【Follow me第二季第1期】任务提交：疯狂章鱼哥

cc1989summer

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本帖最后由 cc1989summer 于 2024-9-27 22:19 编辑

非常有幸参加EEWORLD和得捷举办的Follow me活动，让大家尽其所能折腾。

而且大概每年都是在暑期举办（虽然打工人没有暑假）（去年我也参加了Follow me第1期Raspberry Pi Pico W），外面虽然热但在家吹着空调安心搞软硬件开发也是一种乐趣。

项目视频演示

本项目完成了本期活动的全部内容，所有任务的展示如下：

Adafruit

物料展示

我购买物料为活动必备物料开发板、推荐物料舵机。

实物如图：

任务成果展示

入门任务：开发环境搭建，板载LED点亮

原帖详见：

https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1289929-1-1.html

开发环境搭建：

Python是目前最流行的开发方式，官方介绍的开发工具是Mu Editor，而我因为开发树莓派pico时电脑上安装过thonny，觉得挺好用，就沿用下来了。

开发板安装CircuitPython的方法我就不赘述了。

按默认方法安装软件。

https://thonny.org/

右下角选择对用的COM口，即可连上开发板。

以下为灯（Board.LED）闪烁程序。

import time
from adafruit_circuitplayground import cp

while True:
    cp.red_led = True
    time.sleep(1)
    cp.red_led = False
    time.sleep(1)

演示：

基础任务一：控制板载炫彩LED，跑马灯点亮和颜色变换

所使用的板载元件：彩色LED（NeoPixel）

NeoPixel是具备MCU控制功能的单总线LED，并非常规LED，运行的是NZR单总线协议。

本段代码的流程为，大循环内嵌套小循环，大循环为颜色变换，小循环为亮度变换

代码：

import time
import board
import neopixel

# 定义颜色
RED = (255, 0, 0)
YELLOW = (255, 150, 0)
GREEN = (0, 255, 0)
CYAN = (0, 255, 255)
BLUE = (0, 0, 255)
PURPLE = (180, 0, 255)
WHITE = (255, 255, 255)
OFF = (0, 0, 0)

#定义灯的数量
pixels = neopixel.NeoPixel(board.NEOPIXEL, 10) 


#核心显示函数
def color_change(color, wait):
    for i in range(10):
        pixels[i] = color
        time.sleep(0.1)
        pixels.show()
    time.sleep(0.4)
    
    
while True:
    color_change(RED, 0.1)  
    color_change(YELLOW, 0.1)
    color_change(GREEN, 0.1)
    color_change(CYAN, 0.1)
    color_change(BLUE, 0.1)
    color_change(PURPLE, 0.1)
    color_change(OFF, 0.1)

演示：

基础任务二：监测环境温度和光线，通过板载LED展示舒适程度

通过读取到光线和温度数据后，根据当前数值和舒适数值的差异，数字的大小来表示舒适度。数字越大时，代表环境越不好，板子上的RGB灯会亮的越多。

代码：

import time
from adafruit_circuitplayground import cp

cp.detect_taps = 1
cp.pixels.auto_write = False
cp.pixels.brightness = 0.3

color_cnt = 0
marquee_cnt = 0

def marquee_range(light, tem):
    red = 0
    green = 0
    blue = 0
    if tem < 28.5:
        green = 150
    elif 28.5 <= tem <= 29.5:
        red = 150
        green = 150
    elif tem > 29.5:
        red = 150

    for i in range(10):
        if i <= light / 320 * 9:
            cp.pixels[i] = (2 + red * i / 10, 2 + green * i / 10, 2 + blue * i / 10)
        else:
            cp.pixels[i] = (0, 0, 0)
    cp.pixels.show()

while True:
    marquee_range(cp.light, cp.temperature)
    print(cp.temperature)
    time.sleep(0.1)

演示：

基础任务三：接近检测——设定安全距离并通过板载LED展示，检测到入侵时，发起声音报警

详细帖子见：

https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1290049-1-1.html

利用光照传感器的感应，思路见以下：

把全部白光LED灯打开，照度一般在4000+，用手接近的话，形成反射效果，照度瞬间上升至30000~40000+

只需要加个判断即可。

代码见以下：

import board
import time
import analogio
import neopixel


pixels = neopixel.NeoPixel(board.NEOPIXEL, 10)
for i in range(10):
    pixels[i] = (255, 255, 255)
    pixels.show()  

light = analogio.AnalogIn(board.LIGHT)   


while True:

    time.sleep(1)
    print(light.value)
    if light.value >10000:
        print("Hurry UP")

