[作品提交] 【Follow me第二季第1期】任务汇总贴

29447945 2024-9-26 23:41 楼主

# 【Follow me第二季第1期】任务汇总贴

很高心能参加本次EE论坛的Follow me第二季第1期活动，本次我使用的开发板是Adafruit Circuit Playground Express开发板，Adafruit Circuit Playground Express是一款功能丰富的开发板，专为教育和爱好者设计。它集成了多种传感器和LED灯，支持MicroPython编程语言，使得编程变得简单直观。MicroPython是一种轻量级的Python实现，专为微控制器和开发板设计，它简化了编程过程，允许用户快速上手。通过MicroPython，可以轻松控制开发板上的传感器，如光敏电阻、温度传感器和加速度计，以及实现LED灯的控制和动画效果。此外，它还支持蓝牙，可以无线连接到电脑或手机进行编程，非常适合初学者和中级开发者进行项目开发和原型设计。

**各任务贴链接 **
[入门任务（必做）：开发环境搭建](http://【Follow me第二季第1期】入门任务（必做）：开发环境搭建，板载LED点亮 https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1292160-1-1.html "入门任务（必做）：开发环境搭建")
[基础任务一（必做）：控制板载炫彩LED](http://【Follow me第二季第1期】基础任务一（必做）：控制板载炫彩LED，跑马灯点亮和颜色... https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1292162-1-1.html "基础任务一（必做）：控制板载炫彩LED")
[基础任务二（必做）：监测环境温度和光线](http://【Follow me第二季第1期】基础任务二（必做）：监测环境温度和光线，通过板载LED展... https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1292164-1-1.html "基础任务二（必做）：监测环境温度和光线")
[基础任务三（必做）：接近检测](http://【Follow me第二季第1期】基础任务三（必做）：接近检测 https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1292167-1-1.html "基础任务三（必做）：接近检测")
[制作不倒翁](http://【Follow me第二季第1期】制作不倒翁——展示不倒翁运动过程中的不同灯光效果 https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1292169-1-1.html "制作不倒翁")
[章鱼哥](http://【Follow me第二季第1期】章鱼哥——声音章鱼哥 https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1292208-1-1.html "章鱼哥")
# 演示视频
<div id="player_eb1dc752fa08eaf0d40ccb3bcdf581f40" class="localvideo-box"></div><div class="localvideo-title">fe0136bbb0a3464c55dfb4df8db7b7af</div><br/>

# 任务展示
## 1.开发环境搭建
Adafruit Circuit Playground Express也支持多种开发环境，其中包括图形化编程MakeCode、Circuit Python和Arduino IDE，这里我就介绍一下MakeCode和Circuit Python环境的搭建；

1.首先MakeCode是最方便的，直接打开网页https://makecode.adafruit.com/（这里也可以用微软的https://makecode.microbit.org/，微软的同理），点击新建工程：

2.根据自己的需求拖拉图形化模块；

3.我这里简单演示一下跑马灯模块，拖入现场的跑拉灯，如下图，这时左边就会模拟板子上的运行状况，很方便；

4.符合我们需求后，下载固件,然后放到板子虚拟出来的磁盘中；

5.下载固件时也会提示步骤，如下图；

对与MakeCode这一套编程几乎可以说是完全不用什么基础，适合小朋友入门编程学习，不过现有模块有限，要利用板子更多资源和模块，还是相对较难；
接下来介绍一下第二个开发环境搭建，Circuit Python

这里我选用MU编辑器，可以直接下载和查看串口：

1.安装 Mu 编辑器
Mu 是一个简单的代码编辑器，它是用 Python 编写的，适用于 Windows、MacOS、Linux 和 Raspberry Pi。串行控制台是内置的，因此可以立即从电路板的串行输出中获得调试信息！

2.下载板子对应的固件，官网是：https://circuitpython.org/downloads

3.把固件下载板子上，然后下载重启后磁盘就会默认有以下文件;

