掌控板入门教程！必看！！！

第1课掌控板新用户必看

一、掌控板介绍

掌控板是一块MicroPython微控制器板，也称开源硬件主控板。它板载ESP-WROOM-32双核芯片，支持WiFi和蓝牙双模通信。板上集成1.3英寸OLED显示屏、加速度传感器、地磁传感器、声音传感器（麦克风）、光线传感器、蜂鸣器、2个物理按键（A/B）、6个触摸按键（PYTHON）。除此外，还有一个阻性输入接口，方便接入各种阻性传感器。

掌控板编写的程序，可以在仅256k的代码空间和16k的RAM内运行。另外，掌控板可以与普通Python兼容，以便轻松地将代码从桌面传输到微控制器或嵌入式系统。

二、掌控板功能推介

掌控板内集成了基本的传感器，OLED显示屏可以显示文字、数字、图案等。可以通过图形化编程或代码编程，结合按钮、声音、光线等传感器完成很多项目。掌控板还可以通过扩展板连接各种传感器，实现100+种玩法，是学校老师开展创新课程的好帮手。正因为掌控板上有众多的传感器与控制器，以及蓝牙、wifi等的通讯模块，它可用于学习编程、智造万物、学习物联网及人工智能等。

三、编程软件的下载

mPython编程软件是一款用于对掌控板编写程序的应用，它是一款能学习硬件编程和python编程的软件，专为编程教育和信息技术课程而生。 mpython集成三种编程模式，分别是：硬件编程模式、Python模式、Jupyter模式，满足小、初、高各学龄阶段对图形化编程和代码编程的学习需求。

mpython软件下载与安装的流程如下：
1. 在浏览器中输入下载地址：https://www.labplus.cn/software
2. 根据电脑的系统配置，选择到合适版本的软件进行下载：

3. 根据安装向导一步步进行安装，注意安装过程中需要跟随指引安装驱动。

4. 显示安装成功后，将驱动界面关闭即可。

在安装过程中，如果串口识别的驱动没有安装成功，将无法连接到掌控板此时需要手动安装，安装的路径在mpython软件安装位置中，系统为64位的安装标注64的安装包，32位安装标注86的安装包。
例如：D:\mpython\resources\drivers\CP210x_Windows_Drivers

四、软件界面的介绍

mpython软件可以分为菜单栏、脚本区、编程区、仿真探究区和控制台。

1.菜单栏

① 模式切换
包括编程模式的切换，可切换为python模式与Jupyter模式。

② 文件
包括文件的新建、文件的打开、文件的保存与掌控板文件。

点击“保存本地”即可将程序保存在本地电脑上。文件的保存有两种模式，分别是图形化的mxml模式与代码的py模式，需要注意的是，保存成图形化模式时可以将指令转换为代码，但保存成代码模式无法转换为图形化。

