來說還是實現(xiàn)了計劃中的方案，過程中遇到的很多問題經(jīng)過自己的探索琢磨以及請教老師同學(xué)都能解決，從中自己不僅學(xué)會鍛煉解決問題的能力，也使自己對于小型電子的開發(fā)和建設(shè)有了一點經(jīng)驗。

參考文獻[1]王俊融胡蘭子.基于嵌入式技術(shù)的傾角傳感器檢測系統(tǒng)設(shè)計[C].2012(4)[2]李學(xué)海李子暢.趣味性LED電子骰子的制作[C].2012(6)[3]林建華.基于單片機的數(shù)字傾角檢測系統(tǒng)的設(shè)計[C].北京信息科技大學(xué)理學(xué)院.2013(5)[4]王秀敏張麒李婷婷.Android平臺下多路傾角傳感器驅(qū)動的設(shè)計與實現(xiàn)[C].中國計量學(xué)院信息工程學(xué)院.2013(9)[5]陳浩王軍民.基于Arduino的測距和傾角平衡警報系統(tǒng)在橋梁裂縫檢測中的應(yīng)用[C].長江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院湖北武漢.2019(10)[6]王鵬，張偉.全方位傾角傳感器及其信號處理技術(shù)[C].北京信息科技大學(xué)傳感器重點實驗室.2016(8)[7]蔣海濤,尚曉星,馮文光.基于STC單片機的傾角傳感器設(shè)計[C].河南省高校智能化汽車電子工程技術(shù)研究中心.2013(8)[8]伍偉斌,紀洪廣,陳建康.數(shù)字開關(guān)式傾角傳感器設(shè)計[C].北京現(xiàn)代金宇工程建設(shè)有限公司.2013(12)

致謝畢設(shè)設(shè)計作為大學(xué)生臨近畢業(yè)最重要的一環(huán)，它承載著許多意義，既是結(jié)束四年大學(xué)學(xué)習(xí)生活的里程碑，也是在啟程投入社會運轉(zhuǎn)系統(tǒng)前的過渡劑。從大四上學(xué)期開始準(zhǔn)備到現(xiàn)如今整體完工，這中間經(jīng)歷的波折遠比原來的預(yù)料要來的多，一步一腳印，靠自己動手和一步步探索與尋求，從茫然無知到熟練上手，實現(xiàn)了從0到1的突破?；厥状髮W(xué)生涯，沒有父母的鼓勵與各方面的支持，并不會有今天的我，也不能與這個即將成為母校的地方——廣東東軟學(xué)院相遇，是這個地方孕育著知識，是這個地方讓我能安心求學(xué)。在這次畢業(yè)論文的撰寫和畢業(yè)設(shè)計的實現(xiàn)中，我想感謝我的指導(dǎo)老師郭鵬飛老師，由于大學(xué)四學(xué)期忙碌的實習(xí)生活，是郭鵬飛老師一直耐心解答我的問題并及時地了解和督促我論文的完成進度，沒有老師的幫助和指導(dǎo)，我無法順利地完成我的畢業(yè)設(shè)計，在此向郭鵬飛老師表示十分的感激與崇敬。漫漫求學(xué)路，任重而道遠，我也要感謝一路上不斷施以援手加以鼓勵的朋友、同學(xué)、親人、老師們，在未來的路上，我定不負自己的努力，也不負大家的期望。謝謝！附錄附錄一Arduino各引腳接口說明附錄二元件清單ArduinoUNO1塊燒錄線1條LED紅燈7個傾角傳感器1個面包板2個支柱4根導(dǎo)線若干

捷鍵與一些電腦小技巧HYPERLINKwinkey+d:

這是高手最常用的第一快捷組合鍵。這個快捷鍵組合可以將桌面上的所有窗口瞬間最小化，無論是聊天的窗口還是游戲的窗口……只要再次按下這個組合鍵，剛才的所有窗口都回來了，而且激活的也正是你最小化之前在使用的窗口！

