掌控板：Python編程實(shí)現(xiàn)水火情警報(bào)器

牟曉東

PinPong庫是一個(gè)可用于連接硬件設(shè)備進(jìn)行編程的Python庫模塊，在開源硬件編程中可適用于Arduino、虛谷號(hào)、micro：bit、掌控板、樹莓派等常見的開發(fā)板。只須在Python編程環(huán)境中對(duì)初始化語句中的參數(shù)進(jìn)行修改即可。比如在ArduinoUNO中的初始化語句是“Board（"uno"）.begin（）”，若換成掌控板則修改為“Board（"handpy"）.begin（）”。只要所使用的傳感器連接正確的話，Python編程代碼幾乎不必做改動(dòng)就能夠在各種開發(fā)板之間進(jìn)行“無縫”跨平臺(tái)移植，實(shí)現(xiàn)相同的功能。下面以掌控板為例，連接上雨水傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鳎ㄟ^Mind+環(huán)境中的Python編程調(diào)用PinPong庫來制作一個(gè)水火情警報(bào)器。

1.實(shí)驗(yàn)器材及連接

實(shí)驗(yàn)器材包括：掌控板和擴(kuò)展板各一塊，F(xiàn)C-37雨水傳感器一個(gè)，火焰?zhèn)鞲衅饕粋€(gè)，各種杜邦線若干。首先，將掌控板正確插入至擴(kuò)展板中，注意二者的金手指面要緊密接觸好；接著，將雨水傳感器的VCC、GND和AO（模擬數(shù)據(jù)輸出端）分別通過紅色、白色和綠色杜邦線連接至擴(kuò)展板的P0引腳組的+、-和P端，注意不是連接DO（數(shù)字信號(hào)輸出端）；類似的連接方式，再將火焰?zhèn)鞲衅鞯腣CC、GND和DO分別通過紅色、白色和黃色杜邦線連接至擴(kuò)展板的P1引腳組的+、-和P端；最后，通過數(shù)據(jù)線將掌控板與電腦的USB口進(jìn)行連接（如圖1）。

2.在Mind+中進(jìn)行Python編程

運(yùn)行Mind+，切換至“代碼”、“Python模式”，再點(diǎn)擊右上角的“庫管理”項(xiàng)查看是否之前已經(jīng)安裝過PinPong庫，確?！坝布刂啤眳^(qū)域中的“pinpong”項(xiàng)后面按鈕顯示為“已安裝”。

開始在左側(cè)的代碼主編輯區(qū)進(jìn)行編程。

首先，進(jìn)行相關(guān)庫模塊的導(dǎo)入，包括導(dǎo)入時(shí)間庫：“importtime”、導(dǎo)入PinPong庫中的開發(fā)板及引腳類：“frompinpong.boardimportBoard，Pin”、導(dǎo)入掌控板擴(kuò)展設(shè)備：“frompinpong.extension.handpyimport*”。接著，初始化掌控板：“Board（"handpy"）.begin（）”，再對(duì)P0和P1兩個(gè)引腳分別進(jìn)行電平輸入的模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的初始化設(shè)置：“P0_pin=Pin（Pin.P0，Pin.ANALOG）”、“P1_pin=Pin（Pin.P1，Pin.IN）”（如圖2）。

接下來進(jìn)行函數(shù)的自定義，包括控制掌控板正面三顆LED燈的亮與滅、OLED顯示屏分別進(jìn)行“水情預(yù)警！”和“火情預(yù)警！”文字提示共兩組（四個(gè)）函數(shù)。

第一組控制LED燈的亮與滅函數(shù)分別是lights_on（）和lights_off（），每個(gè)函數(shù)均是通過設(shè)置RGB值來控制三顆LED燈的發(fā)光顏色，其中的rgb[0]、rgb[1]和rgb[2]則分別對(duì)應(yīng)LED燈的序號(hào)，在lights_on（）函數(shù)中通過“rgb[0]=（255，0，0）”、“rgb[1]=（0，255，0）”和“rgb[2]=（0，0，255）”三行語句分別設(shè)置三顆LED燈的發(fā)光顏色為紅色、綠色和藍(lán)色（其中的數(shù)字255若改為127則表示對(duì)應(yīng)顏色的發(fā)光強(qiáng)度降低為50%）；而在lights_off（）函數(shù)中，三顆LED的RGB值均設(shè)置為0，表示不發(fā)光（即熄滅狀態(tài)）；最后，再通過“rgb.write（）”語句使其生效（如圖3）。