③ 教程
教程中包含了软件基本使用的视频介绍、软硬件使用的帮助文档、在线论坛、精品课程与示例程序。在示例程序中，只要点击案例，就能将程序一键加载到编程区。

④ 普通/教学切换
硬件编程的普通模式，是编写图形化指令，通过切换为教学模式，可以看到图形化指令与代码指令的对照。注意，教学模式下的代码不可编辑。

另外，点击菜单栏右侧的“代码”按钮，即可完全切换到硬件编程的代码模式，此时的代码是可编辑的状态（注意，在代码模式编辑完后，切换回图形化会丢失编辑的代码指令）。

⑤ 登录账号
登录mpython云端，即可将代码保存至云端，可私密保存也可开源分享。另外，点击云端的代码库可以查看其他用户上传的程序代码，也可以一键加载程序。

2.脚本区

脚本区的模块可以分为掌控板指令区、编程基本语法区、高级语法与拓展区。

3.编程区

可以将脚本区的指令拖动到编程区进行编程，刷入掌控板后实现智能应用。

在编写图形化指令的过程中，删除指令可以通过拖回脚本区、拖到垃圾桶（点击垃圾桶还可以找回）、点击键盘的删除键来实现。

4.仿真探究区

在仿真区可以通过编写指令，模仿部分掌控板的功能；在探究区可以将数据（掌控版数据）一图表的形式呈现出来。

5.控制台

可以在控制台看到程序刷入的进度、程序报错信息等。连接上掌控板后，可通过单击“中断”和“重置”按钮，来中断程序的运行与程序的重新启动。

第2课软硬件的连接与使用

第2课软硬件的连接与使用

一、掌控板连接到电脑

将掌控板连接到电脑上，才能给掌控板编写程序。掌控板连接电脑的具体方法是：
1. 用USB线一头接入掌控板，另一头接入电脑端；

2. 正确识别后，在mPython软件的主界面，“未连接”处会变为已连接，即可正常使用。

如果掌控板与电脑连接后，无法识别掌控板，那么就需要检查在安装软件时是否安装了掌控板的驱动。具体操作方法见：https://www.labplus.cn/posts/616ff8ffb66aa763232a2129

二、固件的下载

掌控板可以看成是一个微型的计算机，它是一个硬件，要想实现某些功能，还需要具备一定的系统文件，所以在初次使用掌控板时，需要给它烧录最新的文件系统，以便同步一些最新的功能。
给掌控板烧录固件的方法是：
1. 掌控板与电脑连接后，打开mpython软件，点击右上角的设置按钮，选择烧录固件；

2. 选择一个最新的掌控板固件，点击确定，即可开始给掌控板烧录文件系统（烧录过程持续大概60s）。

3. 烧录固件成功后，控制台会反馈烧录成功的信息，同时掌控板上也会显示最新的固件日期。

除了可以从软件中直接烧录固件，也可以手动烧录固件，手动烧录固件的方法是：
① 从掌控板固件发布中下载固件到iben，掌控板固件发布的链接为：
https://mpython.readthedocs.io/zh/master/release.html#release
② 打开mpython软件，点击右上角的设置—烧录固件，在自定义固件中选择固件文件进行烧录即可。

三、程序的刷入与运行

在软件的编程区编写完程序后，程序运行有两种方式，一种是“刷入程序”，是指将编写的程序文件刷入到掌控板中（此时可以在掌控板的文件中找到编写好的程序文件），即便掌控板与电脑断开连接，只要给掌控板供电，掌控板依旧可以运行程序；另一种是“运行程序”，是指掌控板与电脑通过USB连接的状态下，将程序文件通过串口进行传输，一旦掌控板与电脑断开连接，程序将无法运行（掌控板中没有程序文件）。

将程序刷入到掌控板中时，软件中会显示刷入程序的进度，当程序刷入成功时，控制台会反馈信息。

第3课显示文字与图片

一、认识OLED显示屏

掌控板板载1.3英寸OLED显示屏，分辨率为128x64，可显示文字也可显示图片。OLED屏幕上有坐标系，坐标原点（0，0）为OLED左上角的顶点，水平的正方向向右，数值逐渐递增，范围是0~127，竖直的正方向向下，范围是0~63，可通过调整坐标来改变显示文字或图片的位置。

二、OLED显示屏显示文字

1. 在mpython软件的“显示”模块中找到显示文本的指令，有两种编写方式，分别是行显示与坐标显示。如下图所示。

2. OLED显示文字或图片主要由两条指令来控制，分别是“OLED显示（内容）”与“OLED显示生效”的指令，另外在使用过程中也常常会在指令的最前端加入“OLED清空”的指令，来去除屏幕上多余的内容。以行显示为例，显示文本的程序指令如下图所示。

3. 点击软件中的刷入按钮，将行显示的程序刷入到掌控板中，效果如图所示。

4. 用坐标来显示文本时，需要注意，文本也有坐标原点，汉字的字体高度约为16像素点，宽度约为12像素点，可以将文本看成一个长方形，文本的坐标原点（0，0）也是在文本的左上角。所以通过坐标来调整文字的位置时，实际调整的是文本左上角的顶点位置。

用坐标将文本调整至OLED显示屏的中央位置，可以通过调整或计算x、y坐标来实现。具体的程序及刷入掌控板后的效果如图所示。

三、OLED显示屏显示图片

1. 在mpython软件的“显示”模块中找到显示图片的指令，如下图所示。

2. 点击图片中的复选框，可以看到掌控板内置的众多图片。

3. 与显示文本的指令相同，OLED显示图片也需要“OLED显示生效”的指令，最好也要加上“OLED清空”的指令，将之前的内容清空掉，OLED显示图片的指令如下图所示。

4. 将程序刷入到掌控板中，效果如下图所示。

第4课生活中的按键开关

第4课生活中的按键开关

生活中有形形色色的按键开关，如按压按键、触摸按键等，它们可以控制电子设备的开启和关闭，例如按压按键可以控制灯的开关，触摸按键可以控制电子产品的屏幕切换显示不同的内容等等。按键的应用场景多种多样，你会用按键来做什么呢?