--這個就是winkeywinkey+f:

不用再去移動鼠標(biāo)點“開始→搜索→文件和文件夾”了，在任何狀態(tài)下，只要一按winkey+f就會彈出搜索窗口。

winkey+r:

在我們的文章中，你經(jīng)常會看到這樣的操作提示:“點擊‘開始→運行’，打開‘運行’對話框……”。其實，還有一個更簡單的辦法，就是按winkey+r！

alt+tab:

如果打開的窗口太多，這個組合鍵就非常有用了，它可以在一個窗口中顯示當(dāng)前打開的所有窗口的名稱和圖標(biāo)●，選中自己希望要打開的窗口，松開這個組合鍵就可以了。而alt+tab+shift鍵則可以反向顯示當(dāng)前打開的窗口。

winkey+e:

當(dāng)你需要打開資源管理器找文件的時候，這個快捷鍵會讓你感覺非常“爽”！再也不用騰出一只手去摸鼠標(biāo)了！

小提示:

winkey指的是鍵盤上刻有windows徽標(biāo)的鍵●。winkey主要出現(xiàn)在104鍵和107鍵的鍵盤中。104鍵盤又稱win95鍵盤，這種鍵盤在原來101鍵盤的左右兩邊、ctrl和alt鍵之間增加了兩個windwos鍵和一個屬性關(guān)聯(lián)鍵。107鍵盤又稱為win98鍵盤，比104鍵多了睡眠、喚醒、開機等電源管理鍵，這3個鍵大部分位于鍵盤的右上方。

再補充點

F1顯示當(dāng)前程序或者windows的幫助內(nèi)容。

F2當(dāng)你選中一個文件的話，這意味著“重命名”

F3當(dāng)你在桌面上的時候是打開“查找：所有文件”對話框

F10或ALT激活當(dāng)前程序的菜單欄

windows鍵或CTRL+ESC打開開始菜單

CTRL+ALT+DELETE在win9x中打開關(guān)閉程序?qū)υ捒?/p>

DELETE刪除被選擇的選擇項目，如果是文件，將被放入回收站

SHIFT+DELETE刪除被選擇的選擇項目，如果是文件，將被直接刪除而不是

放入回收站

CTRL+N新建一個新的文件

CTRL+O打開“打開文件”對話框

CTRL+P打開“打印”對話框

CTRL+S保存當(dāng)前操作的文件

CTRL+X剪切被選擇的項目到剪貼板

CTRL+INSERT或CTRL+C復(fù)制被選擇的項目到剪貼板

SHIFT+INSERT或CTRL+V粘貼剪貼板中的內(nèi)容到當(dāng)前位置

ALT+BACKSPACE或CTRL+Z撤銷上一步的操作

ALT+SHIFT+BACKSPACE重做上一步被撤銷的操作

Windows鍵+D：最小化或恢復(fù)windows窗口

Windows鍵+U：打開“輔助工具管理器”

