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一、指南针-磁场传感器

顾名思义，指南针只要找到朝南的方向就好了。可是在App中并非使用一个方向传感器这么简单，事实上单独的方向传感器已经弃用，取而代之的是利用加速度传感器和磁场传感器。获得加速度和磁场强度两个数值之后，再通过SensorManager的getRotationMatrix方法与getOrientation方法计算方向角度。

要想在手机上模拟指南针的效果，需要自己编写一个罗盘视图，然后在罗盘上绘制正南方向的指针效果如下晃动手机头部即会显示不同方向

代码如下

package com.example.iot;

import android.content.Context;
import android.hardware.Sensor;
import android.hardware.SensorEvent;
import android.hardware.SensorEventListener;
import android.hardware.SensorManager;
import android.os.Bundle;
import android.view.View;
import android.widget.TextView;

import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;

import com.example.iot.widget.CompassView;

import java.util.List;

public class DirectionActivity extends AppCompatActivity implements SensorEventListener {
    private TextView tv_direction; // 声明一个文本视图对象
    private CompassView cv_sourth; // 声明一个罗盘视图对象
    private SensorManager mSensorMgr;// 声明一个传感管理器对象
    private float[] mAcceValues; // 加速度变更值的数组
    private float[] mMagnValues; // 磁场强度变更值的数组

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_direction);
        tv_direction = findViewById(R.id.tv_direction);
        cv_sourth = findViewById(R.id.cv_sourth);
        // 从系统服务中获取传感管理器对象
        mSensorMgr = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
    }

    @Override
    protected void onPause() {
        super.onPause();
        mSensorMgr.unregisterListener(this); // 注销当前活动的传感监听器
    }

    @Override
    protected void onResume() {
        super.onResume();
        int suitable = 0;
        // 获取当前设备支持的传感器列表
        List<Sensor> sensorList = mSensorMgr.getSensorList(Sensor.TYPE_ALL);
        for (Sensor sensor : sensorList) {
            if (sensor.getType() == Sensor.TYPE_ACCELEROMETER) { // 找到加速度传感器
                suitable += 1; // 找到加速度传感器
            } else if (sensor.getType() == Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD) { // 找到磁场传感器
                suitable += 10; // 找到磁场传感器
            }
        }
        if (suitable / 10 > 0 && suitable % 10 > 0) {
            // 给加速度传感器注册传感监听器
            mSensorMgr.registerListener(this,
                    mSensorMgr.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER),
                    SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
            // 给磁场传感器注册传感监听器
            mSensorMgr.registerListener(this,
                    mSensorMgr.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD),
                    SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
        } else {
            cv_sourth.setVisibility(View.GONE);
            tv_direction.setText("当前设备不支持指南针，请检查是否存在加速度和磁场传感器");
        }
    }

    @Override
    public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
        if (event.sensor.getType() == Sensor.TYPE_ACCELEROMETER) { // 加速度变更事件
            mAcceValues = event.values; // 加速度变更事件
        } else if (event.sensor.getType() == Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD) { // 磁场强度变更事件
            mMagnValues = event.values; // 磁场强度变更事件
        }
        if (mAcceValues != null && mMagnValues != null) {
            calculateOrientation(); // 加速度和磁场强度两个都有了，才能计算磁极的方向
        }
    }

    //当传感器精度改变时回调该方法，一般无需处理
    @Override
    public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {}

    // 计算指南针的方向
    private void calculateOrientation() {
        float[] values = new float[3];
        float[] R = new float[9];
        SensorManager.getRotationMatrix(R, null, mAcceValues, mMagnValues);
        SensorManager.getOrientation(R, values);
        values[0] = (float) Math.toDegrees(values[0]); // 计算手机上部与正北方向的夹角
        cv_sourth.setDirection((int) values[0]); // 设置罗盘视图中的指南针方向
        if (values[0] >= -10 && values[0] < 10) {
            tv_direction.setText("手机上部方向是正北");
        } else if (values[0] >= 10 && values[0] < 80) {
            tv_direction.setText("手机上部方向是东北");
        } else if (values[0] >= 80 && values[0] <= 100) {
            tv_direction.setText("手机上部方向是正东");
        } else if (values[0] >= 100 && values[0] < 170) {
            tv_direction.setText("手机上部方向是东南");
        } else if ((values[0] >= 170 && values[0] <= 180)
                || (values[0]) >= -180 && values[0] < -170) {
            tv_direction.setText("手机上部方向是正南");
        } else if (values[0] >= -170 && values[0] < -100) {
            tv_direction.setText("手机上部方向是西南");
        } else if (values[0] >= -100 && values[0] < -80) {
            tv_direction.setText("手机上部方向是正西");
        } else if (values[0] >= -80 && values[0] < -10) {
            tv_direction.setText("手机上部方向是西北");
        }
    }
}

