第1章
什么是 microt:bit
欢迎来到 microt:bit图形化编程世界。本章中，你将认识什么是microt:bit，以及 microt:bit作为一个微型计算机开发板具有哪些强大的功能。如图 1.1是一个手持microt:bit设备工作的画面，我们相信，对于 microt:bit硬件基本设计的认识，可以帮助学生在 microt:bit开发过程中梳理思路，对每一个代码模块组也会有更深刻的理解。当然，如果你已经对 microt:bit的硬件有了一些了解，也可以跳过本课节，直接开始第 2章的学习。
图 1.1.一台工作中的 microt:bit
1.1 第一次遇见 microt:bit
1.1.1 microt:bit是什么
micro:bot是什么?它可以用来做什么？它可以吃吗？带着问题学习是一个非常好的习惯，因此，老师不打算直接告诉你这两个问题的答案。不过老师可以告诉你：microt:bit不能被当做食物，如果你强行咬上一口，我敢保证，那口感一定差极了。那么microt:bit可以做什么呢？事实上，microt:bit是英国广播公司（BBC）联合很多企业及社会组织推出的一个基于 ARM芯片的微型可编程计算机。它的“个头”很小，仅 4厘米长，3厘米宽，不到 1厘米厚（也就比你的文具盒里的橡皮大那么一点）。如图 1.2和图 1.3展示了这台小巧设备的正面和反面“定妆”照。但是，可不要小瞧了它，microt:bit可以说是“麻雀虽小，五脏俱全”。一个标准的 microt:bit配备了加速度计、磁力计、光电传感器、蓝牙传输芯片、两个按钮、25个发光二极管组成的显示屏、一个微型 USB接口、一个充电接口，以及用于扩展输入和输出功能的引脚若干。等一下，让我们先喘口气，老师不会要求你一口气记住这些元件，这里我们只会重点介绍一些主要元件，其他元件会在之后的章节中做详细讲解。
图 1.2.microt:bit正面实物图图
1.3.microt:bit背面实物图
知识点
ARM芯片又称 ARM处理器，全称为 Advanced RISCMachine。ARM处理器在嵌入式计算机领域（例如智能手机和平板电脑）一直占有较大份额的市场。ARM处理器具有小巧、价格低廉及低功耗的特点。虽然 ARM处理器不如主流的英特尔和 AMD处理器计算速度快，但是其尺寸小的优势足以让它应用在所有可以想到的领域中。除了手机领域，ARM处理器的应用场景还有很多，如电视机顶盒、智能咖啡机、游戏机、汽车的安全气囊和防抱死刹车系统等。
说一说
在探索 micro:bit世界之前，让我们再仔细看一看 microt:bit的背面实物图。出于行业规范，microt:bit已经尽可能齐全地将执行特定功能的组件用英文单词标识了出来。通过这些英文单词，你能猜出这些组件的功能吗？
1.1.2 显示屏
microt:bit的显示屏位于整个设备的正中央，它是 microt:bit的主要输出设备（Output Device）。现在一个常见计算机显示屏的分辨率可能为 1920×1080像素（pixel），而 microt:bit的显示屏分辨率仅为 5×5=25像素，如图 1.4所示。虽然 25像素听起来不太多，但是足以显示数字、字母、单词，甚至可以显示柱状图或者用作游戏显示屏。在第 2章中，我们将一起体验如何通过代码块实现对 microt:bit显示屏的控制。
输出设备是计算机硬件的终端设备，用于将计算机数据输出给外部环境。常见的输出形式有显示、打印、发声，以及控制计算机的外围操作设备等。换言之，输出设备可以把计算机里的数据或信息以图像、声音等形式表现出来。常见的输出设备有显示器、打印机等。显示屏是我们接触到的第一个 microt:bit输出设备（元件）。
图 1.4.microt:bit的 5×5 LED显示屏
1.1.3 按钮
microt:bit的两个按钮分布于显示屏两旁，在按钮旁边你可以看到非常明显的 A、B标识，如图 1.5所示。可以通过按下按钮对 microt:bit发出简单的指令，我们统称这类可以向 microt:bit发出传入信息和数据的元件叫做输入设备（Input Device）。当然，这些指令都是通过编写合理准确的代码实现的。microt:bit内部有一种机制叫做监听，一旦给 microt:bit连接上电源，其监听器就会开始运作，以监听按钮是否被按下了。
这两个按钮在技术上叫做瞬时开关（Momentary Switch）,它跟家里用来控制灯的开关是不同的。家中的开关又叫锁式开关（Latching Switch），一旦你从一种状态，比如“关灯”拨动到另一种状态“开灯”，它的状态就会保持住，直到你下一次拨动它。而瞬时开关不同，只有在被按下的一瞬间状态会是开启的，当你的手从下压的按钮上离开时，按钮会自动弹起，开关再次关闭。
其实在 microt:bit背面还存在着第 3个按钮——重启按钮。重启按钮的功能就跟它的名字一样，可以强行切断电源，然后让 microt:bit重新执行代码。除非你知道自己在做什么，否则不要在程序执行一半的时候触碰它。
图 1.5.microt:bit的A、B按钮位于正面显示屏的两侧，重启按钮位于背面上方