其中lib可以存放库文件，code.py就是我们编写代码的文件，编写后直接保存，开发板就会执行代码；

测试一下根据我们触摸引脚点灯和打印：

板子运行如图

## 2.控制板载炫彩LED
我们上一节讲到了CircuitPython开发环境的搭建，这一节我们实现点灯；

首先开发板通过USB连接我们电脑，我这里使用MU编辑器打开我们的code.py代码，打开后根据需求编写代码：
```python
import board
import neopixel
import time

pixels = neopixel.NeoPixel(board.NEOPIXEL, 10, brightness=0.2)
pixels.fill((0, 0, 0))

while True:
    # 跑马灯效果
    for i in range(10):
        pixels.fill((0, 0, 0))  # 先清空所有LED
        pixels<i> = (0, 150, 150)  # 点亮第i个LED
        pixels.show()
        time.sleep(0.2)

# 颜色变换
    for i in range(10):
        pixels<i> = (255, 0, 0)  # 红色
        pixels.show()
        time.sleep(0.2)
        pixels<i> = (0, 255, 0)  # 绿色
        pixels.show()
        time.sleep(0.2)
        pixels<i> = (0, 0, 255)  # 蓝色
        pixels.show()
        time.sleep(0.2)

```
这里就是控制所有的灯都亮以及颜色变化等效果，相对也比较简单，我们看一下板子上的效果

LED灯随着时间变化

## 3.监测环境温度和光线
Adafruit Circuit Playground Express（CPX）是一款功能丰富的开发板，它集成了多种传感器和可编程LED，非常适合用于教育、原型设计和各种有趣的电子项目。以下是CPX的一些主要硬件资源：

微控制器：CPX基于Adafruit的定制版ATmega32U4芯片，这是一个32位AVR微控制器，运行频率高达16MHz，拥有3.5 KB的SRAM和32 KB的闪存。

板载传感器：

加速度计/陀螺仪：MPU-9250，用于检测运动和方向。
光传感器：用于检测环境光线强度。
温度传感器：用于测量环境温度。
触摸传感器：10个可编程触摸点，分布在板上。
LED：

霓虹灯：10个可编程的NEOPixel RGB LED，可以通过编程显示不同的颜色和模式。
红色LED：一个红色的LED，可通过编程控制。
音频：

扬声器：一个小型扬声器，可以播放声音和音乐。
麦克风：一个小型麦克风，可以捕捉声音。
输入/输出：

按钮：两个可编程按钮，用于接收用户输入。
触摸传感器：10个触摸传感器，可以检测触摸。
通信接口：

USB：用于编程和供电。
I2C：用于与I2C设备通信。
SPI：用于与SPI设备通信。
这一节我们讲解一下 温度和光线传感器的使用；
```python
import time
from adafruit_circuitplayground import cp

while True:
    light = cp.light
    tempC = cp.temperature
    print("Light:", light)
    print("Temperature C:", tempC)
    
    if tempC > 25 and tempC < 32:
        cp.pixels[0] = (0, 255, 0)  # 绿色表示舒适
    elif tempC < 15 or tempC > 32:
        cp.pixels[0] = (255, 0, 0)  # 红色表示不舒适
    else:
        cp.pixels[0] = (255, 255, 0)  # 黄色表示一般

cp.pixels.show()
    time.sleep(1)

```
这里我们使用温度来控制一个led灯，25-32绿色，小于15或者大于32红色，其他黄色；

温度和光照值我们也通过串口打印如下；

这里温度低于25-32时：

用手触摸时：

## 4.接近检测
上一节我们讲到了板子的温度传感器和光照传感器，这一节我们讲解接近检测；

这里我们使用超声波测距模块，具体工作原理是：

工作原理
(1)采用 IO 口 TRIG 触发测距，给最少 10us 的高电平。
(2)模块自动发送 8 个 40khz 的方波，自动检测是否有信号返回；
(3)有信号返回，通过 IO 口 ECHO 输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。
测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2;

