【Follow me第二季第1期】任务报告汇总

disk0

【Follow me第二季第1期】任务报告汇总 [复制链接]

本帖最后由 disk0 于 2024-10-8 20:00 编辑

一、3-5分钟短视频

https://training.eeworld.com.cn/video/40788

（1）简短的自我介绍

大家好，我是disk0，是一个Python 的初学者，也是micropython 和circuitpython 的爱好者

（2）展示任务所用全部物料实物

（3）设计思路（用下单器件的哪些模块实现了哪些功能）

主要使用使用CPX 的板载传感器（温度，亮度，三轴，蜂鸣器）完成指定的任务

（4）各任务功能演示，需要在对应视频片段开始前，说明对应任务名称

详见视频介绍

二、任务实现详情

任务对应帖子如下：

【Follow me第二季第1期】开箱 https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1289907-1-1.html

任务清单：

一、入门任务（必做）：开发环境搭建，板载LED点亮

IDE

开发环境最早计划使用习惯的Thonny，但是后来发现我手里的CPX 在Thonny中，调试存在问题，后来使用官方推荐的Mu

CircuitPython下载

首先到官网下载UF2文件 https://circuitpython.org/board/circuitplayground_express/

P.S. 不建议使用 CHINESE (PINYIN) 版本哦，因为并不是汉字的系统，而是拼音字母，是非常可怕的

CircuitPython烧录

双击开发板中心的 RESET 按键，板载的10个彩色灯珠（neopixel）会闪烁，最后停留在全部绿色的状态

这个时候打开我的电脑，会发现有一个 CPLAYBOOT 的盘

双击进入，把下载的UF2 文件复制，就会自动烧录了

烧录完成后，重启启动开发板，开启 Mu，就可以在状态栏看到已经成功连接了

CPX 有两种（LED 和 neopixel）一共 12颗灯珠。

其中 USB 口右侧的On 是电源指示灯，一般不用于编程。

所以本次任务，编程对象是 USB 口左侧的 D13 的LED灯珠。

import board
import digitalio
import time

led = digitalio.DigitalInOut(board.LED)
led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT

while True:
    print("Hello, EEworld!")
    led.value = not led.value
    time.sleep(0.5)

主要逻辑

初始化LED灯后，在大循环中，打印一段内容，并改变 led的value也是就是灯的亮和灭，最后sleep 进入下一次循环

尾巴

细心的朋友会发现，为什么D13 针脚没有出现在代码中？

让我在交互环境中运行

 import board;help(board)

你会看到CircuitPython 已经对主板的一些定义和别名

这就是没有出现D13的原因。

不仅是LED，其他的一些板载传感器也都已经被CircuitPython定义好了，更多的大家可以自己查看。

这，也是我为何是喜欢CircuitPython的原因之一。

基础任务一（必做）：控制板载炫彩LED，跑马灯点亮和颜色变换

任务理解

任务中的 “炫彩LED”，是指 NeoPixel 灯带，虽然有10颗灯珠，其实只使用了MCU的一个IO,而且可以通过程序控制任何一个的颜色和明暗。

import time
import board
import neopixel


# 自定义常量
BOARD_NEO_QTY = 10
BOARD_NEQ_BRI = 0.008

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)

# 初始化 NeoPixel
pixels = neopixel.NeoPixel(board.NEOPIXEL, BOARD_NEO_QTY, brightness=BOARD_NEQ_BRI,auto_write=False)

# 每0.5秒，按顺序改变一个灯珠的颜色
def color_chase(color, wait):
    for i in range(10):
        pixels[i] = color
        time.sleep(0.1)
        pixels.show()
    time.sleep(0.4)
    
    
while True:
    color_chase(RED, 0.1)  
    color_chase(YELLOW, 0.1)
    color_chase(GREEN, 0.1)
    color_chase(CYAN, 0.1)
    color_chase(BLUE, 0.1)
    color_chase(PURPLE, 0.1)
    color_chase(OFF, 0.1)

主要逻辑

1. 导入必须要库 time board 和主角 neopixel

2. 定义项目常量：灯珠数量，亮度和颜色

3. 初始化

pixels = neopixel.NeoPixel(board.NEOPIXEL, BOARD_NEO_QTY, brightness=BOARD_NEQ_BRI,auto_write=False)

4. 定义跑马灯函数

5. 大循环中切换不同的颜色，最后关闭

展示

请参考展示视频

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

任务理解

热敏电阻温度传感器 A9 和光线传感器 A8 ，都已经集成在了主板，获取两个传感器的值映射到NeoPixel灯带

import time
import board
import neopixel
import analogio
import simpleio
import adafruit_thermistor

# 自定义常量
BOARD_NEO_QTY = 10
BOARD_NEQ_BRI = 0.008

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)

