Scratch测控传感器的研发与创意应用

本书以Scratch为教学语言，介绍了如何将计算机的键盘、鼠标、话筒、摄像头作为传感器研究艺术、科学和工程领域的问题，并将研究结论撰写成研究论文。在程序设计上，本书从零起点开始，涉及Scratch 2.0和Scratch 1.4常见的程序结构和算法； 在硬件上，本书深入浅出地从原理层面上介绍了各种计算机外部设备的获取信息的原理； 在学科定位上，本书以信息技术学科为核心，将传感器作为实现“测量—控制”的关键，体现了信息技术中信息的获取、存储、分析、表达的全过程，并且涉及与信息技术相关的其他学科； 在教学上，本书既适合大班教学，又适合学生自学。本书由从免费硬件到付费硬件、从简单程序到复杂算法、从艺术到研究再到工程、从学习别人的案例到自己研发测控传感器的应用案例4条主线出发，比较系统地介绍了研究性学习所需要的编程能力和数据分析方法，比较全面地涉及了“科学、技术、工程和数学”领域(STEM教育)的相关内容。

本书面向Scratch入门的师生以及课程研究人员，既可作为中、小学相关课程教材，也可作为青少年科技创新活动的参考用书。

第1章Scratch语言基础知识

1.1Scratch语言简介

1.2第一个Scratch 2.0程序

1.2.1注册Scratch账号

1.2.2使用帮助菜单完成第一个Scratch程序

1.3Scratch 1.4和Scratch 2.0的区别

1.4开始使用Scratch网站

1.4.1评论他人作品

1.4.2管理个人信息

1.4.3管理作品集

1.4.4浏览作品

1.4.5好友管理

1.5动画基础

1.5.1跳舞的螃蟹

1.5.2派对舞会

1.5.3致意贺卡

1.6游戏基础

1.6.1变装游戏

1.6.2捉迷藏

1.6.3初级迷宫

1.6.4初级乒乓球

1.7用Scratch语言撰写一个研究报告

第2章计算机标准配置传感器的应用和改装

2.1按键速度的研究——第一个研究型程序

2.1.1硬件准备

2.1.2搭建程序

2.1.3进行实验

2.1.4数据处理

2.1.5评价反思

2.2用键盘组成的乐队

2.2.1硬件准备

2.2.2搭建程序

2.2.3实际应用

2.2.4评价反思

2.3拆掉键盘——楼梯钢琴

2.3.1硬件准备

2.3.2搭建程序

2.3.3实际应用

2.4用鼠标左键改装的报警器

2.4.1硬件准备

2.4.2搭建程序

2.4.3实际应用

2.4.4评价反思

2.5用鼠标滚轮改装的曲线测量仪

2.5.1硬件准备

2.5.2搭建程序

2.5.3实验与数据处理

2.5.4评价反思

2.6用鼠标制作画图板

2.6.1搭建程序

2.6.2评价反思

2.7用鼠标模拟触摸屏功能

2.7.1功能分析

2.7.2搭建程序

2.7.3评价反思

2.8用麦克风音量值控制的闯关游戏

2.8.1游戏设计

2.8.2程序搭建

2.8.3游戏体验与改进

2.8.4评价反思

2.9用耳机线实现双机通信

2.9.1硬件准备