超声波传感器时序图

通过时序图可知，只需要提供一个 10uS 以上脉冲触发信号，该模块内部将发出 8 个 40kHz 周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响号。回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。
公式：1、uS/58=厘米；
2、uS/148=英寸；
3、距离= 高电平时间*声速（340M/S）/2。
建议测量周期为 60ms 以上，以防止发射信号对回响信号的影响。

这里测量精度很大程度取决于python的时间模块，所以精度不是很高；

这里如果距离小于30报警，小于60警告，大于就不报警，颜色用红色、黄色和绿色表示，报警和警告有声音提示；
```python
import board,digitalio
import time
from adafruit_circuitplayground import cp

Trig = digitalio.DigitalInOut(board.A2)
Echo = digitalio.DigitalInOut(board.A3)
Trig.switch_to_output()
 
def get_distance():
    Trig.value = True
    time.sleep(0.00002)
    Trig.value = False
    while Echo.value == False:
        pass
    start = time.monotonic()
    while Echo.value == True:
        pass
    end = time.monotonic()
    up_time = end - start
    dis = up_time * 340/2
    return dis
 
while True:
    distance = get_distance()*100
    
    print("distance:", distance)
    if distance < 30:
        cp.pixels[0] = (255, 0, 0)  # 红色表示危险
        cp.start_tone(294)
        time.sleep(0.5)
        cp.stop_tone()
    elif distance < 60:
        cp.pixels[0] = (255, 255, 0)  # 黄色表示警告
        cp.start_tone(128)
        time.sleep(0.5)
        cp.stop_tone()
    else :
        cp.pixels[0] = (0, 255, 0)  # 绿色表示安全
    
    time.sleep(1)

```
最后效果如下
<div id="player_d147bebe08629b26c969fcdb60101d751" class="localvideo-box"></div><div class="localvideo-title">【Follow me第二季第1期】基础任务三（必做）：接近检测 - DigiKey得捷技术专区 - 电子工程世界-论坛_video</div><br/>

## 5.制作不倒翁
上一节我们使用超声波做了接近检测，这一节我们使用运动传感器制作不倒翁效果；

这一节用到的传感器是LIS3DH； 是一款由 STMicroelectronics 生产的超小型、高性能、低功耗的 3 轴加速度计。它能够检测和测量 x、y 和 z 轴上的加速度，即设备在这三个方向上的运动和方向变化。

这里运动传感器获取xyz轴数据，然后根据数据来控制不同的led颜色；具体代码如下
```python
# SPDX-FileCopyrightText: 2021 ladyada for Adafruit Industries
# SPDX-License-Identifier: MIT

import time
from adafruit_circuitplayground import cp

cp.pixels.brightness = 0.2  # Adjust overall brightness as desired, between 0 and 1

def color_amount(accel_component):
    """Convert acceleration component (x, y, or z) to color amount (r, g, or b)"""
    standard_gravity = 9.81  # Acceleration (m/s²) due to gravity at the earth’s surface
    accel_magnitude = abs(accel_component)  # Ignore the direction
    constrained_accel = min(accel_magnitude, standard_gravity)  # Constrain values
    normalized_accel = constrained_accel / standard_gravity  # Convert to 0–1
    return round(normalized_accel * 255)  # Convert to 0–255

def format_acceleration():
    return ", ".join(("{:>6.2f}".format(axis_value) for axis_value in acceleration))

def format_rgb():
    return ", ".join(("{:>3d}".format(rgb_amount) for rgb_amount in rgb_amounts))

def log_values():
    print("({}) ==> ({})".format(format_acceleration(), format_rgb()))

while True:
    acceleration = cp.acceleration
    rgb_amounts = [color_amount(axis_value) for axis_value in acceleration]
    cp.pixels.fill(rgb_amounts)
    log_values()
    time.sleep(0.1)

```
打印数据如下：

用手旋转灯光颜色变化

## 6.章鱼哥
本次任务要实现的是根据环境声音大小来控制舵机转动，这里使用了Adafruit Circuit Playground Express开发板板载的麦克风传感器，用于采集声音，外加舵机模块FS90R，模拟章鱼的触角，同时搭配开发板板载的led显示状态。
具体流程图如下