一、A、B按键

1. 在掌控板上部边沿有按压式A、B两个按键，可作为一些功能的开关或触发装置。

2. 按键控制OLED 显示
① 在“输入”模块中，拖出以下指令，下拉键可以选择A键还是B键。

② 在“显示”指令中拖出绘制进度条的指令。

③ 当按键A被按下时，OLED 显示进度条，当B键被按下时，清空OLED 屏，参考程序如下：

④ 另一种写程序方式如下。两种方式展现的效果是一样的，根据需求进行选择。

二、触摸按键

1. 在掌控板正面金手指处拓展6个触摸按键，依次P、Y、T、H、O、N，可监测是否被触摸。

2. 触摸切换显示内容
① 在“输入”模块中，拖出以下指令，下拉可以选择P、Y、T、H、O、N键。

② 触摸不同的触摸按键，显示不同的文字，参考程序如下。触摸按键的使用方式与A、B按键类似。

③ 另一种写程序的方式如下。

④ 表达触摸按键被触摸还有一种形式，即通过触摸键的值来判断，当触摸键被触摸，其数值会变小，趋于0。在“输入”模块中，可拖出以下指令。

⑤ 通过“文本”指令打印触摸键的值，观察触摸键的值有无被触摸时的变化。在“文本”指令中拖出“打印”指令。

⑥ 将触摸键P的值显示在控制台。

⑦ 例如当P键被触摸，OLED 屏显示文字。

第5课声音检测仪

第5课声音检测仪

你是否想过，如果这个世界上是无声的，会是什么样的呢？在我们的现实生活中，声音无处无在，各种各样的声音为我们的世界增添了一份精彩。声音有大有小，随着科技的进步，如今出现很多可以检测声音大小的设备，我们利用掌控板的声音传感器来制作一个声音检测仪吧！

一、声音传感器

1. 掌控板板载声音传感器（麦克风），可以用其感知周边环境的声音变化，其数值变化范围是0-4095。

2. 获取声音值
① 在“输入”模块中的“声音值”指令，可以获取声音值。

② 掌控板的OLED 显示声音值：

注：OLED 屏支持显示字符串类型的数据，而声音值是数字类型的数据，因此需要用“转为文本”指令将声音值转为字符串。在“文本”指令中拖出“转为文本”指令，把需要转换的数据接在模块后面的缺口中即可。

③ 刷入程序，对着声音传感器说话或者吹气，可观察到声音值的变化。

3.声音检测仪
通过柱状条的进度表示声音值，声音越大，进度条填充得越多。
① 在“显示”指令中拖出绘制柱状条的指令，柱状条可选垂直或水平方向，当进度值为100，则为满进度。

② 由于进度的范围值是0~100，而声音传感器的模拟值范围是0~4095，因此需用到映射，在“数学”指令中拖出映射指令。

③ 将声音值（0~4095）映射给柱状条的进度（0~100）。

③ 柱状条显示声音进度，参考程序如下。

第6课绘图小能手

第6课绘图小能手

光照是我们生活中必不可少的条件，更是植物生长的必要条件。光照有强有弱，虽然我们肉眼可看到光线的变化，但是我们并不能确定光线的具体数值，我们可利用掌控板中的光线传感器采集光线数据并绘制成折线图，通过折线图来直观地了解光线的变化。

一、光线传感器

1. 掌控板板载光线传感器，可以用其感知周边环境的光线变化，其数值变化范围是0-4095，光照越强，光线值越大，反之，光照越弱，光线值越小。

2. 获取光线值并显示在OLED 屏上
① 在“输入”模块中的“光线值”指令，可以获取光线值。

② 由于OLED 屏显示的文字是字符串类型的数据，而光线值是数字类型的数据，因此需要用“转为文本”指令将光线值转为字符串。在“文本”指令中拖出“转为文本”指令，把需要转换的数据接在模块后面的缺口中即可。

