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小默叔叔

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2024-11-05
发表了主题帖：【2024 DigiKey创意大赛】基于Raspberry Pi 5的智能颜色识别

# **基于Raspberry Pi 5的智能颜色识别** 作者：小默叔叔 ## 一、简介介绍 ESP32通过TSC3200识别红色、绿色和蓝色，并通过MQTT将数据传输给树莓派，树莓派此时是一个MQTT服务器，接收到MQTT数据后，通过QT界面，在树莓派上显示识别到的颜色；同时ESP32上也有个RGB灯，RGB灯的颜色与识别的颜色相同这次申请了三块开发板套件，分别是“ESP32-C6-DEVKITC-1-N8”、“TCS3200 RGB COLOR SENSOR BOARD”和“Raspberry Pi5”。树莓派5 主要介绍 - 2.4GHz 四核 64 位 Arm Cortex-A76 CPU，512KB 二级缓存和 2MB 共享三级缓存 - VideoCore VII GPU @800MHz，支持 OpenGL ES 3.1 和 Vulkan 1.2 - 双 4Kp60 HDMI 显示输出 - 4Kp60 HEVC 解码器 - LPDDR4X-4267 SDRAM (2GB/4GB/8GB 内存可选) - 2.4GHz/5GHz 双频 802.11ac Wi-Fi - 蓝牙 5.0 / 低功耗蓝牙 (BLE) - 高速 Micro SD 卡接口，支持 SDR104 模式 - 2 × USB 3.0 端口，支持 5Gbps 同步运行 - 千兆以太网，支持 PoE+ (需要单独的 PoE+ HAT，即将推出) - 2 × 4-lane MIPI DSI/CSI 接口 - 用于高速外设的 PCIe 2.0 x1 接口 (需要单独的 M.2 HAT 或其他适配器) - 通过 USB-C 提供 5V/5A 直流电源，支持 PD - Raspberry Pi 40PIN GPIO 接口 - 实时时钟 (RTC)，由外置电池供电 (需单独购买) - 板载电源按钮，可以在不断开电源的情况下关机/开机 ## 二、系统框图计划是ESP32通过TCS3200识别不同的颜色，然后控制RGB显示当前识别的颜色，然后通过mqtt发送给树莓派，树莓派这边作为MQTT服务器，接收和显示当前ESP32识别到的颜色。 ## 三、各部分功能说明各部分实现的功能说明及讲解，以图文结合的方式展示 1. ESP32 & TSC3200 1. 识别颜色 ```c void setup() { pinMode(S0, OUTPUT); pinMode(S1, OUTPUT); pinMode(S2, OUTPUT); pinMode(S3, OUTPUT); pinMode(sensorOut, INPUT); digitalWrite(S0,HIGH); digitalWrite(S1,LOW); } int getRed() { digitalWrite(S2,LOW); digitalWrite(S3,LOW); Frequency = pulseIn(sensorOut, LOW); /*Get the Red Color Frequency*/ return Frequency; } int getGreen() { digitalWrite(S2,HIGH); digitalWrite(S3,HIGH); Frequency = pulseIn(sensorOut, LOW); /*Get the Green Color Frequency*/ return Frequency; } int getBlue() { digitalWrite(S2,LOW); digitalWrite(S3,HIGH); Frequency = pulseIn(sensorOut, LOW); /*Get the Blue Color Frequency*/ return Frequency; } ``` 2. 与MQTT通讯 ```c // 新增MQTT重连函数 void reconnect() { while (!client.connected()) { Serial.print("Attempting MQTT connection..."); String clientId = "ESP32ColorSensor-"; clientId += String(random(0xffff), HEX); if (client.connect(clientId.c_str())) { Serial.println("connected"); } else { Serial.print("failed, rc="); Serial.print(client.state()); Serial.println(" try again in 5 seconds"); delay(5000); } } } void setup() { // 新增WiFi和MQTT初始化 setup_wifi(); client.setServer(mqtt_server, mqtt_port); } ``` 2. 树莓派 1. 开启MQTT服务器 sudo apt-get install python3-paho-mqtt sudo apt-get install mosquitto mosquitto-clients sudo vim /etc/mosquitto/mosquitto.conf sudo systemctl restart mosquitto 2. QT显示识别到的颜色 ```c import sys from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QLabel, QVBoxLayout, QWidget from PyQt5.QtCore import Qt from PyQt5.QtGui import QFont import paho.mqtt.client as mqtt class ColorDisplay(QMainWindow): def __init__(self): super().__init__() print("初始化程序...") self.initUI() self.initMQTT() print("初始化完成") def initUI(self): self.setWindowTitle('Color Detection Display') self.setGeometry(100, 100, 400, 200) central_widget = QWidget() self.setCentralWidget(central_widget) layout = QVBoxLayout(central_widget) self.color_label = QLabel('等待颜色数据...') self.color_label.setFont(QFont('Arial', 24)) self.color_label.setStyleSheet('padding: 20px;') self.color_label.setAlignment(Qt.AlignCenter) layout.addWidget(self.color_label) self.status_label = QLabel('MQTT 状态: 