这里主要用了麦克风和舵机以及板子led灯模块；其中舵机模块主要通过PWM信号控制转动，这里我使用A2引脚控制，两个api分别操作点击正转和反转；其次是麦克风模块，我们使用一个数组缓存麦克风数据，每隔0.2s采集一次麦克风数据，采集到数据后通过计算得到功率值，功率如果连续5次大于200，启动舵机正转，模拟章鱼触手收缩，并同时led显示红色；如果连续5次小于200，则任务安全，启动舵机反转，模拟章鱼触手恢复，led同时显示绿色。
代码如下：
```python
import time
import board
import digitalio
import audiobusio
import array
import math
from adafruit_circuitplayground import cp
# 创建一个数字输出引脚
pin = digitalio.DigitalInOut(board.A2)

# 设置引脚为输出模式
pin.switch_to_output()
cp.pixels.brightness = 0.3
mic = audiobusio.PDMIn(board.MICROPHONE_CLOCK, board.MICROPHONE_DATA, sample_rate=16000, bit_depth=16)
array_data = array.array("H", [0] * 320)

def monitor_up():
    duty_cycle = 0.07
    frequency = 0.05  # 频率 20 Hz
    for i in range(10):
        pin.value = True
        time.sleep(frequency * duty_cycle)  # 打开时间
        pin.value = False
        time.sleep(frequency * (1 - duty_cycle))  # 关闭时间
    time.sleep(1)
def monitor_down():
    duty_cycle = 0.01 
    frequency = 0.05  # 频率 20 Hz
    for i in range(10):
        pin.value = True
        time.sleep(frequency * duty_cycle)  # 打开时间
        pin.value = False
        time.sleep(frequency * (1 - duty_cycle))  # 关闭时间
    time.sleep(1)

flag = False
l_cnt = 0
h_cnt = 0
while True:
    mic.record(array_data, len(array_data))

avr= int( sum(array_data) / len(array_data) )
    power = sum([ float(wav_data - avr) * (wav_data - avr) for wav_data in array_data] )
    sound = math.sqrt(power / len(array_data))
    print(sound)
    if sound > 200:
        h_cnt = h_cnt +1
        l_cnt = 0
        if h_cnt >=5:
            cp.pixels.fill((255, 0, 0))
            if flag == False: 
                monitor_up()
                flag = True
    else:
        l_cnt = l_cnt +1
        h_cnt = 0
        if l_cnt >=5:
            cp.pixels.fill((0, 255, 0))
            if flag == True:
                monitor_down()
                flag = False
    time.sleep(0.2)

```
最后演示效果如下：
<div id="player_bf9726075f07887dcf0c7b4f79cf65d22" class="localvideo-box"></div><div class="localvideo-title">【Follow me第二季第1期】章鱼哥——声音章鱼哥 - DigiKey得捷技术专区 - 电子工程世界-论坛_video</div><br/>
# 总结
最后本次这个开发板资源很丰富，编程也很简单，特别是makecode编程，基本上是0基础可以用，后续用于小朋友编程很合适，所以后续准备使用这个板子和小朋友一起来完成上述任务，届时再来和大家分享，感谢EE，感谢得捷电子
# 附件
本次活动所有[[源码]](https://download.eeworld.com.cn/detail/29447945/634521 "[源码]")<span class="showedittime"><i class="pstatus"> 本帖最后由 29447945 于 2024-10-9 10:15 编辑 </i></span>

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沙发 Jacktang

CircuitPython开发环境的搭建是技术活

点赞 2024-9-28 07:50

板凳 29447945

引用: Jacktang 发表于 2024-9-28 07:50 CircuitPython开发环境的搭建是技术活

还好，其实我更想用图形的，只是模块还少了点

点赞 2024-9-29 08:57

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沙发 Jacktang

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