掌控板：Python编程实现水火情警报器

牟晓东

PinPong库是一个可用于连接硬件设备进行编程的Python库模块，在开源硬件编程中可适用于Arduino、虚谷号、micro：bit、掌控板、树莓派等常见的开发板。只须在Python编程环境中对初始化语句中的参数进行修改即可。比如在ArduinoUNO中的初始化语句是“Board（"uno"）.begin（）”，若换成掌控板则修改为“Board（"handpy"）.begin（）”。只要所使用的传感器连接正确的话，Python编程代码几乎不必做改动就能够在各种开发板之间进行“无缝”跨平台移植，实现相同的功能。下面以掌控板为例，连接上雨水传感器和火焰传感器，通过Mind+环境中的Python编程调用PinPong库来制作一个水火情警报器。

1.实验器材及连接

实验器材包括：掌控板和扩展板各一块，FC-37雨水传感器一个，火焰传感器一个，各种杜邦线若干。首先，将掌控板正确插入至扩展板中，注意二者的金手指面要紧密接触好；接着，将雨水传感器的VCC、GND和AO（模拟数据输出端）分别通过红色、白色和绿色杜邦线连接至扩展板的P0引脚组的+、-和P端，注意不是连接DO（数字信号输出端）；类似的连接方式，再将火焰传感器的VCC、GND和DO分别通过红色、白色和黄色杜邦线连接至扩展板的P1引脚组的+、-和P端；最后，通过数据线将掌控板与电脑的USB口进行连接（如图1）。

2.在Mind+中进行Python编程

运行Mind+，切换至“代码”、“Python模式”，再点击右上角的“库管理”项查看是否之前已经安装过PinPong库，确保“硬件控制”区域中的“pinpong”项后面按钮显示为“已安装”。

开始在左侧的代码主编辑区进行编程。

首先，进行相关库模块的导入，包括导入时间库：“importtime”、导入PinPong库中的开发板及引脚类：“frompinpong.boardimportBoard，Pin”、导入掌控板扩展设备：“frompinpong.extension.handpyimport*”。接着，初始化掌控板：“Board（"handpy"）.begin（）”，再对P0和P1两个引脚分别进行电平输入的模拟数据和数字数据的初始化设置：“P0_pin=Pin（Pin.P0，Pin.ANALOG）”、“P1_pin=Pin（Pin.P1，Pin.IN）”（如图2）。

接下来进行函数的自定义，包括控制掌控板正面三颗LED灯的亮与灭、OLED显示屏分别进行“水情预警！”和“火情预警！”文字提示共两组（四个）函数。

第一组控制LED灯的亮与灭函数分别是lights_on（）和lights_off（），每个函数均是通过设置RGB值来控制三颗LED灯的发光颜色，其中的rgb[0]、rgb[1]和rgb[2]则分别对应LED灯的序号，在lights_on（）函数中通过“rgb[0]=（255，0，0）”、“rgb[1]=（0，255，0）”和“rgb[2]=（0，0，255）”三行语句分别设置三颗LED灯的发光颜色为红色、绿色和蓝色（其中的数字255若改为127则表示对应颜色的发光强度降低为50%）；而在lights_off（）函数中，三颗LED的RGB值均设置为0，表示不发光（即熄灭状态）；最后，再通过“rgb.write（）”语句使其生效（如图3）。

第二组控制OLED显示屏提示“水情预警！”的water_alert（）函数和“火情预警！”fire_alert（）函数代码类似，以water_alert（）函数为例，先通过语句“oled.DispChar（'水情预警！'，32，16）”来设置文字提示信息的内容显示及坐标，再通过语句“oled.show（）”使OLED显示屏生效，并且添加时间等待语句“time.sleep（3）”，作用是控制文字信息的显示提示时间为3秒钟；接下来，语句“oled.fill（0）”的作用是将低电平输出至OLED屏，满屏均为黑色，最终也仍需添加语句“oled.show（）”使显示生效（如图4）。

最后編写“whileTrue”循环主程序：建立变量water_value，为其赋值为“P0_pin.read_analog（）”，作用是读取雨水传感器所获取的检测数据（AO模拟端）；建立变量fire_value，赋值为“P1_pin.value（）”，作用是读取火焰传感器所获取的检测数据（D1数字端）；再通过两个print（）语句将检测的数据信息在电脑屏幕上显示输出：“print（"水信号的检测（模拟）数据为："，water_value）”、“print（"火信号的检测（数字）数据为："，fire_value）”；建立第一个if条件分支结构，其判断为“water_value<1000”，因为通过测试发现雨水传感器的检测板在“无水”时的输出值为1040左右，而“有水”时的输出值为960左右；若该条件成立，说明检测到“有水”，则分别执行亮灯函数lights_on（）、水情预警函数water_alert（）和灭灯函数lights_off（）；第二个if条件分支结构类似，只是判断条件修改为“fire_value==0”，因为通过测试发现火焰传感器在“无火”时的输出值为1（“有火”则为0），条件成立则执行亮灯函数lights_on（）、火情预警函数fire_alert（）和灭灯函数lights_off（）；最后，为循环结构添加0.3秒钟的时间等待语句“time.sleep（0.3）”（如图5）。

3.测试水火情警报器

将程序保存，点击右上角的“运行”进行测试：在“无水”、“无火”的正常情况下，掌控板的LED灯不发光，OLED屏也不显示任何信息，电脑程序下方的“终端”处每隔0.3秒会显示一组水与火信号的检测数据；当在雨水传感器的检测板上滴几滴水时，三颗LED灯发光，同时在显示屏上出现“水情预警！”的提示，直至将水滴擦除才会解除灯光和文字警报；当在火焰传感器附近点燃打火机时，LED灯发光，显示屏提示“火情预警！”，直至熄灭打火机才会解除警报。