2.9.2搭建程序

2.9.3实际应用

2.9.4评价反思

2.10改造麦克风——计数器的实现

2.10.1实现原理

2.10.2硬件改造

2.10.3程序编写

2.10.4改进提高

2.11用摄像头制作逐帧动画

2.11.1硬件准备

2.11.2获取图像

2.11.3用摄像头拍摄逐帧动画

2.11.4摄像头连续拍照的间隔时间研究

2.12使用摄像头研究单摆的运动

2.12.1实验装置

2.12.2获取单摆的运动图像

2.12.3用图章技巧生成位置—时间图像

2.13用视频分析法研究人的步行姿态

2.14用图像识别的方法分析运动轨迹

2.15用颜色识别的方法识别数字

2.15.1获取数字图像的并集

2.15.2获取颜色识别的算法

2.15.3将图片识别为数字

2.16在Scratch2.0下用摄像头制作体感游戏

2.16.1摄像头部分的核心代码

2.16.2我的第一个摄像头体感游戏

2.16.3让角色跟着手指动

2.16.4评价反思

第3章Scratch测控板的原理及应用

3.1Scratch测控板的常见类型

3.2Scratch测控板入门——传感器的连接

3.3Scratch测控板的二值量的使用

3.3.1投票装置

3.3.2按钮计数器

3.3.3启动装置

3.3.4报警器

3.3.5用4个端口制作方向控制游戏

3.4二值量的组合应用：38译码器

3.4.138译码装置的原理

3.4.2用铜箔制作一个简单的38译码器

3.4.3制作键盘式的38译码器

3.4.4互动效果设计

3.5标定实验入门——滑杆传感器的标定

3.5.1用滑杆传感器玩互动游戏

3.5.2用滑杆传感器制作卡尺

3.5.3确定游标卡尺的分度值

3.6曲线关系的标定初步——光敏黑白扫描仪

3.6.1利用光敏电阻实现灰度识别

3.6.2计算机作为光源的灰度扫描仪

3.6.3改进程序使其拼接效果更好

3.7曲线关系的标定提高——光场的研究

3.7.1探究LED灯的等效功率

3.7.2探究光强与距离的关系——制作一把光尺

3.7.3探究平面光场的光强

3.8曲线关系的直化——用Scratch测控板测电阻

3.8.1实验装置

3.8.2确定稳定的对应关系

3.8.3标定实验

3.8.4曲线的直化

3.8.5检验并修正

3.8.6讨论

3.9如何通过测量实现精确的控制

附录LabplusScratchBox套件说明

参考文献 2100433B

Scratch测控传感器的研发与创意应用

作者：吴俊杰、梁森山

定价：50元

印次：1-4

ISBN：9787302372479

出版日期：2014.11.01

印刷日期：2017.09.19

出版社：清华大学出版社

《传感器与测控电路》共有7章，第一章为传感器与测控电路基础，第二章为常用传感器工作原理与应用，第三章为常用传感器实用电路，第四章为单片机接口电路及应用，第五章为智能传感器与数据采集，第六章为测控电路的抗干扰措施，第七章为汽车发动机测控系统实例。

