加速度
======================================

加速度传感器能够测量由于重力引起的加速度，传感器在加速过程中，通过对质量块所受惯性力的测量，利用牛顿第二定律获得加速度值。掌控板上的加速度计可测量加速度，测量范围为 -2g 到 +2g 之间。

掌控板的测量沿3个轴，每个轴的测量值是正数或负数，正轴越趋近重力加速度方向，其数值往正数方向增加，反之往负数方向减小，当读数为 0 时，表示沿着该特定轴“水平”放置。

* X - 向前和向后倾斜。
* Y - 向左和向右倾斜。
* Z - 上下翻转。


使用前，导入mpython模块::

    from mpython import *

获取X、Y、Z三轴的加速度::

    x1 = accelerometer.get_x()
    y1 = accelerometer.get_y()
    z1 = accelerometer.get_z()

.. Note::

    通过 accelerometer.get_x() 获取3轴加速度。获取3轴加速度获取方法分别为 ``get_x()`` 、``get_y()`` 、``get_z()`` 。
    每个轴的测量值根据方向是正数或负数，表示以克为单位的值。

您可以尝试掌控板按以下放置，观察3轴数据:

* 平放桌面       --(0,0,-1)
* 翻转平放桌面   --(0,0,1)
* 掌控板下板边直立与桌面 --(1,0,0) 
* 掌控板左板边直立与桌面 --(0,1,0) 

.. Note::

    发现什么规律没有？当重力加速度与加速度轴方向一致时，即等于1g的地球重力加速度。正方向为+1g，反方向为-1g。
    假如您猛烈地摇动掌控板，您会看到加速度达到±2g，那是因为这个加速度计的最大测量值为±2g。


水平球
++++++++++++++

当检测到掌控板在X轴和Y轴方向倾斜时（范围-1g 至+1g），将X轴、Y轴的偏移值也就是加速度值（范围-1至1）分别映射在以设定的中心点为原点的X坐标上的Y坐标（范围32至-32）、X坐标（范围-64至64）上::

    if y<=1 and y>=-1:
        offsetX=int(numberMap(y,1,-1,-64,64))
    if x<=1 and x>=-1:
        offsetY=int(numberMap(x,1,-1,32,-32))

.. Note::

    numberMap(inputNum, bMin, bMax, cMin, cMax) 是映射函数，``inputNum`` 为需要映射的变量，``bMin`` 为需要映射的最小值，``bMax`` 为需要映射的最大值，``cMin`` 为映射的最小值，``cMax`` 为映射的最大值。

水平球在X、Y坐标上的移动：水平球在坐标上的移动 = 中心点位置 + 加速度的偏移值::

    move_x=Center_x+offsetX
    move_y=Center_y+offsetY 

如果水平球移动到中心位置，则亮绿灯，否则不亮灯::

    if offsetX==0 and offsetY==0:
        rgb.fill((0,10,0))          #水平球在中心位置亮绿灯，亮度为10
        rgb.write()
    else:
        rgb.fill((0,0,0))           #水平球不在中心位置灭灯
        rgb.write()



计算掌控板倾斜的角度
++++++++++++++++++++++++++++

.. literalinclude:: /_static/products/mpython-s3/_static/examples/accelerometer/degrees.py
    :caption: 通过测量由于重力引起的加速度，可以计算出设备相对于水平面的倾斜角
    :linenos:


使用前，导入mpython模块和math模块中acos函数、degrees函数::

    from mpython import *
    from math import acos,degrees
  
获取X轴的加速度::

    x = accelerometer.get_x()

假设掌控板参考水平面为桌面，掌控板倾斜过程中，Y轴与桌面是平行，其夹角不变（一直是0度），发生变化的是X轴与桌面的夹角以及Z轴与桌面的夹角，而且桌面与X轴Z轴夹角变化度数是一样的。为了方便分析，我们从Y轴的方向俯看下去，那么这个问题就会简化成只有X轴和Z轴的二维关系。假设某一时刻掌控板处于如下状态：

.. image:: /_static/products/mpython-s3/_static/image/tutorials/xgraph.png
    :align: center


在这个图中，Y轴已经简化和坐标系的原点O重合在了一起。我们来看看如何计算出掌控板的倾斜角，也就是与桌面的夹角a。g是重力加速度，gx、gz分别是g在X轴和Z轴的分量。

|   由于重力加速度是垂直于水平面的，得到：
|   角a+角b=90度
|   X轴与Y轴是垂直关系，得到：
|   角c+角b=90度
|   因此：
|   角a=角c

根据反余弦定理，计算角b的弧度值::

    rad_x=acos(x)

计算夹角的角度，即角a=角c=90度-角b::

    deg_x=90-degrees(rad_x)

.. Note::

    * acos() 函数为返回反余弦弧度值。
    * degrees() 函数为将弧度转换为角度。