# 灯带初始化
pixels = neopixel.NeoPixel(board.NEOPIXEL, BOARD_NEO_QTY,brightness=BOARD_NEQ_BRI,auto_write=False)
pixels.fill((0, 0, 0))
pixels.show()
# 传感器
sensor_light = analogio.AnalogIn(board.LIGHT)
sensor_temp = adafruit_thermistor.Thermistor(board.TEMPERATURE, 10000, 10000, 25, 3950)


# 定义颜色序列
brightness_colors = [GREEN, YELLOW, RED]
temperature_colors = [BLUE, YELLOW, RED]
while True:
    # 获取环境的亮度和温度
    peak_light = simpleio.map_range(sensor_light.value, 2000, 62000, 0, 5)
    peak_temp = simpleio.map_range(sensor_temp.temperature, 33, 33.5, 0, 5)
    print("light.value:", sensor_light.value)
    print("--peak_light ", int(peak_light))
    print("temp.value:", sensor_temp.temperature)
    print("**peak_temp ", int(peak_temp))

    # 右侧灯珠表示 亮度
    for i in range(0, 5, 1):
        if i <= peak_light:
            pixels[i] = GREEN
            if peak_light > 2 and i >= 2:
                pixels[i] = YELLOW
            if peak_light > 3 and i >= 3:
                pixels[i] = RED
        else:
            pixels[i] = OFF

    # 左侧灯珠表示 温度
    for j in range(9, 4, -1):
        if j >= 9 - peak_temp:
            pixels[j] = BLUE
            if peak_temp > 2 and j <= 7:
                pixels[j] = YELLOW
            if peak_temp > 3 and j <= 6:
                pixels[j] = RED
        else:
            pixels[j] = OFF
    pixels.show()

    time.sleep(0.1)

主要逻辑

1. 初始化传感器前的部分，和前面是基本一致

2. 初始化光线传感器和温度传感器

3.1 大循环中，首先把两个传感器的值在范围内映射到 5 个灯珠

3.2 按照2个传感器的值，分别显示在左右两排 NeoPixel灯带

展示

补光灯开启

尾巴

CircuitPython 开发无需编写大量的驱动，甚至连针脚都已经被环境定义好，使用起来很方便

基础任务三：板载LED展示，检测到入侵时，发起声音报警

任务理解

CPX 开发板上虽然有各种传感器，但是距离传感器并没有出现在开发板上。

所以这个任务，我使用的是环境光传感器A8 来感应物体的接近,

在亮度降低到阈值时，亮红色灯带，蜂鸣器A0 发出警报声音

代码部分

1. 蜂鸣器 speaker.py 【来源

链接已隐藏，如需查看请登录或者注册

】

import time
import array
import math
import board
import digitalio
from audiocore import RawSample
from audioio import AudioOut


FREQUENCY = 550  # 440 Hz middle 'A'
SAMPLERATE = 8000  # 8000 samples/second, recommended!

# Generate one period of sine wav.
length = SAMPLERATE // FREQUENCY
sine_wave = array.array("H", [0] * length)
for i in range(length):
    sine_wave[i] = int(math.sin(math.pi * 2 * i / length) * (2 ** 15) + 2 ** 15)

# Enable the speaker
speaker_enable = digitalio.DigitalInOut(board.SPEAKER_ENABLE)
speaker_enable.direction = digitalio.Direction.OUTPUT
speaker_enable.value = True

audio = AudioOut(board.SPEAKER)

def make_sound():
    sine_wave_sample = RawSample(sine_wave)

    # A single sine wave sample is hundredths of a second long. If you set loop=False, it will play
    # a single instance of the sample (a quick burst of sound) and then silence for the rest of the
    # duration of the time.sleep(). If loop=True, it will play the single instance of the sample
    # continuously for the duration of the time.sleep().
    audio.play(sine_wave_sample, loop=True)  # Play the single sine_wave sample continuously...
    time.sleep(1)  # for the duration of the sleep (in seconds)
    audio.stop()  # and then stop.

code.py

import time
import board
import neopixel
import analogio
from speaker import make_sound

pixels = neopixel.NeoPixel(board.NEOPIXEL, 10, brightness=.01, auto_write=False)
pixels.fill((0, 0, 0))
pixels.show()

light = analogio.AnalogIn(board.LIGHT)

while True:
    print(light.value)

    if light.value < 2000:
        print('light.value under 2000')
        for i in range(0, 10, 1):
            pixels[i] = (255, 0, 0)
        pixels.show()

        make_sound()

    else:
        for i in range(0, 10, 1):
            pixels[i] = (0, 255, 0)
        pixels.show()

    time.sleep(0.01)