二、计步器

计步器的原理是通过手机的前后摆动模拟步伐节奏的监测。Android中与计步器有关的传感器有两个。

（1）一个是步行检测（TYPE_STEP_DETECTOR）步行检测的返回数值为1时，表示当前监测到一个步伐；

（2）另一个是步行计数（TYPE_STEP_ COUNTER）步行计数的返回数值是累加后的数值，表示本次开机激活后的总步伐数。

效果如下随着走路上面的计数会发生对应的变化

代码如下

package com.example.iot;

import android.annotation.SuppressLint;
import android.content.Context;
import android.hardware.Sensor;
import android.hardware.SensorEvent;
import android.hardware.SensorEventListener;
import android.hardware.SensorManager;
import android.os.Bundle;
import android.widget.TextView;

import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;

import java.util.List;

@SuppressLint("DefaultLocale")
public class StepActivity extends AppCompatActivity implements SensorEventListener {
    private TextView tv_step; // 声明一个文本视图对象
    private SensorManager mSensorMgr; // 声明一个传感管理器对象
    private int mStepDetector = 0; // 累加的步行检测次数
    private int mStepCounter = 0; // 计步器统计的步伐数目

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_step);
        tv_step = findViewById(R.id.tv_step);
        initStepSensor(); // 初始化步行传感器
    }

    // 初始化步行传感器
    private void initStepSensor() {
        // 从系统服务中获取传感管理器对象
        mSensorMgr = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
        int suitable = 0;
        // 获取当前设备支持的传感器列表
        List<Sensor> sensorList = mSensorMgr.getSensorList(Sensor.TYPE_ALL);
        for (Sensor sensor : sensorList) {
            if (sensor.getType() == Sensor.TYPE_STEP_DETECTOR) { // 找到步行检测传感器
                suitable += 1;
                // 给步行检测传感器注册传感监听器
                mSensorMgr.registerListener(this,
                        mSensorMgr.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_STEP_DETECTOR),
                        SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
            } else if (sensor.getType() == Sensor.TYPE_STEP_COUNTER) { // 找到计步器
                suitable += 10;
                // 给计步器注册传感监听器
                mSensorMgr.registerListener(this,
                        mSensorMgr.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_STEP_COUNTER),
                        SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
            }
        }
        if (suitable == 0) {
            tv_step.setText("当前设备不支持计步器，请检查是否存在步行检测传感器和计步器");
        }
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        mSensorMgr.unregisterListener(this); // 注销当前活动的传感监听器
    }

    @Override
    public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
        if (event.sensor.getType() == Sensor.TYPE_STEP_DETECTOR) { // 步行检测事件
            if (event.values[0] == 1.0f) {
                mStepDetector++; // 步行检测事件
            }
        } else if (event.sensor.getType() == Sensor.TYPE_STEP_COUNTER) { // 计步器事件
            mStepCounter = (int) event.values[0]; // 计步器事件
        }
        String desc = String.format("设备检测到您当前走了%d步，总计数为%d步",
                mStepDetector, mStepCounter);
        tv_step.setText(desc);
    }

    //当传感器精度改变时回调该方法，一般无需处理
    @Override
    public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {}

}

三、感光器

感光器也叫光线传感器，借助于前置摄像头的曝光，一旦遮住前置摄像头，传感器监测到的光线强度立马就会降低。在实际开发中，光线传感器往往用于感应手机正面的光线强弱，从而自动调节屏幕亮度

摄像头没有被遮挡前数值如下

被遮挡后数值如下

代码如下

package com.example.iot;

import android.annotation.SuppressLint;
import android.content.Context;
import android.hardware.Sensor;
import android.hardware.SensorEvent;
import android.hardware.SensorEventListener;
import android.hardware.SensorManager;
import android.os.Build;
import android.os.Bundle;
import android.widget.CheckBox;
import android.widget.CompoundButton;
import android.widget.CompoundButton.OnCheckedChangeListener;
import android.widget.TextView;

import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;

import com.example.iot.util.DateUtil;
import com.example.iot.util.SwitchUtil;

@SuppressLint(value={"DefaultLocale","SetTextI18n"})
public class LightActivity extends AppCompatActivity implements SensorEventListener {
    private TextView tv_light; // 声明一个文本视图对象
    private SensorManager mSensorMgr; // 声明一个传感管理器对象

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_light);
        CheckBox ck_bright = findViewById(R.id.ck_bright);
        // 检查屏幕亮度是否为自动调节
        if (SwitchUtil.getAutoBrightStatus(this)) {
            ck_bright.setChecked(true);
        }
        // Android8.0之后普通应用不允许修改系统设置
        if (Build.VERSION.SDK_INT < Build.VERSION_CODES.O) {
            ck_bright.setOnCheckedChangeListener((buttonView, isChecked) -> {
                // 设置是否开启屏幕亮度的自动调节
                SwitchUtil.setAutoBrightStatus(this, isChecked);
            });
        } else {
            ck_bright.setEnabled(false);
        }
        tv_light = findViewById(R.id.tv_light);
        // 从系统服务中获取传感管理器对象
        mSensorMgr = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
    }