第二組控制OLED顯示屏提示“水情預(yù)警！”的water_alert（）函數(shù)和“火情預(yù)警！”fire_alert（）函數(shù)代碼類似，以water_alert（）函數(shù)為例，先通過語句“oled.DispChar（'水情預(yù)警！'，32，16）”來設(shè)置文字提示信息的內(nèi)容顯示及坐標(biāo)，再通過語句“oled.show（）”使OLED顯示屏生效，并且添加時(shí)間等待語句“time.sleep（3）”，作用是控制文字信息的顯示提示時(shí)間為3秒鐘；接下來，語句“oled.fill（0）”的作用是將低電平輸出至OLED屏，滿屏均為黑色，最終也仍需添加語句“oled.show（）”使顯示生效（如圖4）。

最后編寫“whileTrue”循環(huán)主程序：建立變量water_value，為其賦值為“P0_pin.read_analog（）”，作用是讀取雨水傳感器所獲取的檢測數(shù)據(jù)（AO模擬端）；建立變量fire_value，賦值為“P1_pin.value（）”，作用是讀取火焰?zhèn)鞲衅魉@取的檢測數(shù)據(jù)（D1數(shù)字端）；再通過兩個(gè)print（）語句將檢測的數(shù)據(jù)信息在電腦屏幕上顯示輸出：“print（"水信號(hào)的檢測（模擬）數(shù)據(jù)為："，water_value）”、“print（"火信號(hào)的檢測（數(shù)字）數(shù)據(jù)為："，fire_value）”；建立第一個(gè)if條件分支結(jié)構(gòu)，其判斷為“water_value<1000”，因?yàn)橥ㄟ^測試發(fā)現(xiàn)雨水傳感器的檢測板在“無水”時(shí)的輸出值為1040左右，而“有水”時(shí)的輸出值為960左右；若該條件成立，說明檢測到“有水”，則分別執(zhí)行亮燈函數(shù)lights_on（）、水情預(yù)警函數(shù)water_alert（）和滅燈函數(shù)lights_off（）；第二個(gè)if條件分支結(jié)構(gòu)類似，只是判斷條件修改為“fire_value==0”，因?yàn)橥ㄟ^測試發(fā)現(xiàn)火焰?zhèn)鞲衅髟凇盁o火”時(shí)的輸出值為1（“有火”則為0），條件成立則執(zhí)行亮燈函數(shù)lights_on（）、火情預(yù)警函數(shù)fire_alert（）和滅燈函數(shù)lights_off（）；最后，為循環(huán)結(jié)構(gòu)添加0.3秒鐘的時(shí)間等待語句“time.sleep（0.3）”（如圖5）。

3.測試水火情警報(bào)器

將程序保存，點(diǎn)擊右上角的“運(yùn)行”進(jìn)行測試：在“無水”、“無火”的正常情況下，掌控板的LED燈不發(fā)光，OLED屏也不顯示任何信息，電腦程序下方的“終端”處每隔0.3秒會(huì)顯示一組水與火信號(hào)的檢測數(shù)據(jù)；當(dāng)在雨水傳感器的檢測板上滴幾滴水時(shí)，三顆LED燈發(fā)光，同時(shí)在顯示屏上出現(xiàn)“水情預(yù)警！”的提示，直至將水滴擦除才會(huì)解除燈光和文字警報(bào)；當(dāng)在火焰?zhèn)鞲衅鞲浇c(diǎn)燃打火機(jī)時(shí)，LED燈發(fā)光，顯示屏提示“火情預(yù)警！”，直至熄滅打火機(jī)才會(huì)解除警報(bào)。