主要逻辑

1. speaker.py 来自官方案例，主要定义了make_sound 来使用蜂鸣器

2. 主代码中，主要获取环境光传感器值，低于2000的时候，改变灯珠颜色，并发出警报

展示

请参考展示视频

进阶任务（必做）：制作不倒翁

任务理解

展示不倒翁运动过程中的不同灯光效果，这个时候需要用到板载的三轴运动传感器（LIS3DH），计算板载姿势，对应到灯珠亮起

import time
import math
import board
import busio
import neopixel

import adafruit_lis3dh

# 初始化I2C接口
i2c = busio.I2C(board.ACCELEROMETER_SCL, board.ACCELEROMETER_SDA)

# 初始化LIS3DH传感器
lis3dh = adafruit_lis3dh.LIS3DH_I2C(i2c, address=0x19)

# 初始化Neopixel灯带
num_pixels = 10
pixels = neopixel.NeoPixel(board.NEOPIXEL, num_pixels, brightness=.05, auto_write=False)

def get_tilt_index(x, y):
    """根据传感器数据计算倾斜方向的灯珠索引"""
    # 计算倾斜的角度（以度为单位）
    angle = math.atan2(y, x) * 180 / math.pi
    if angle < 0:
        angle += 360

    # 将角度映射到12个灯珠上，每个灯珠覆盖30度范围
    index = int((angle + 15) // 30) % num_pixels
    return index

while True:
    # 读取加速度值
    x, y, z = lis3dh.acceleration

    # 获取倾斜方向的灯珠索引
    index = get_tilt_index(x, y)

    # 关闭所有灯
    pixels.fill((0, 0, 0))

    # 点亮对应的灯珠
    pixels[index] = (255, 0, 0)

    # 更新Neopixel灯带
    pixels.show()

    # 延时0.2s
    time.sleep(0.2)

主要逻辑

1. 初始化 lis3dh 传感器和 NeoPixel 灯带.

2. 使用计算函数，把三轴数据转化成角度，然后匹配到10灯珠

使用了12个方向，映射到10颗灯

3. 大循环中读取运动传感器值并更新对应的灯珠

展示

动态请参考展示视频

自选任务：SH1107 OLDE屏幕使用

任务理解

在下单阶段，差额部分下单了M5的SH1107

因为CPX没有显示模块，让传感器的读值可以更直观

代码部分

import board
import displayio
import terminalio
from adafruit_display_text import label
import adafruit_displayio_sh1107
import gc
import os
import busio
import random
import time
import analogio
import adafruit_thermistor

gc.enable()

# release any currently configured displays
displayio.release_displays()


# Setup I2C
i2c = busio.I2C(board.SCL, board.SDA)  # uses board.SCL and board.SDA
display_bus = displayio.I2CDisplay(i2c, device_address=0x3C)


# SH1107 is vertically oriented 64x128
WIDTH = 128
HEIGHT = 64

display = adafruit_displayio_sh1107.SH1107(
    display_bus, width=WIDTH, height=HEIGHT, rotation=0
)

splash = displayio.Group()
display.root_group = splash

default_text = " "*7
text_area = label.Label(terminalio.FONT, text=default_text, scale=2, color=0xFFFFFF, x=0, y=10)

display.root_group =text_area

sensor_light = analogio.AnalogIn(board.LIGHT)
sensor_temp = adafruit_thermistor.Thermistor(board.TEMPERATURE, 10000, 10000, 25, 3950)

while True:
    gc.collect()
    print('mem_free',gc.mem_free())
    temp_value = str(round(sensor_temp.temperature,1))
    light_value = str(sensor_light.value)
    show_value = temp_value + '/' + light_value
    # show_value = 'T/L' + '\n' + show_value
    text_new= show_value
    text_area.text = text_new
    time.sleep(1)

主要逻辑

1. 主要部分是传感器读取，细节请参考

2. 头部需要在lib文件夹中引入 adafruit_display_text 和 adafruit_displayio_sh1107

3. Line 33~42 主要实例化显示部分，最后在大循环中定时把传感器的值跟新到显示区域的text

展示

对本活动的心得体会（包括意见或建议）

- CPX 开发板小巧可爱，支持传感器丰富，开发方式多样

- CPX的缺点：资源相对紧凑，GPIO接口相对特殊（需要鳄鱼夹线）；micro USB 接口略显落伍

- 通过各项任务，更加熟悉了CircuitPython 的易用性（各种针脚几乎不用关系，直接调用传感器的名字就行）

- 任务中I2C的通讯协议比较多，在有已经开发好的驱动库支持下，使用起来比其他通讯协议来说更简单便捷

三、可编译下载的代码

https://download.eeworld.com.cn/detail/disk0/634070

秦天qintian0303

非常不错了，还弄个一个显示屏，第一人啊

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