樹(shù)莓派：Python編程實(shí)現(xiàn)雙紅外雙向預(yù)警

牟曉東

同樣是利用PinPong庫(kù)進(jìn)行Python編程，在樹(shù)莓派中的開(kāi)發(fā)板初始化語(yǔ)句則應(yīng)設(shè)置為“Board（"rpi"）.begin（）”，其余的代碼書(shū)寫(xiě)規(guī)則與在Arduino和掌控板中幾乎完全一致。以實(shí)現(xiàn)“雙紅外雙向預(yù)警”功能為例，如何在樹(shù)莓派中進(jìn)行Python編程呢？

實(shí)驗(yàn)器材包括：樹(shù)莓派3B一塊，古德微擴(kuò)展板一塊，紅外線傳感器兩支，紅色、綠色和黃色LED燈各一支，低電平觸發(fā)蜂鳴器一個(gè)，各種杜邦線若干。首先，將樹(shù)莓派與擴(kuò)展板正確連接（注意四周緊密接觸）；接著，將一支紅外線傳感器直接插入擴(kuò)展板的24號(hào)組引腳，注意VCC、GND和OUT三個(gè)引腳要一一對(duì)應(yīng)，另一支紅外線傳感器則通過(guò)杜邦線連接至擴(kuò)展板的23號(hào)組引腳，同樣要注意三個(gè)引腳的正確對(duì)應(yīng)關(guān)系；然后，通過(guò)杜邦線將低電平觸發(fā)蜂鳴器的I/O信號(hào)引腳連接至擴(kuò)展板的25號(hào)引腳組的D（數(shù)字信號(hào)）引腳，電源正極VCC端接入擴(kuò)展板的3.3V引腳端，GND端接地；接下來(lái)，按照“長(zhǎng)腿正、短腿負(fù)”的規(guī)則，將綠色、紅色和黃色LED燈分別插入擴(kuò)展板的5號(hào)、6號(hào)和12號(hào)引腳；最后，給樹(shù)莓派通電，啟動(dòng)操作系統(tǒng)（如圖1）。

在電腦端運(yùn)行Windows的“遠(yuǎn)程桌面連接”，輸入樹(shù)莓派的IP地址（192.168.1.120）后點(diǎn)擊“連接”按鈕，進(jìn)入樹(shù)莓派的操作系統(tǒng)。

如果是第一次在樹(shù)莓派中調(diào)用PinPong庫(kù)進(jìn)行Python編程，需要先進(jìn)行庫(kù)模塊的安裝，方法是點(diǎn)擊左上角的“LX終端”進(jìn)入命令行模式，輸入命令“pip3 install pinpong”后回車(chē)，直至最終出現(xiàn)“Successfully installed……”的安裝成功提示即可（如圖2）。

值得一提的是，命令行中的“pip3”表示將PinPong庫(kù)安裝于Python 3環(huán)境（PinPong庫(kù)無(wú)法運(yùn)行于Python 2等低版本環(huán)境），如果命令行中的“pip3”替換為常規(guī)的“pip”，則是試圖將PinPong庫(kù)安裝于樹(shù)莓派中可能存在的Python 2中，就會(huì)出現(xiàn)一些異常的錯(cuò)誤提示。

安裝好PinPong庫(kù)后，點(diǎn)擊左上角的樹(shù)莓派圖標(biāo)，從菜單中依次選擇“編程”-“Thonny Python IDE”，進(jìn)入Python編輯器開(kāi)始編程：