《传感器与测控电路》可作为从事测控技术和自动化工作的工程技术人员的参考书，亦可作为自动化专业本科生的教学参考书。

第一章 传感器与测控电路基础

第一节 传感器与测控电路的基本概念

一、测控技术的定义

二、测控与转换系统的结构

三、测控与转换技术的任务

四、测控技术的发展方向

第二节 传感器与传感器技术的发展

一、传感器

二、传感器的组成

三、传感器的作用与地位

四、传感器的分类和选用

五、传感器技术的发展

第三节 传感器的特性

一、静态特性

二、动态特性

第四节 测量与仪器仪表知识

一、测量基本知识

二、测量方法与分类

三、测量仪表及其特性

四、智能仪器

五、虚拟仪器技术

第二章 常用传感器工作原理与应用

第一节 电阻式传感器

一、电位器式电阻传感器

二、应变式电阻传感器

三、测量电路

第二节 电感式传感器

一、自感式传感器

二、差动变压器

第三节 电容式传感器

一、电容式传感器的原理及结构形式

二、电容式传感器的主要特性

三、电容式传感器的测量电路

第四节 光电式传感器

一、光电效应

二、光电变换元件

第五节 热电式传感器

一、热电偶

二、热电阻

三、热敏电阻

第六节 霍尔传感器

一、霍尔元件的基本工作原理

二、霍尔片的材料和主要参数

三、霍尔片不等位电势及温度误差的补偿

四、传感器的应用

第七节 智能传感器

一、智能传感器的构成及特点

二、智能传感器的应用

第八节 传感器在汽车检测中的应用

一、可变电阻式液位传感器的应用

二、可调电感式溢流环位置传感器的应用

三、光电式传感器

四、热敏电阻式温度传感器的应用

五、氧传感器的应用

六、霍尔式曲轴位置传感器

第三章 常用传感器实用电路

第一节 RLC传感器实用电路

一、由电阻应变式压力传感器构成的电子秤电路

二、差动变压器的实用电路

三、交流水位检测器

四、电容式液位传感器制作的自动抽水系统电路

第二节 光电式传感器实用电路

一、火焰探测报警器

二、光电式纬线探测器

三、燃气器具中的脉冲点火控制器

四、声光控照明开关电路

五、用光敏三极管的声光控节能灯开关电路

六、光耦合可逆计数器电路

第三节 热电式传感器实用电路

一、模拟输出集成温度传感器

二、使用AD693的铂电阻温度传感器

三、铂电阻温度测控仪电路

四、电热饮水器温度控制电路

五、汽车空调温度控制器电路

第四节 霍尔式传感器实用电路

一、霍尔转速计电路

二、霍尔式汽车点火电路

三、位置检测

第五节 压电式传感器实用电路

一、压电式微型料位传感器及其应用电路

二、压电式力传感器在电子气压表中的应用

三、大气压力测量仪电路

第六节 半导体传感器实用电路

一、抽油烟机自动启动及报警装置

二、防止司机酗酒开车控制器

三、便携矿井瓦斯超限报警器

四、空气污染程度监测仪

五、湿敏电容湿度/电压转换电路

六、房间湿度控制电路

七、汽车后玻璃自动去湿电路

第四章 单片机接口电路及应用

第一节 单片机接口技术概述

一、单片机接口电路分类及特点

二、单片机接口电路设计原则

第二节 单片机测量系统的输入接口

一、前向通道概述

二、模拟输入通道接口技术

三、A/D转换器接口技术

四、V/F转换器接口技术

五、数字输入通道接口技术

第三节 单片机在测量系统中的应用

一、单片机在温度测量系统中的应用

二、单片机在数据采集系统中的应用

第五章 智能传感器与数据采集

第一节 智能传感器的特点和发展趋势

一、智能传感器的特点

二、智能传感器的发展趋势

三、集成智能传感器

第二节 单总线智能温度传感器的原理与应用

一、DS18B20型智能温度传感器的工作原理

二、基于DS18B20构成的单片机温控系统

第三节 高精度单片数据采集系统

一、AD霤824的性能特点

二、AD霤824的结构及工作原理

三、AD霤824在智能传感器中的应用

第四节 智能传感器总线接口技术

一、USB总线接口

二、I2C总线接口

三、HART协议简介

第六章 测控电路的抗干扰措施

第一节 干扰的类型及产生

一、干扰的类型

二、干扰的产生

三、信噪比和干扰叠加

第二节 抗干扰的措施

一、屏蔽

二、杂散电磁场干扰及其抑制

三、电网高频干扰及其抑制

四、测量电路中的自激及其消除

五、接地技术

六、隔离

七、滤波

八、平衡电路

九、器件内部噪声解决方法

十、外界干扰的解决方法

第七章 汽车发动机测控系统实例

第一节 发动机数据采集系统的硬件结构

一、传感器电路

二、信号调理电路

三、滤波电路

四、速度传感器及其信号处理电路

五、CPU处理系统

六、数据传输系统

第二节 发动机数据采集系统的软件系统

一、系统要求及特点

二、总体程序及中断程序流程

第三节 系统测试及检验

一、采样频率检验

二、一致性检验

三、发动机转速采集检验

四、系统可靠性检验

参考文献2100433B

《建施砼配与测控技能提质创新的应用》简称《砼臻集》，主要介绍的是建设工程项目组织实施过程中企业的科技创新与管理创新。