维基少年:树莓派/树莓派乐高®防盗报警器

Andrew Oakley 的教程
公有领域 2016-04-24 更新 2018-03-01
www.cotswoldjam.org

LEGO® 是乐高集团公司的商标，该公司不赞助、授权或认可本教程或 Cotswold Raspberry Jam。

入门

本教程将向您展示如何制作一个防盗报警器，当乐高®门打开时会发出警报声。

Words you will see on the screen, or that you need to type in, are highlighted like this

在每行结尾，您通常需要按 ↵ Enter 键。您的导师应该已经为您准备了树莓派，并给您一个元件包。如果没有，请参阅结尾处的“准备”部分。

电子元件

压电蜂鸣器

压电蜂鸣器在电流通过时会发出哔哔声。

它有两个“腿”连接器；一个长一个短。

长腿必须连接到正极
短腿必须连接到地线（负极）。

簧片开关

簧片开关是一个玻璃管，里面有两块金属，中间隔着一个小缝隙。当附近有磁铁时，两块金属会接触，让电流通过。簧片开关可以在任一侧连接正极或负极。

跳线

跳线（也称为杜邦线）用于将电子元件连接到树莓派或面包板。

您还应该有四根母对母跳线。

一块小磁铁和一个乐高®门

一块小磁铁和一个乐高®门。您的导师应该已经用胶带将簧片开关粘贴到门框的顶部内侧，并将磁铁粘贴到门的顶部内侧。

如果您家里有防盗报警器，可以拿一个脚凳看看门顶。我敢打赌您会看到一些白色的塑料块——门框上一个，门顶一个。这些里面包含一个簧片开关和一个磁铁，就像本教程一样。

电路

不用担心电线的颜色——本教程的作者是色盲。

树莓派使用两组数字来指代通用输入输出引脚（GPIO 引脚）。

“板编号”只是从左下角开始，从 1 开始，一直向上和向右，直到 40。

“BCM 编号”（Broadcom 编号）是树莓派处理器看到引脚连接的方式。

我们将使用 GPIO Zero 进行编程，它使用 BCM 编号。

将簧片开关连接到 GPIO 引脚 9（GND）和引脚 7（GPIO 4）。
将压电蜂鸣器的短腿连接到 GPIO 引脚 14（GND），并将长腿连接到 GPIO 引脚 16（GPIO 23）。

检测门打开

启动树莓派并进入桌面。

从菜单中选择编程 - Python 3。然后使用文件，新建窗口创建新程序。

在程序中输入以下内容，或者您可以使用文件，打开打开 python/burglar 文件夹中的 burglar1.py 程序。

from gpiozero import Button

button=Button(4)

button.wait_for_release()
print ("Door opened")

使用文件，保存将此程序保存为 burglar1.py，然后通过选择运行菜单，运行模块来运行它。

关闭门然后打开门。您应该在屏幕上看到“门已打开”字样。

没有起作用？检查您是否

电线连接到正确的 GPIO 引脚。
簧片开关与磁铁对齐。轻轻旋转它，使触点被磁铁拉到一起。
簧片开关没有断裂（如果断裂，请向您的导师索要另一个）。
没有拼写错误，没有缺失的括号，并且您使用了圆括号而不是尖括号、大括号或方括号。

这个程序在做什么？

from gpiozero import button

第一行告诉计算机学习一个新事物。计算机可以从其他程序员编写的程序中学习，我们称这些其他程序为“库”。我们的指令告诉计算机学习关于按钮，按钮可以按下或释放。

button=Button(4)

簧片开关是一种特殊的按钮。它是“常开”的（释放），没有电流通过。当附近有磁铁时，它会闭合（就像按下按钮一样），电流从 GPIO4 引脚流向接地引脚。

button.wait_for_release()

这会导致程序等待直到簧片开关重新打开——它必须从闭合状态变为打开状态。如果门在程序开始时已经打开，则不计入。

print ("Door opened")

这将在屏幕上打印一条消息。

循环程序

让我们添加一个循环，这样我们就可以不断地打开和关闭门。

from gpiozero import Button

button=Button(4)

while (True):
   button.wait_for_release()
   print ("Door opened")
   
   button.wait_for_press()
   print ("Door closed")

或者，如果您不想输入，可以加载 burglar2.py 程序。

while 命令会重复程序的一部分；True 词语会让它永远重复。

缩进在 Python 中很重要。例如，您必须在 while 后面的行中输入两个空格。这样的缩进定义了一块代码。

Python 对标点符号和大小写也很挑剔。True 的第一个字母必须是大写，并且 while (True): 行必须以冒号结尾。

使用文件，保存将此程序保存为 burglar.py，然后通过选择运行菜单，运行模块来运行它。尝试打开和关闭门。

通过选择 Shell 菜单，重新启动 Shell 来停止程序。

蜂鸣器

修改程序以添加蜂鸣器。或者，加载burglar3.py文件。

from gpiozero import Button, Buzzer

button=Button(4)

buzzer=Buzzer(23)

while (True):
  button.wait_for_release()
  print ("Door opened")
  buzzer.beep(1,0,1)
   
  button.wait_for_press()
  print ("Door closed")

请注意，我们已经从库中导入了蜂鸣器对象，以及按钮。

接下来，我们将蜂鸣器设置为在 GPIO23 上工作。

当门被打开时，我们使用

  buzzer.beep(1,0,1)

此命令具有三个数字，称为参数

蜂鸣器发声的秒数（1）
蜂鸣器保持静音的秒数（0，零）
循环遍历声音和静音期的次数（1，仅一次）

1,0,1 将给我们一个单一的 1 秒蜂鸣声。你可以更改它，使其发出非常烦人的声音！

使用文件，保存将此程序保存为 burglar3.py，然后通过选择运行菜单，运行模块来运行它。

现在，当你打开门时，蜂鸣器应该会响一秒钟。

通过选择 shell 菜单，重启 shell 来停止程序。

准备

从以下位置下载示例程序文件：http://www.cotswoldjam.org/downloads/2016-04

从 Bricklink.com 或 LEGO® 零件专家处	从 cpc.farnell.com 或电子元件零售商处
60623 1×4×6 钉门 SW01130	小型钕块磁铁
60596 1×4×6 钉门框 SW00757	低压玻璃簧片开关
3032 4×6 钉板 LS03804	低压压电蜂鸣器
	SC12901 ×4 母-母杜邦跳线

玻璃簧片开关容易断裂。弯曲时握住支腿，不要依赖玻璃支撑它们。使用透明胶带® 以确保任何碎片在开关断裂时不会逃逸。

文件

Cjam-burglar-tutorial-2018.pdf

本教程的原始 PDF 可以在维基共享资源上找到：Cjam-burglar-tutorial-2018.pdf

burglar1.py

from gpiozero import Button

button=Button(4)

button.wait_for_release()
print ("Door opened")

burglar2.py

from gpiozero import Button

button=Button(4)

while (True):
  button.wait_for_release()
  print ("Door opened")

  button.wait_for_press()
  print ("Door closed")

burglar3.py

from gpiozero import Button, Buzzer

button=Button(4)
buzzer=Buzzer(23)

while (True):
  button.wait_for_release()
  print ("Door opened")
  buzzer.beep(1,0,1)

  button.wait_for_press()
  print ("Door closed")