③ 为了直观地看到OLED 屏上显示的是光线值，在其数值前面加上文字说明如“光线值：”。在“文本”指令中拖出可输入文本的指令，并输入文字。

④ 将说明文字“光线值”与获取的光线值串连在一起。

⑤ 整合程序，OLED 屏上显示的光线值。

⑥ 刷入程序，拿手电筒照射光线传感器，可观察到光线值的变化。

3. 绘制光线图表
① 在“数学”指令中拖出以下指令，并将文本“line1”改为“采集光线”。

② 在“数学”指令中拖出打印数据到图表的指令。

③ 将打印随机小数改为打印光线值。

④ 当按下按键A，打印光线数据到绘图区，同时OLED 屏显示光线值。

⑤ 当按下按键A，将光线数据重复打印到绘图区，直到按键B按下，停止打印数据。

⑥ 刷入程序，在仿真区单击“绘图”，切换到绘图模式。

⑦ 按下A按键，开始采集光线数据，可以在绘图区看到随着光线的变化而起伏的折线图，按下B按键，则会停止采集光线数据。

第7课随机点名装置

第7课随机点名装置

一、认识三轴加速度传感器

掌控板上集成了三轴加速度传感器，通过传感器可获取自身的运动状态，比如前/后倾斜，左/右倾斜，摇晃，加速，减速，甚至可以用它来检测自由落体运动。

三轴加速度传感器分为X、Y、Z三轴，上下翻转掌控板X轴变化明显，左右翻转掌控板Y轴变化明显，前后翻转掌控板Z轴变化明显。

二、查看不同方向翻转掌控板，三轴加速度值的变化

1. 在“输入”类别拖出一个返回加速度检测值的指令。如下图所示;

2. 点击指令中X后面的倒三角，可切换不同轴加速度返回的检测值；

3. 借助掌控板OLED显示屏查看各个方向加速度的检测值。注意将返回的值转换为文本进行显示；

4. 点击右上角“刷入”，将程序刷入至掌控板运行，观察效果。

三、随机点名装置

随机点名装置就是当掌控板被摇晃时，从大名单中随机抽取一个人名显示出来。
1. 使用列表填写大名单中的所有人名，注意标点符号都需要为英文格式下输入。

2. 选择列表中的随机一项，显示在OLED屏幕上，注意，列表中的项是从0开始计数，列表名称可在“变量”指令区中查找。

3. 点击右上角“刷入”，将程序刷入至掌控板运行，摇晃掌控板，观察效果。

第8课呼吸灯

一、认识RGB灯

掌控板上集成了3盏RGB LED灯，可通过三原色不同亮度组合，构成五彩斑斓的颜色。

RGB灯是在一个物理封装里面，有R（红）、G（绿）、B（蓝）三种颜色的LED灯，这三个灯非常靠近，从远处看可以当作一个三色的发光点。
R、G、B指的是红色(Red)、绿色(Green)、蓝色(Blue)。通过R、G、B三种颜色不同比例的混合，可以覆盖我们视力所能感知的所有颜色，这就是光的三原色原理。

红绿蓝的范围是0~255，代表的是亮度，尝试修改数值并刷入程序：R=255,G=0,B=0,可以看到红色全亮度；R=255,G=255,B=0,可以看到黄色全亮度；R=0,G=0,B=127,可以看到蓝色一半亮度。

二、点亮RGB灯

1. 在“RGB灯”类别拖出一个设置RGB灯颜色的指令。如下图所示；

2. 修改指令中R、G、B后面的三个参数；

3. 点击右上角“刷入”，将程序刷入至掌控板运行，观察效果。

三、呼吸灯

1. 呼吸灯是：灯的亮度由暗逐渐变亮，再由亮逐渐变暗，如此这样循环。使用for循环先实现灯由暗变亮，灯的初始亮度为0，最后亮度为255。注意为了使灯的亮度能取到最亮和最暗即0和255，for循环中的间隔数设置为能整除255的数值；

