【得捷电子Follow me第3期】任务总结

NipGeihou · 发表于2023-12-15 00:39

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非常有幸能参加《得捷电子Follow me第3期》的活动，在2期第一次接触开发板后，得益于CircuitPython、MicroPython易上手的固件，还是挺好玩的，因此在[第3期](https://www.eeworld.com.cn/huodong/digikey_follow_me/)活动开始时，我也在第一时间申请了。第3期的难度，看起来比第2期要难，起码从器件的数量来看是这样的。

本期的板子为：Seeed Studio XIAO ESP32C3

## 任务1：使用MicroPython系统

任务要求：熟悉Seeed Studio XIAO ESP32C3开发板基本操作，安装esptool，并给开发板刷写MicroPython系统，完成入门程序的运行

搭配器件：Seeed Studio XIAO ESP32C3

**准备**

- 下载MicroPython固件：[MicroPython - Python for microcontrollers](https://micropython.org/download/ESP32_GENERIC_C3/)
- 本文使用[`v1.21.0 (2023-10-05) .bin`](https://micropython.org/resources/firmware/ESP32_GENERIC_C3-20231005-v1.21.0.bin)
- 下载esptool工具：[Releases · espressif/esptool](https://github.com/espressif/esptool/releases)
- 本文使用[`esptool-v4.6.2-win64.zip`](https://github.com/espressif/esptool/releases/download/v4.6.2/esptool-v4.6.2-win64.zip)

**烧录**

根据固件下载页面的[MicroPython - Python for microcontrollers](https://micropython.org/download/ESP32_GENERIC_C3/)安装说明，修改：

```bash
# 擦除闪存
#esptool.py --chip esp32c3 --port /dev/ttyUSB0 erase_flash
.\esptool.exe --chip esp32c3 --port COM10 erase_flash

# 从地址 0x0 开始烧录
#esptool.py --chip esp32c3 --port /dev/ttyUSB0 --baud 460800 write_flash -z 0x0 esp32c3-20220117-v1.18.bin
.\esptool.exe --chip esp32c3 --port COM10 --baud 460800 write_flash -z 0x0 ESP32_GENERIC_C3-20231005-v1.21.0.bin

# 成功烧录的日志结尾
...
Hash of data verified.

Leaving...
Hard resetting via RTS pin...
```

- 将`COM10`修改为实际串口

**连接**

使用Thonny连接

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_763866" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=763866&handlekey=savephoto_763866">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

## 任务2：驱动扩展板上的OLED屏幕

任务要求：使用扩展板上的OLED屏幕显示文字和图形

搭配器件：Seeed Studio XIAO ESP32C3、Seeed Studio Expansion Board Base for XIAO

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_763862" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=763862&handlekey=savephoto_763862">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

- 安装`ssd1306`驱动
- 显示文字

```python
from machine import Pin, SoftI2C
import ssd1306

# i2c引脚
i2c = SoftI2C(scl=Pin(7), sda=Pin(6))
oled_width = 128
oled_height = 64
oled = ssd1306.SSD1306_I2C(oled_width, oled_height, i2c)

# 清除屏幕
oled.fill(0)
# 显示内容
oled.text("Hello", 10, 15)
oled.text("Follow Me 3!", 10, 25)
# 填充正方形
oled.fill_rect(10, 35, 12, 12, 1)
oled.show()
```