未连接') self.status_label.setFont(QFont('Arial', 12)) self.status_label.setStyleSheet('padding: 10px;') layout.addWidget(self.status_label) def initMQTT(self): print("初始化MQTT客户端...") self.mqtt_client = mqtt.Client() self.mqtt_client.on_connect = self.on_connect self.mqtt_client.on_message = self.on_message self.mqtt_client.on_disconnect = self.on_disconnect try: print("连接到MQTT服务器...") self.mqtt_client.connect("localhost", 1883, 60) self.mqtt_client.loop_start() except Exception as e: print(f"MQTT连接错误: {str(e)}") self.status_label.setText(f'MQTT 连接错误: {str(e)}') self.status_label.setStyleSheet('color: red; padding: 10px;') def on_connect(self, client, userdata, flags, rc): if rc == 0: self.status_label.setText('MQTT 状态: 已连接') self.status_label.setStyleSheet('color: green; padding: 10px;') client.subscribe("color/detection") print("已成功连接到MQTT服务器并订阅主题") else: self.status_label.setText(f'MQTT 连接失败，错误码: {rc}') self.status_label.setStyleSheet('color: red; padding: 10px;') print(f"MQTT连接失败，错误码: {rc}") def on_disconnect(self, client, userdata, rc): self.status_label.setText('MQTT 状态: 已断开连接') self.status_label.setStyleSheet('color: red; padding: 10px;') print("MQTT连接已断开") def on_message(self, client, userdata, msg): try: color = msg.payload.decode() display_message = f'检测到颜色: {color}' print(f"收到颜色信息: {color}") self.color_label.setText(display_message) style = 'padding: 20px; border-radius: 10px; margin: 10px;' if color == 'red': # 纯正的红色背景 self.color_label.setStyleSheet(f'background-color: #FF0000; color: white; {style}') elif color == 'green': # 纯正的绿色背景 self.color_label.setStyleSheet(f'background-color: #00FF00; color: black; {style}') elif color == 'blue': # 纯正的蓝色背景 self.color_label.setStyleSheet(f'background-color: #0000FF; color: white; {style}') else: self.color_label.setStyleSheet(f'background-color: #f0f0f0; color: black; {style}') except Exception as e: print(f"处理消息时出错: {str(e)}") def closeEvent(self, event): print("正在关闭程序...") if hasattr(self, 'mqtt_client'): self.mqtt_client.loop_stop() self.mqtt_client.disconnect() event.accept() print("程序已关闭") if __name__ == '__main__': print("\n=== 程序启动 ===") app = QApplication(sys.argv) ex = ColorDisplay() ex.show() print("=== GUI已启动，等待消息 ===\n") sys.exit(app.exec_()) ``` ## 四、作品源码 ## 五、作品功能演示视频 [localvideo]82bde498af037349746e6a3746232660[/localvideo] 视频嵌入 ## 六、项目总结本项目成功实现了一个完整的颜色识别与远程显示系统,展示了物联网技术在实际应用中的潜力。通过ESP32和树莓派的协同工作,实现了从数据采集到远程显示的完整流程,为类似应用提供了可靠的参考方案。应用价值 - 可用于工业自动化的颜色检测 - 适用于智能家居的环境感知 - 教育领域的STEM教学演示 - 物联网应用开发的参考案例
2024-10-02
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phonone 发表于 2024-9-24 17:32 树莓派是用来玩的？试着跑个模型，或者接入模型
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wangerxian 发表于 2024-9-23 09:09 ESP32和树莓派准备用什么方式进行通信？用串口吧，最简单了；走网络也可以
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lansebuluo 发表于 2024-9-23 08:31 4GB 树莓派，这个是否还要加散热片，防止过热不用啊，Pi 5上面自带散热片
2024-09-22
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本帖最后由小默叔叔于 2024-9-22 16:03 编辑这次申请了三块开发板套件，分别是“ESP32-C6-DEVKITC-1-N8”、“TCS3200 RGB COLOR SENSOR BOARD”和“Raspberry Pi5”。计划是ESP32控制RGB，然后树莓派5与这个通讯，还可以用上位机控制，上图，coding
2024-03-29
回复了主题帖：测评入围名单：米尔-瑞米派Remi Pi（兼容树莓派扩展模块）

个人信息无误，确认可以完成评测计划
2024-03-13
回复了主题帖：颁奖礼：平头哥玄铁杯第三届获奖名单揭晓，纪念一起对AI进行小小探索的你们

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