首先，導(dǎo)入時(shí)間庫(kù)：“import time”，再導(dǎo)入PinPong庫(kù)中的Board開(kāi)發(fā)板及Pin引腳類(lèi)：“from pinpong.board import Board，Pin”，通過(guò)語(yǔ)句“Board（"rpi"）.begin（）”對(duì)樹(shù)莓派進(jìn)行初始化；建立Green_LED、Red_LED和Yellow_LED三個(gè)變量，分別賦值為“Pin（Pin.D5，Pin.OUT）”“Pin（Pin.D6，Pin.OUT）”和“Pin（Pin.D12，Pin.OUT）”，作用是對(duì)插入5號(hào)、6號(hào)和12號(hào)引腳的綠色、紅色和黃色LED燈進(jìn)行初始化，聲明其為電平輸出端；接著，建立RedSensor_Front和RedSensor_Up兩個(gè)變量，分別賦值為“Pin（Pin.D23，Pin.IN）”和“Pin（Pin.D24，Pin.IN）”，作用是對(duì)插入23號(hào)和24號(hào)引腳的兩支紅外線傳感器進(jìn)行初始化，聲明其為電平輸入端，二者的監(jiān)測(cè)方向分別為樹(shù)莓派的前方（Front）和上方（Up）；再建立變量Low_Buzzer，賦值為“Pin（Pin.D25，Pin.OUT）”，作用是對(duì)插入25號(hào)引腳的低電平觸發(fā)蜂鳴器進(jìn)行初始化，聲明其為電平輸出端；語(yǔ)句“Low_Buzzer.value（1）”的作用是關(guān)閉蜂鳴器——因?yàn)闃?shù)莓派默認(rèn)的為其加載低電平會(huì)導(dǎo)致其異常“發(fā)聲”（如圖3）。

接下來(lái)，編寫(xiě)“while True”循環(huán)部分主程序代碼：

為兩個(gè)變量RedSensor_Front_value和RedSensor_Up_value分別賦值“RedSensor_Front.read_digital（）”和“RedSensor_Up.read_digital（）”，作用是讀取兩支紅外線傳感器的數(shù)字信號(hào)，注意紅外線傳感器所獲取的信號(hào)如果是1，表示監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)無(wú)物體，0的話代表監(jiān)測(cè)到有物體闖入。接著是兩個(gè)if判斷語(yǔ)句，結(jié)構(gòu)非常類(lèi)似，作用是分別對(duì)前方和上方進(jìn)行紅外線監(jiān)測(cè)結(jié)果判斷和處理：如果條件（RedSensor_Front_value==0）成立，說(shuō)明前方有物體闖入，則依次執(zhí)行熄滅綠色LED燈（Green_LED.value（0））、點(diǎn)亮紅色LED燈（Red_LED.value（1））、蜂鳴器發(fā)聲（Low_Buzzer.value（0））三個(gè)動(dòng)作，同時(shí)在程序交互界面上打印輸出文字提示信息（print（"前方預(yù)警！"））；如果條件（RedSensor_Up_value

==0）成立，說(shuō)明上方有物體闖入，則依次執(zhí)行熄滅綠色LED燈（Green_LED.value（0））、點(diǎn)亮黃色LED燈（Yellow_LED.value（1））、蜂鳴器發(fā)聲（Low_Buzzer.value（0））三個(gè)動(dòng)作，同時(shí)在程序交互界面上打印輸出文字提示信息（print（"上方預(yù)警！"））。

兩個(gè)if判斷語(yǔ)句組執(zhí)行結(jié)束后，添加時(shí)間等待語(yǔ)句“time.sleep（0.3）”，暫停0.3秒鐘；接著，熄滅紅色和黃色警示燈：“Red_LED.value（0）”“Yellow_LED.value（0）”，點(diǎn)亮綠色LED燈：“Green_LED.value（1）”，并且同樣是通過(guò)設(shè)置高電平的方式關(guān)閉低電平觸發(fā)蜂鳴器：“Low_Buzzer.value（1）”，打印輸出文字提示信息：“print（"狀態(tài)正常…"）”（如圖4）。

將程序保存為“Two_Way_Alert.py”，點(diǎn)擊上方的“運(yùn)行”按鈕進(jìn)行測(cè)試：正常情況下，前方和上方均無(wú)障礙物和遮擋，蜂鳴器不發(fā)聲，綠色LED燈常亮，同時(shí)程序界面下方會(huì)有“狀態(tài)正常…”的文字提示；如果在前方設(shè)置一個(gè)玩偶障礙物的話，蜂鳴器開(kāi)始嘯叫報(bào)警，紅色LED燈發(fā)光，綠色LED燈熄滅，文字提示信息顯示為“前方預(yù)警！”，直至將障礙物移除后才恢復(fù)為正常狀態(tài)；如果在上方遮擋一個(gè)滑桿傳感器來(lái)模擬“闖入者”的話，蜂鳴器又會(huì)開(kāi)始嘯叫報(bào)警，黃色LED燈發(fā)光，綠色LED燈熄滅，文字提示信息顯示為“上方預(yù)警！”，直至將遮擋物移除后才恢復(fù)為正常狀態(tài)（如圖5）。