## 任务3：控制蜂鸣器播放音乐

任务要求：使用Seeed Studio XIAO ESP32C3控制蜂鸣器发出不同频率的声音，并播放一段音乐

搭配器件：Seeed Studio XIAO ESP32C3、Seeed Studio Expansion Board Base for XIAO

播放三次1000, 2000, 3000赫兹的声音后，播放音乐《小星星》

```python
import machine
import time

# 蜂鸣器
buzzer_pin = machine.Pin(5, machine.Pin.OUT)
buzzer = machine.PWM(buzzer_pin)
buzzer.freq(1047)

# 定义每个音符的频率
NOTE_C4 = 262
NOTE_D4 = 294
NOTE_E4 = 330
NOTE_F4 = 349
NOTE_G4 = 392
NOTE_A4 = 440
NOTE_B4 = 494
NOTE_C5 = 523

# 歌曲的音符，0是一个休息/脉冲
notes = [
  NOTE_C4, NOTE_C4, NOTE_G4, NOTE_G4, NOTE_A4, NOTE_A4, NOTE_G4,
  NOTE_F4, NOTE_F4, NOTE_E4, NOTE_E4, NOTE_D4, NOTE_D4, NOTE_C4,
  NOTE_G4, NOTE_G4, NOTE_F4, NOTE_F4, NOTE_E4, NOTE_E4, NOTE_D4,
  NOTE_G4, NOTE_G4, NOTE_F4, NOTE_F4, NOTE_E4, NOTE_E4, NOTE_D4,
  NOTE_C4, NOTE_C4, NOTE_G4, NOTE_G4, NOTE_A4, NOTE_A4, NOTE_G4,
  NOTE_F4, NOTE_F4, NOTE_E4, NOTE_E4, NOTE_D4, NOTE_D4, NOTE_C4
]

# 歌曲中每个音符的持续时间(毫秒)
durations = [
  500, 500, 500, 500, 500, 500, 1000,
  500, 500, 500, 500, 500, 500, 1000,
  500, 500, 500, 500, 500, 500, 1000,
  500, 500, 500, 500, 500, 500, 1000,
  500, 500, 500, 500, 500, 500, 1000,
  500, 500, 500, 500, 500, 500, 1000
]

def play_song():
  total_notes = len(notes)
  for i in range(total_notes):
  current_note = notes<i>
  wait = durations<i>
  if current_note != 0:
    # 设置声音占空比
    buzzer.duty(512)
    # 设置音符的频率
    buzzer.freq(current_note)
  else:
    # 关闭声音
    buzzer.duty(0)
  time.sleep_ms(wait)
  # 关闭声音
  buzzer.duty(0)

# 依次发出1000, 2000, 3000赫兹的声音
freqArr = [1000, 2000, 3000]
for freq in freqArr:
  buzzer.freq(freq)
  buzzer.duty(255)
  time.sleep(1)
  buzzer.duty(0)
  time.sleep(1)

# 播放歌曲
play_song()

```

## 任务4：连接WiFi网络

任务要求：将Seeed Studio XIAO ESP32C3连接到WiFi网络，并访问互联网信息

搭配器件：Seeed Studio XIAO ESP32C3、Seeed Studio Expansion Board Base for XIAO、RF ANT 2.4GHZ/5.5GHZ PCB TRACE

实现效果：使用WIFI连接互联网，获取当前广州的温湿度信息，并显示到屏幕上。

```python
import ujson as json
import utime as time
import urequests
import network
from machine import Pin, SoftI2C
import ssd1306

# i2c引脚
i2c = SoftI2C(scl=Pin(7), sda=Pin(6))
oled_width = 128
oled_height = 64
oled = ssd1306.SSD1306_I2C(oled_width, oled_height, i2c)

# WIFI信息设置
wifi_ssid = "wifi_ssid"
wifi_password = "wifi_password"

station = network.WLAN(network.STA_IF)
station.active(True)

while not station.isconnected():
  print("Connecting...")
  station.connect(wifi_ssid, wifi_password)
  time.sleep(10)

print("Connected!")
# 获取广州天气信息
response = urequests.get(
  "https://aider.meizu.com/app/weather/listWeather?cityIds=101280101")
res = json.loads(response.text)
temp = res.get("value", [{}])[0].get("realtime", {}).get("temp")
sd = res.get("value", [{}])[0].get("realtime", {}).get("sD")

# 清除屏幕
oled.fill(0)
# 显示内容
oled.text("GuangZhou", 10, 15)
oled.text(temp+"C "+sd+"%", 10, 25)
oled.show()

```

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_763863" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=763863&handlekey=savephoto_763863">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

## 任务5：使用外部传感器

任务要求：连接环境光传感器或温湿度传感器，获取传感器的数值，并转换成真实的物理量

搭配器件： Seeed Studio XIAO ESP32C3、Seeed Studio Expansion Board Base for XIAO、 Grove - AHT20 I2C Industrial Grade Temperature and Humidity Sensor、Grove - Light Sensor v1.2

**温湿度传感器**

- 通过在[PyPI · The Python Package Index](https://pypi.org/)搜索`aht20`可找到[micropython-ahtx0 0.1.2](https://pypi.org/project/micropython-ahtx0/)
- 下载驱动 [micropython-ahtx0-0.1.2.tar.gz](C:\Users\NipGe\Downloads\micropython-ahtx0-0.1.2.tar.gz) 
- Thonny - 工具 - 包管理 - 从本地文件中安装，选择下载的驱动安装
- 根据上图的引脚可知，i2c对应的引脚为`SDA:GPIO6,SCL:GPIO7`

**光线传感器**

查阅[Grove - Light Sensor | Seeed Studio Wiki](https://wiki.seeedstudio.com/Grove-Light_Sensor/)文档可知，此传感器使用ADC。将传感器接到左下方接口，即`A0 GPIO2`。

```python
import machine
adc = machine.ADC(0)
print(adc.read())
```

[Grove - Light Sensor | Seeed Studio Wiki](https://wiki.seeedstudio.com/Grove-Light_Sensor/)文档中的示例似乎是旧的版本的，在v1.2版本的模块将传感器更改为`LS06-S光敏传感器`，一番查找后，也没弄找到什么有用的信息，最后在传感器包装袋里的纸中看到`Maxlue detected:350 lux`。因此可知`读值0 -> 0 lux 4095->350 lux`。