Windows鍵+CTRL+M重新將恢復(fù)上一項操作前窗口的大小和位置

Windows鍵+E打開資源管理器

Windows鍵+F打開“查找：所有文件”對話框

Windows鍵+R打開“運行”對話框

Windows鍵+BREAK打開“系統(tǒng)屬性”對話框

Windows鍵+CTRL+F打開“查找：計算機”對話框

SHIFT+F10或鼠標(biāo)右擊打開當(dāng)前活動項目的快捷菜單

SHIFT在放入CD的時候按下不放，可以跳過自動播放CD。在打開wo

rd的時候按下不放，可以跳過自啟動的宏

ALT+F4關(guān)閉當(dāng)前應(yīng)用程序

ALT+SPACEBAR打開程序最左上角的菜單

ALT+TAB切換當(dāng)前程序

ALT+ESC切換當(dāng)前程序

ALT+ENTER將windows下運行的MSDOS窗口在窗口和全屏幕狀態(tài)間切換

PRINTSCREEN將當(dāng)前屏幕以圖象方式拷貝到剪貼板

ALT+PRINTSCREEN將當(dāng)前活動程序窗口以圖象方式拷貝到剪貼板

CTRL+F4關(guān)閉當(dāng)前應(yīng)用程序中的當(dāng)前文本（如word中）

CTRL+F6切換到當(dāng)前應(yīng)用程序中的下一個文本（加shift可以跳到前

一個窗口）

在IE中：

ALT+RIGHTARROW顯示前一頁（前進鍵）

ALT+LEFTARROW顯示后一頁（后退鍵）

CTRL+TAB在頁面上的各框架中切換（加shift反向）

F5刷新

CTRL+F5強行刷新1.打開“我的電腦”-“工具”-“文件夾選項”-“查看”-在“顯示所有文件和文件夾”選項前打勾-“確定”

2.刪除以下文件夾中的內(nèi)容：

x:\DocumentsandSettings\用戶名\Cookies\下的所有文件(保留index文件)

x:\DocumentsandSettings\用戶名\LocalSettings\Temp\下的所有文件(用戶臨時文件)

x:\DocumentsandSettings\用戶名\LocalSettings\TemporaryInternetFiles\下的所有文件(頁面文件)

x:\DocumentsandSettings\用戶名\LocalSettings\History\下的所有文件(歷史紀錄)

x:\DocumentsandSettings\用戶名\Recent\下的所有文件(最近瀏覽文件的快捷方式)

x:\WINDOWS\Temp\下的所有文件(臨時文件)

x:\WINDOWS\ServicePackFiles(升級sp1或sp2后的備份文件)

x:\WINDOWS\DriverCache\i386下的壓縮文件(驅(qū)動程序的備份文件)

x:\WINDOWS\SoftwareDistribution\download下的所有文件

3.如果對系統(tǒng)進行過windoesupdade升級，則刪除以下文件：x:\windows\下以$u...開頭的隱藏文件

4.然后對磁盤進行碎片整理，整理過程中請退出一切正在運行的程序

5.碎片整理后打開“開始”-“程序”-“附件”-“系統(tǒng)工具”-“系統(tǒng)還原”-“創(chuàng)建一個還原點”(最好以當(dāng)時的日期作為還原點的名字)

6.打開“我的電腦”-右鍵點系統(tǒng)盤-“屬性”-“磁盤清理”-“其他選項”-單擊系統(tǒng)還原一欄里的“清理”-選擇“是”-ok了

7、在各種軟硬件安裝妥當(dāng)之后，其實XP需要更新文件的時候就很少了。刪除系統(tǒng)備份文件吧：開始→運行→sfc.exe/purgecache近3xxM。(該命令的作用是立即清除"Windows文件保護"文件高速緩存，釋放出其所占據(jù)的空間)

8、刪掉\windows\system32\dllcache下dll檔(減去200——300mb),這是備用的dll檔，只要你已拷貝了安裝文件，完全可以這樣做。

9、XP會自動備份硬件的驅(qū)動程序，但在硬件的驅(qū)動安裝正確后，一般變動硬件的可能性不大，所以也可以考慮將這個備份刪除，文件位于\windows\drivercache\i386目錄下，名稱為driver.cab，你直接將它刪除就可以了，通常這個文件是74M。

10、刪除不用的輸入法：對很多網(wǎng)友來說，WindowsXPt系統(tǒng)自帶的輸入法并不全部都合適自己的使用，比如IMJP8_1日文輸入法、IMKR6_1韓文輸入法這些輸入法，如果用不著，我們可以將其刪除。輸入法位于\windows\ime\文件夾中，全部占用了88M的空間。