演示：

进阶任务：制作不倒翁——展示不倒翁运动过程中的不同灯光效果

这个任务使用的是加速度传感器，利用它的测值，并映射到rgb值上，从而改变led的颜色。

代码：

import time
from adafruit_circuitplayground import cp

cp.pixels.fill((255,255,255))

while True:
      if not cp.shake():
            (x,y,z)=cp.acceleration
            r=int(abs(x)/10*255)
            g=int(abs(y)/10*255)
            b=int(abs(z)/10*255)
      cp.pixels.fill((r,g,b))

展示：

本次来到最终的作品提交，我选择的任务是疯狂章鱼哥

■ 创意任务二：章鱼哥——章鱼哥的触角根据环境声音的大小，章鱼哥的触角可舒展或者收缩

搭配器件： Adafruit Circuit Playground Express、舵机

配合使用舵机FS90R，通过PWM（A1）引脚驱动。

工作原理：PWM信号由接收通道进入信号解调电路进行解调，获得一个直流偏置电压。直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差并输出。该输出送入电机驱动集成电路以驱动电机正反转。当电机转动时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，直到电压差为O，电机停止转动。舵机的控制信号是PWM信号，利用占空比的变化，改变舵机的位置。

这是他的规格：

程序架构：

当检测到声音后，计算声音升压的平均值，然后将这个值转到舵机可接受的pwm脉宽范围，并将PWM信号送出去驱动舵机，同时根据平均声压大小来亮起对应数量的指示灯。

以下为驱动程序：

import time
import math
import board
import array
import audiobusio
import pwmio
from digitalio import DigitalInOut, Direction, Pull
from analogio import AnalogIn
import microcontroller
from adafruit_circuitplayground.express import cpx


microcontroller.on_next_reset(microcontroller.RunMode.BOOTLOADER)


color = {
    "black": 0x000000,
    "white": 0xFFFFFF,
    "red": 0xFF0000,
    "green": 0x00FF00,
    "blue": 0x0000FF,
    "cyan": 0x00FFFF,
    "magenta": 0xFF00FF,
    "yellow": 0xFFFF00,
}


# Not too bright!
cpx.pixels.brightness = 0.3
# Number of Pixel on board
pix_num = 10



def map_range(input_value, input_min, input_max, output_min, output_max):
    std_value = (input_value - input_min) / (input_max - input_min)
    return std_value * (output_max - output_min) + output_min


def wheel(pos):
    # Input a value 0 to 255 to get a color value.
    # The colours are a transition r - g - b - back to r.
    if (pos < 0) or (pos > 255):
        return color["black"]
    if pos < 85:
        return (int(255 - pos * 3), int(pos * 3), 0)
    elif pos < 170:
        pos -= 85
        return (0, int(255 - (pos * 3)), int(pos * 3))
    else:
        pos -= 170
    return (int(pos * 3), 0, int(255 - pos * 3))


#  创意任务二：章鱼哥——章鱼哥的触角根据环境声音的大小，章鱼哥的触角可舒展或者收缩

def servo_duty_cycle(pulse_us, frequency=50):
    period_us = 1.0 / frequency * 1000000.0
    duty_cycle = int(pulse_us / (period_us / 65535.0))
    return duty_cycle

def mean(values):
    return sum(values) / len(values)

def normalized_rms(values):
    minbuf = int(mean(values))
    sum_of_samples = sum(
        float(sample - minbuf) * (sample - minbuf) for sample in values
    )

    return math.sqrt(sum_of_samples / len(values))

mic = audiobusio.PDMIn(
    board.MICROPHONE_CLOCK, board.MICROPHONE_DATA, sample_rate=16000, bit_depth=16
)

samples = array.array("H", [0] * 320)
mic.record(samples, len(samples))
pwm = pwmio.PWMOut(board.A1, frequency=50, duty_cycle=0)

while True:
    mic.record(samples, len(samples))
    sound_value = normalized_rms(samples)
    max_value = 1500
    min_value = 150
    sound_value = min(sound_value, max_value)
    sound_value = max(sound_value, min_value)
    print("音量: %d" % sound_value)
    pwm.duty_cycle = servo_duty_cycle(int(map_range(sound_value, min_value, max_value, 500, 2500)))
    sound_index = int(map_range(sound_value, min_value, max_value, 0, 10))
    for p in range(10):
        if p <= sound_index:
            cpx.pixels[p] = tuple(
                int(c * ((10 - p % 10)) / 10.0) for c in wheel(25 * (p % 10))
            )
        else:
            cpx.pixels[p] = color["black"]

展示：