**代码**

```python
from machine import Pin, SoftI2C,ADC
import ssd1306
import ahtx0
import time

# i2c引脚
i2c = SoftI2C(scl=Pin(7), sda=Pin(6))
# 温湿度传感器
tempSensor = ahtx0.AHT20(i2c)
# 光线传感器
lightSensor = ADC(Pin(2))
# 应用输入衰减, 11dB 衰减, 允许输入电压范围 (150mV - 2450mV)
lightSensor.atten(ADC.ATTN_11DB)
# ESP32C3 为12位ADC4095
lightSensor.width(ADC.WIDTH_12BIT)
# 屏幕
oled_width = 128
oled_height = 64
oled = ssd1306.SSD1306_I2C(oled_width, oled_height, i2c)

while True:
  # 清除屏幕
  oled.fill(0)
  # 显示内容
  # 温湿度数据
  oled.text("TEMP: %0.2f C" % tempSensor.temperature, 10, 15)
  oled.text("RH: %0.2f %%" % tempSensor.relative_humidity, 10, 25)
  
  # 光线数据
  lightSensorValue = lightSensor.read()
  lux = lightSensorValue / 4095 * 350
  oled.text("LUX: %0.2f" % lux, 10, 35)
  oled.show()
  time.sleep(1)
```

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_763864" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=763864&handlekey=savephoto_763864">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

## 分任务3：开灯提醒器

任务要求：监测环境光强度，如果光线太暗，通过屏幕和蜂鸣器提醒用户开灯，达到保护视力的效果。

搭配器件： Seeed Studio XIAO ESP32C3、Seeed Studio Expansion Board Base for XIAO、Grove - Light Sensor v1.2

```python
from machine import Pin, SoftI2C,ADC,PWM
import ssd1306
import time

# i2c引脚
i2c = SoftI2C(scl=Pin(7), sda=Pin(6))
# 蜂鸣器
buzzer_pin = Pin(5, Pin.OUT)
buzzer = PWM(buzzer_pin)
buzzer.freq(1047)
# 光线传感器
lightSensor = ADC(Pin(2))
# 应用输入衰减, 11dB 衰减, 允许输入电压范围 (150mV - 2450mV)
lightSensor.atten(ADC.ATTN_11DB)
# ESP32C3 为12位ADC4095
lightSensor.width(ADC.WIDTH_12BIT)
# 屏幕
oled_width = 128
oled_height = 64
oled = ssd1306.SSD1306_I2C(oled_width, oled_height, i2c)

while True:
  # 清除屏幕
  oled.fill(0)
  # 显示内容
  # 温湿度数据
  # 光线数据
  lightSensorValue = lightSensor.read()
  lux = lightSensorValue / 4095 * 350
  oled.text("LUX: %0.2f" % lux, 10, 15)
  text = "Normal"
  # 高于200时提示
  if lux > 200:
  text = "Too Bright!!"
  buzzer.duty(512)
  # 低于50时提示
  elif lux < 50:
  text = "Too Dark!!"
  buzzer.duty(512)
  else:
  buzzer.duty(0)
  oled.text(text, 10, 25)
  
  oled.show()
  time.sleep(1)
```

<ignore_js_op>

<div class="tip tip_4 aimg_tip" id="aimg_763861_menu" style="position: absolute; display: none" disautofocus="true">
<div class="xs0">
<p><strong>subtask3.jpg</strong> <em class="xg1">(220.32 KB, 下载次数: 0)</em></p>
<p>
<a href="javascript:;" class="loginf" >下载附件</a>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_763861" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=763861&handlekey=savephoto_763861">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

## 心得体会

通过参与这次活动，学习了MicroPython固件的使用、如何驱动扩展板上的OLED屏幕、如何通过蜂鸣器播放音乐、如何通过ESP32C3连接WIFI网络、如何读取外部传感器的数据、并完成了一个开灯提醒器，衷心感谢DigiKey得捷和EEWORLD举办的“Follow me活动”，让更多人认识EE。

提一个小建议：“跟着做”的直播可以早一些开始，我想“Follow me”活动的初衷也正是让我们这些新手小白能跟着大神完成一个个任务，太晚开始对于新手小白来说时间就有些赶了。

## 附件

- [3-5分钟短视频](https://training.eeworld.com.cn/video/38616)
- [可编译下载的代码](https://download.eeworld.com.cn/detail/NipGeihou/630279)

chejm · 发表于2023-12-15 22:40

楼主的分享十分有用，先收藏起来，慢慢学习，非常感谢楼主的无私奉献

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