    @Override
    protected void onPause() {
        super.onPause();
        mSensorMgr.unregisterListener(this); // 注销当前活动的传感监听器
    }

    @Override
    protected void onResume() {
        super.onResume();
        // 给光线传感器注册传感监听器
        mSensorMgr.registerListener(this, mSensorMgr.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_LIGHT),
                SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
    }

    @Override
    public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
        if (event.sensor.getType() == Sensor.TYPE_LIGHT) { // 光线强度变更事件
            float light_strength = event.values[0];
            tv_light.setText(DateUtil.getNowTime() + " 当前光线强度为" + light_strength);
        }
    }

    //当传感器精度改变时回调该方法，一般无需处理
    @Override
    public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {}

}

四、陀螺仪

陀螺仪是测量平衡的仪器，它的测量结果为当前与上次位置之间的倾斜角度，这个角度描述的是三维空间上的夹角，因而其数值由x、y、z三个坐标轴上的角度偏移组成。由于陀螺仪具备三维角度的测量功能，因此它又被称作角速度传感器。加速度传感器只能检测线性距离的大小，而陀螺仪能够检测旋转角度的大小，所以利用陀螺仪可以还原三维物体的转动行为。

运行测试效果如下随着手机的转动示数会跟着变化

代码如下

package com.example.iot;

import android.annotation.SuppressLint;
import android.content.Context;
import android.hardware.Sensor;
import android.hardware.SensorEvent;
import android.hardware.SensorEventListener;
import android.hardware.SensorManager;
import android.os.Bundle;
import android.widget.TextView;

import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;

import com.example.iot.util.DateUtil;

import java.util.List;

@SuppressLint("DefaultLocale")
public class GyroscopeActivity extends AppCompatActivity implements SensorEventListener {
    private static final float NS2S = 1.0f / 1000000000.0f; // 将纳秒转化为秒
    private TextView tv_gyroscope; // 声明一个文本视图对象
    private SensorManager mSensorMgr; // 声明一个传感管理器对象
    private float mTimestamp; // 记录上次的时间戳
    private float mAngle[] = new float[3]; // 记录xyz三个方向上的旋转角度

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_gyroscope);
        tv_gyroscope = findViewById(R.id.tv_gyroscope);
        // 从系统服务中获取传感管理器对象
        mSensorMgr = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
    }

    @Override
    protected void onPause() {
        super.onPause();
        mSensorMgr.unregisterListener(this); // 注销当前活动的传感监听器
    }

    @Override
    protected void onResume() {
        super.onResume();
        // 获取当前设备支持的传感器列表
        List<Sensor> sensorList = mSensorMgr.getSensorList(Sensor.TYPE_ALL);
        boolean isSuitable = false;
        for (Sensor sensor : sensorList) {
            if (sensor.getType() == Sensor.TYPE_GYROSCOPE) { // 找到陀螺仪
                isSuitable = true;
                break;
            }
        }
        if (isSuitable) { // 找到了陀螺仪
            // 给陀螺仪传感器注册传感监听器
            mSensorMgr.registerListener(this,
                    mSensorMgr.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GYROSCOPE),
                    SensorManager.SENSOR_DELAY_FASTEST);
        } else { // 未找到陀螺仪
            tv_gyroscope.setText("当前设备不支持陀螺仪，请检查是否存在陀螺仪传感器");
        }
    }

    @Override
    public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
        if (event.sensor.getType() == Sensor.TYPE_GYROSCOPE) { // 陀螺仪角度变更事件
            if (mTimestamp != 0) {
                final float dT = (event.timestamp - mTimestamp) * NS2S;
                mAngle[0] += event.values[0] * dT;
                mAngle[1] += event.values[1] * dT;
                mAngle[2] += event.values[2] * dT;
                // x轴的旋转角度，手机平放桌上，然后绕侧边转动
                float angleX = (float) Math.toDegrees(mAngle[0]);
                // y轴的旋转角度，手机平放桌上，然后绕底边转动
                float angleY = (float) Math.toDegrees(mAngle[1]);
                // z轴的旋转角度，手机平放桌上，然后水平旋转
                float angleZ = (float) Math.toDegrees(mAngle[2]);
                String desc = String.format("%s 陀螺仪检测到当前位置为：\n" +
                                "x轴方向的转动角度为%.6f，\n" +
                                "y轴方向的转动角度为%.6f，\n" +
                                "z轴方向的转动角度为%.6f。",
                        DateUtil.getNowTime(), angleX, angleY, angleZ);
                tv_gyroscope.setText(desc);
            }
            mTimestamp = event.timestamp;
        }
    }

    //当传感器精度改变时回调该方法，一般无需处理
    @Override
    public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {}
}

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