输入设备是向计算机输入数据和信息的设备，常见的有键盘、鼠标、摄像头和扫描仪等。输入设备的存在使得计算机能够接收各种各样非数值型的数据，如图形、图像和声音等。这些信息都可以通过对应的输入设备转换成二进制数值、音量值和亮度值等数据存储到计算机中。当然，也可以直接使用输入设备输入数值类型的数据，例如使用键盘输入。按钮是我们接触到的第一个 microt:bit输入设备（元件）。
1.1.4 处理器
处理器通常被称为计算机的“大脑”。microt:bit作为单片机，由于空间有限，将内存、存储器和中央处理器整合成了一个整体，在 microt:bit上用英文 processor作为标识（如图 1.6所示），这样的结构称为片上系统（System on Chip）。
图 1.6.microt:bit处理器
SoC（System onChip，片上系统）是对像 microt:bit一样将内存、存储器和中央处理器集成在单一元件上的系统的统称。
1.1.5 无线电收发设备
无线电收发设备（Radio）能够让 microt:bit的设备之间实现简单的通信和信息传输。microt:bit采用的是一种叫BLE（Bluetooth Low Energy）的低功耗蓝牙。microt:bit背面的 BLE ANTENNA标识指的就是用于蓝牙传输的天线所在处，如图 1.7所示。
图 1.7.micro: bit的无线电天线
1.1.6 加速度计
加速度计（Accelerometer）是 BBC microt:bit的两个内置传感器之一，它是一个比处理器芯片还要小的集成电路，如图 1.8所示。这个组件可以允许 microt:bit测量3个坐标轴（ X轴、Y轴和 Z轴）的固定加速度。也就是说，microt:bit可以探测到旋转及转动的方向和力度。
图 1.8.microt:bit加速度计
注 意
第一次使用这个组件的相关代码块时，程序会自动进入一个“动作感应游戏”，你需要左右晃动microt:bit，直至点亮所有的 25个 LED灯泡。
1.1.7 电子罗盘
电子罗盘（Compass）的工作方式和航海用的罗盘大致是相同的。电子罗盘能够相对精确地探测出地磁北极，要找到它就要注意 microt:bit背面的 COMPASS标识，如图 1.9所示。
图 1.9.microt:bit电子罗盘
1.1.8 输入 /输出引脚
输入 /输出引脚位于 microt:bit的底部。严格来讲，它只是位于 microt:bit这个印制电路板两面的铜条。它的正面分别用 0、1、2、3V和 GND进行了标记，如图 1.10所示。前 3个标记是 microt:bit主要的输入和输出引脚，而后两个则能为创建的电路提供电源和接地。
图 1.10.microt:bit的输入 /输出引脚
1.1.9 微型 USB接口
micor:bit的微型 USB接口位于背面上方的中间位置，如图 1.11所示。它的主要作用是为 microt:bit提供外接电源，因为 microt:bit的尺寸太小，不允许有电源镶嵌在板子上。接口的另一个作用是连接到计算机上，下载 microt:bit程序或者与计算机进行交互（例如，使用 microt:bit控制计算机上的 Scratch程序）。
图 1.11.microt:bit的微型 USB接口
1.1.10 电池接口
电池接口（如图 1.12所示）的设计目的是为了提高 microt:bit的便携性。这个接口可以让 BBC microt:bit连接 3V的电池组，以便随时给 BBC microt:bit上运行的程序提供电源。
图 1.12.microt:bit的电池接口
1.2.小结
本章主要涉及 microt:bit硬件的基础知识。学习编程的过程虽然是软件开发的过程，但是每一个项目的构思和设计，都离不开硬件的支持。因此，建议同学们牢记 microt:bit提供的强大硬件支持都有哪些，这会极大地助益后面的学习。
1.3.练习题
1．SoC的全称是
, 中文叫做片上系统，是指将 、 和 等各种处理器集合为一个整体的系统。microt:bit的处理器就是应用了这一系统。
2．microt:bit 显示由 个发光二极管（LED）构成，这些发光元件以 5×5的矩阵形式排列，因此 micro:bit显示屏又叫做 显示屏。
3．通过编程，我们不仅可以控制 micro:bit显示屏中每个 LED的明暗，还可以调节它的亮度。这个说法正确吗？
4．show leds块不仅可以显示英文和英文标点符号，也可以显示中文和数字。这个说法正确吗？
5．显示屏是 microt:bit主要的输出设备，同时兼具输入功能。这个说法正确吗？
6．下面是一组 microt:bit的正反面说明（见图 1.13和图 1.14），老师已经标记出了那些重要的元件，现在需要你为每个元件加上名称及功能说明。
图 1.13.习题示例图 1
图 1.14.习题示例图 2
提 示
尽可能为每个元件写出更加准确的名称和说明，如果不知道答案，请一定仔细阅读本章内容。其中有个别元件并没有在本章中提到，你可以上网查询答案！