11、升級完成發(fā)現(xiàn)windows\多了許多類似$NtUninstallQ311889$這些目錄，都干掉吧，1x-3xM

12、另外，保留著\windows\help目錄下的東西對我來說是一種傷害，呵呵。。。都干掉！

13、關(guān)閉系統(tǒng)還原：系統(tǒng)還原功能使用的時間一長，就會占用大量的硬盤空間。因此有必要對其進行手工設(shè)置，以減少硬盤占用量。打開"系統(tǒng)屬性"對話框，選擇"系統(tǒng)還原"選項，選擇"在所有驅(qū)動器上關(guān)閉系統(tǒng)還原"復(fù)選框以關(guān)閉系統(tǒng)還原。也可僅對系統(tǒng)所在的磁盤或分區(qū)設(shè)置還原。先選擇系統(tǒng)所在的分區(qū)，單擊"配置"按鈕，在彈出的對話框中取消"關(guān)閉這個驅(qū)動器的系統(tǒng)還原"選項，并可設(shè)置用于系統(tǒng)還原的磁盤空間大小。

14、休眠功能會占用不少的硬盤空間，如果使用得少不妨將共關(guān)閉，關(guān)閉的方法是的：打開"控制面板"，雙擊"電源選項"，在彈出的"電源選項屬性"對話框中選擇"休眠"選項卡，取消"啟用休眠"復(fù)選框。

15、卸載不常用組件：XP默認給操作系統(tǒng)安裝了一些系統(tǒng)組件，而這些組件有很大一部分是你根本不可能用到的，可以在"添加/刪除Windows組件"中將它們卸載。但其中有一些組件XP默認是隱藏的，在"添加/刪除Windows組件"中找不到它們，這時可以這樣操作：用記事本打開\windows\inf\sysoc.inf這個文件，用查找/替換功能把文件中的"hide"字符全部替換為空。這樣，就把所有組件的隱藏屬性都去掉了，存盤退出后再運行"添加-刪除程序"，就會看見多出不少你原來看不見的選項，把其中那些你用不到的組件刪掉（記住存盤的時候要保存為sysoc.inf，而不是默認的sysoc.txt），如Internat信使服務(wù)、傳真服務(wù)、Windowsmessenger，碼表等，大約可騰出近50MB的空間。

16、清除系統(tǒng)臨時文件：系統(tǒng)的臨時文件一般存放在兩個位置中：一個Windows安裝目錄下的Temp文件夾；另一個是x:\DocumentsandSettings"用戶名"\LocalSettings\Temp文件夾(Y:是系統(tǒng)所在的分區(qū))。這兩個位置的文件均可以直接刪除。

17、清除Internet臨時文件：定期刪除上網(wǎng)時產(chǎn)生的大量Internet臨時文件，將節(jié)省大量的硬盤空間。打開IE瀏覽器，從"工具"菜單中選擇"Internet選項"，在彈出的對話框中選擇"常規(guī)"選項卡，在"Internet臨時文件"欄中單擊"刪除文件"按鈕，并在彈出"刪除文件"對話框，選中"刪除所有脫機內(nèi)容"復(fù)選框，單擊"確定"按鈕。

18、清除預(yù)讀文件：WindowsXP的預(yù)讀設(shè)置雖然可以提高系統(tǒng)速度，但是使用一段時間后，預(yù)讀文件夾里的文件數(shù)量會變得相當(dāng)龐大，導(dǎo)致系統(tǒng)搜索花費的時間變長。而且有些應(yīng)用程序會產(chǎn)生死鏈接文件，更加重了系統(tǒng)搜索的負擔(dān)。所以，應(yīng)該定期刪除這些預(yù)讀文件。預(yù)計文件存放在WindowsXP系統(tǒng)文件夾的Prefetch文件夾中，該文件夾下的所有文件均可刪除。

19、壓縮NTFS驅(qū)動器、文件或文件夾：如果你的硬盤采用的是NTFS文件系統(tǒng)，空間實在緊張，還可以考慮啟用NTFS的壓縮功能。右擊要壓縮的驅(qū)動器－"屬性"－"常規(guī)