2. 将for循环中变量的值，赋值给灯的亮度；

3. 再添加一个for循环，实现灯光由亮变暗，再从“循环”中拖住一条for循环指令，修改范围为255到0，并从“变量”中找到新的变量指令，复制给灯的亮度；

4. 添加一直重复指令，将程序刷入掌控板中，查看程序运行效果。

第9课互联网时钟

第9课互联网时钟

一、认识掌控板的联网功能

掌控板的主芯片ESP32自带wifi联网功能，可以通过连接网络获取网络资源。

二、了解全球时区的划分

全球共划分为24个时区。规定英国为中时区即零时区。零时区往东依次为东1—12区；零时区往西依次为西1—12区。当太阳垂直照射零时区时，此时零时区时间为12时，同一时刻往东每隔一个时区时间增加1小时，往西每隔一个时区时间减少1小时。即当零时区是中午12时，此刻东一区为13时即下午1时，西三区则为上午9时。中国以首都北京所在的东八区来定时，所以广播中进行准点校时都会加上“现在是北京时间X点整”。

三、互联网时钟

1. 在“WIFI”类别拖出连接WIFI的指令。如下图所示；

2. 修改指令中Wi-Fi名称和密码（不建议使用苹果手机热点，因为热点会中断）；

3. 使用同步网络时间指令，从中国授时网站上同步对应时区的时间，可点击时区后面的倒三角修改不同的时区；

4. OLED屏幕上显示返回的时间信息；

5. 增加重复执行，将程序刷入掌控板中，查看效果。

第10课小小音乐家

电子琴是一种电子键盘乐器，它体积小巧，不受演出场地、环境限制，受到各类音乐爱好者的喜爱。今天我们使用掌控板制作一个多功能的电子琴，既能弹奏音乐，又能播放完整的歌曲，一起来学习吧。

一、认识蜂鸣器

1. 掌控板上有一个无源蜂鸣器，用不同频率的方波驱动，可以发出不同频率的声音。进而可以做出“哆来咪发索拉西”的效果。

二、蜂鸣器相关指令

1. 播放音符指令

该指令可设置播放特定音符，指令下拉列表中给出了对应钢琴键C3~B5的音符以及常用的音乐节拍。如果使用的是掌控板板载蜂鸣器，引脚使用默认即可。

该指令是设定一个音符列表，依次播放列表里的音符。

2. 播放音调指令

播放特定频率的音调，可选择对应钢琴键C3~B5的音调。第一条指令持续播放音调，第二条指令可设定播放时长，播放完后即停止。

该指令是设定一个频率范围，然后频率按照一定步长增加，蜂鸣器播放这一系列频率的音调。实现一段频率逐渐上升的声音效果。

3. 播放音乐指令

这两条指令都是播放音乐，只播放一次。不同点在于：第一条指令运行的同时，程序直接往下运行。而第二条指令只有整首音乐播放完毕，程序才会继续往下执行。

这条指令也是用来播放音乐，不过有更多参数可以设置，使用起来更加灵活。这两个参数的具体功能如下面表格所示：

三、小小音乐家

1. 简谱基础知识

以上面的《欢乐颂》简谱为例，我们来了解一下简谱的基本概念。
调号：调号是用以确定歌曲、乐曲音高的符号。调号写在简谱的左上方。它表示该曲应该用哪个“调”来演唱或演奏。不同的调用不同的调号标记，如调号1=C，表示这是一首用C调演奏的曲子，即Do=C。如果是C调，那么简谱和音名的对应关系如下：

拍号：拍号就是节拍记号，用分数的形式来标记，通常写在简谱首页左上角调号之后。如《欢乐颂》简谱拍号为4/4.。拍号的读法是先读分母，再读分子，分母表示以几分音符为一拍，分子表示每一小节有几拍。
音符：音符是记录音的高低、长短的符号，在简谱中用阿拉伯数字1、2、3、4、5、6、7来表示。音符之间通过一定的节奏、节拍组织起来，便构成了一段具有音乐形象的旋律。音符写法和节拍的对应关系如下。

小节、小节线：音乐按照一定的规律组成的最小的节拍组织就是小节，这个有规律的节拍组织依次循环往复组成一首乐曲。在两个小节之间的竖线叫小节线。

2. 编写自定义歌曲

我们下面根据这个较为简单的《小星星》简谱，将其编写为曲子播放出来。
可以看到这个曲子为C调。拍号为2/4拍，即以4分音符为一拍，每小节为两拍。例如第一个音符1是一个四分音符，唱一拍，第7个音符5后面有延时线，是一个二分音符，唱2拍。
那么前面14个音符就可以编写为如下的程序，后面的音乐也按同样的方法编写即可。