micro:bit 桌面方向记忆器：记录朝向，用左右箭头找回原方向

micro:bit 桌面方向记忆器：记录朝向，用左右箭头找回原方向教程示意图

适用场景

把 micro:bit 平放在桌面上，选定一个朝向后按 A 键记录。随后转动板子，屏幕会提示向左或向右转，接近记录方向时显示对勾。按 B 键可以查看当前朝向与目标之间的角度误差。它适合课堂演示、桌面方向小游戏以及学习环形数值处理。

这个项目利用板载电子罗盘，不需要外接传感器，适用于支持 MicroPython 罗盘接口的 micro:bit。它是教学小工具，不能用于道路导航、救援或任何依赖精确方向保证安全的活动。

原理

罗盘根据磁场得到方位角，磁北附近为零度，顺时针方向角度增加。直接用目标角减当前角会在零度附近出错：目标为 5 度、当前为 355 度时，直接相减得到负 350 度，但较短转动方向其实只需顺时针约 10 度。

程序先把差值平移 180 度，再对 360 取余，最后减去 180，得到负 180 到小于正 180 度的最短角度差。正值提示顺时针，也就是从上方看向右转；负值提示逆时针向左转。恰好相差 180 度时两个方向一样近，程序按计算结果选择左转。

目标附近设置正负 12 度容差，避免微小波动导致始终难以对准。这个范围只是小游戏的判断条件，不代表传感器具有相同的测量精度。

准备工作

准备 micro:bit、支持数据传输的 USB 线和官方 Python 编辑器。板子放在干燥、非导电的桌面上，远离扬声器、磁性工具、带磁吸结构的支架和大块金属。USB 线要有足够余量，不能拉扯板子或妨碍旋转。

在板子的 USB 接口一端贴一个纸质方向标记，后面始终以这一端作为朝向参考。程序启动时会进行罗盘校准，按照屏幕提示倾斜板子完成灯点图案。校准结束后再平放使用，不能一边大幅倾斜一边比较平面方向。

分步骤操作

第一步：写入完整程序

在官方编辑器中新建程序，输入以下代码，下载并复制生成的文件到 micro:bit 的 MICROBIT 磁盘，或使用编辑器支持的直接写入功能。不要把代码文件改名后当作固件复制。

from microbit import *

TOLERANCE = 12
compass.calibrate()
target = None
display.show('?')

while True:
    if button_a.was_pressed():
        target = compass.heading() % 360
        display.show(Image.YES)
        sleep(300)

    if button_b.was_pressed():
        if target is None:
            display.show('?')
            sleep(300)
        else:
            current = compass.heading() % 360
            error = (target - current + 180) % 360 - 180
            display.scroll(str(error))

    if target is None:
        display.show('?')
    else:
        current = compass.heading() % 360
        error = (target - current + 180) % 360 - 180
        if abs(error) <= TOLERANCE:
            display.show(Image.YES)
        elif error > 0:
            display.show(Image.ARROW_E)
        else:
            display.show(Image.ARROW_W)

    sleep(100)

代码可以完整使用，无需填写设备名称或网络参数。TOLERANCE 是容差角度，target 保存本次记录的目标，current 是当前读数，error 是最短转动误差。除非已经完成原始流程验证，否则先保留默认容差。

第二步：校准并记录方向

首次运行按照显示提示完成校准。看到问号说明还没有目标，属于正常状态。把板子平放，选一个容易辨认的方向，例如让纸质标记朝向桌面某条固定边线，然后按一次 A 键。

按键采用读取自上次调用以来是否按下的方法，持续按住不会在每轮循环中反复记录。记录后显示对勾，随后进入持续判断。再次按 A 会用当前朝向替换原目标，因此它也相当于重新开始一轮。

第三步：按照提示找回方向

先从上方观察，将板子缓慢顺时针转动一小段。离开容差范围后，预期出现提示向左转的箭头。再按提示反向转回，接近目标时应出现对勾。箭头表达的是板子需要转动的方向，不是磁北所在位置。

按 B 后滚动显示带正负号的角度误差。滚动文字期间程序会等待显示完成，因此箭头不会同时持续刷新。读数显示结束后会重新读取方向，不能把显示过程当成持续追踪模式。读数时尽量保持板子不动。

验证方法

用纸在桌面标出初始方向，连续进行三次“记录、转开、转回”的练习。检查每次回到标记附近是否显示对勾，并确认往反方向转动时，误差绝对值总体增大。不要要求每次数字完全一致。

要验证零度跨越计算，可以把目标设在接近磁北的一侧，再把板子稍微转到另一侧。预期误差仍为较小角度，而不是接近一整圈。若无法稳定读出方位，先改善环境并重新校准，不要靠扩大容差掩盖严重干扰。

常见错误

在金属桌面或磁性支架旁校准后，换到另一处读数可能明显变化。旋转时倾斜过大也会降低这个平面小游戏的一致性。把左右箭头理解为移动板子的位置，会发现平移不能可靠消除误差；应围绕竖直方向缓慢旋转。若显示一直是问号，先按 A 记录目标。

安全与回退

项目只使用开发板正规 USB 供电或配套电池盒，不接外部高电压，也不把裸板放在导电金属上。需要插拔电池线或增加外部接线时先断电。目标只保存在内存中，重启或断电后会丢失，并重新进入校准和等待记录流程。要撤销本程序，使用官方编辑器写入另一份已保存的简单程序即可；若只想更换目标，平放板子后重新按 A，无需反复刷写。