说到输入,我们可以简单的把传感器分为数字传感器和模拟传感器,数字传感器就是指只有高低电平两种状态的传感器,比如说开关、红外线传感器、倾斜传感器、继电器等等,他们只有两种状态:闭合和断开,像这种传感器我们获取状态就非常简单了,今天我们也着重讨论数字信号的获取和处理。
那么什么是模拟传感器呢?那么就先举个栗子,我们说话发出的声音,声音是一种连续的量,从发出到结束,能量越来越大再逐渐变小,直到结束,声音还有频率之分;那么我们把这种连续的量,可以测量出具体的值的量称之为模拟量,这种传感器为模拟传感器。我们生活中常见的模拟传感器还有温湿度传感器、光敏传感器、压力传感器,我们发现温湿度是在不断变化的,并且我们可以测量得到具体的值;亮度和物体重量我们也都可以测量出来。模拟传感器值的获取就会相较麻烦,这个我们后面再逐一讨论。
对于这里为什么不用按键来控制,实在是按键模块不翼而飞,只好用同数字传感器代替;
import RPi.GPIO as GPIO
import time
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(16,GPIO.OUT) # 定义LED引脚模式为输出
try:
while True:
GPIO.output(16,GPIO.HIGH) # 用output()函数控制引脚的电平状态
time.sleep(1)
GPIO.output(16,GPIO.LOW)
time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:
GPIO.output(16,GPIO.GPIO.LOW)
GPIO.cleanup()
import RPi.GPIO as GPIO
import time
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(16,GPIO.OUT)
GPIO.setup(12,GPIO.IN) # 定义槽型光电引脚为输入模式
try:
while True:
if GPIO.input(12): # 用GPIO.input(引脚)函数来获取引脚电平状态
# 如果有信号输入,那么就证明有物体经过,则进行处理
GPIO.output(16,GPIO.HIGH)
else:
GPIO.output(16,GPIO.LOW)
except KeyboardInterrupt:
GPIO.output(16,GPIO.LOW)
GPIO.cleanup()
import RPi.GPIO as GPIO
import time
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(16,GPIO.OUT)
GPIO.setup(12,GPIO.IN)
state = False # 状态位
try:
while True:
if GPIO.input(12): # 检测到有信号
state = not state # 置反原先的状态位
GPIO.output(16,state) # 设置引脚的输出状态
time.sleep(1) # 这里的延时只是为了大家方便看到效果
except KeyboardInterrupt:
GPIO.output(16,GPIO.LOW)
GPIO.cleanup()
我们通过程序的运行效果,可以看到每检测到一次信号,确实会改变一次LED灯的状态,但是我们需要的是“检测到 - 信号消失”应该才是一个信号周期,才改变一次状态,那么我们可以怎么实现呢?
import RPi.GPIO as GPIO
import time
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(16,GPIO.OUT)
GPIO.setup(12,GPIO.IN)
state = False
try:
while True:
if GPIO.input(12):
while GPIO.input(12): # 我们可以再这里加一个while循环,如果还是检测到有信号
pass # 那么就一直执行空语句
state = not state
GPIO.output(16,state)
time.sleep(0.2) # 这里延时200毫秒,是为了使电平稳定,不然可能会造成误判
except KeyboardInterrupt:
GPIO.output(16,GPIO.LOW)
GPIO.cleanup()
我们先来看一下下面的现象(只是将槽型光电换成了普通按键,程序、引脚都没有更改):
很神奇,我并没有按按键,为什么它一直处于触发状态,而且不是一直保持高电平或者低电平,不然LED灯就不会一直闪烁了;
这是因为此时按键引脚是处于浮空状态的,什么意思,就是它的状态不确定,受周围电平的干扰,可能是高电平也可能是低电平,那么我们就需要添加一个上拉电阻(使引脚默认为高电平)或者一个下拉电阻(使引脚默认为低电平)来保证引脚状态的稳定,不然就会出现上面的现象了。
那么,这里问题来了,之前的槽型光电为什么是正常的呢?这是因为,槽型光电模块在硬件电路上就已经添加了下拉电阻,使其默认是低电平状态,所以我们在编程的时候可以不设置,能够保证电平稳定;但是我们现在布置的电路可没有设计下拉电阻,所以现在引脚的状态是不确定的。
注意:不是所有的传感器都会设计上拉/下拉电阻的,所以我们在编程的时候最好进行一步设置,再有就是,不是所有的传感器都是下拉电阻的,这个跟硬件的电路设计有关,所以我们可以注意一下传感器上面到底是高电平触发还是低电平触发。
OK,接下来我们就需要通过编程,来确定引脚的状态了:
import RPi.GPIO as GPIO
import time
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(16,GPIO.OUT)
GPIO.setup(12,GPIO.IN,pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)
# 我们可以通过 pull_up_down 设置上拉/下拉电阻,对应的就是GPIO.PUD_UP/GPIO.PUD_DOWN
state = False
try:
while True:
if GPIO.input(12):
while GPIO.input(12):
pass
state = not state
GPIO.output(16,state)
time.sleep(0.2)
except KeyboardInterrupt:
GPIO.output(16,GPIO.LOW)
GPIO.cleanup()
wait_for_edge()函数的作用,我们来打个比方:它就像一个霸王,它在执行的时候,一定要得到他想要的东西(检测到边沿变化),不然的话它就一直等在这里,不让后面的语句运行,直到检测到边沿变化。
那么,它存在的意义是什么呢?它占用资源的时间很少,基本可以忽略不计。
import RPi.GPIO as GPIO
import time
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(16,GPIO.OUT)
GPIO.setup(12,GPIO.IN,pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)
state = False
try:
while True:
GPIO.wait_for_edge(12, GPIO.RISING)
# GPIO.RISING 上升沿检测
# GPIO.FALLING 下降沿检测
# GPIO.BOTH 两者都可以,也就是说检测到边沿变化
state = not state
GPIO.output(16,state)
time.sleep(0.2)
except KeyboardInterrupt:
GPIO.output(16,GPIO.LOW)
GPIO.cleanup()
但是我们总不可能就让树莓派执行一个任务吧,我们可以给他添加响应时间,在响应时间内接受响应,超过响应时间就允许你做接下来的任务:
import RPi.GPIO as GPIO
import time
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(16,GPIO.OUT)
GPIO.setup(12,GPIO.IN,pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)
state = False
try:
while True:
channel = GPIO.wait_for_edge(12, GPIO.RISING,timeout=5000)
# 用 timeout 设置响应时间
if channel is None:
print('Timeout',channel)
else:
state = not state
GPIO.output(16,state)
print(channel)
time.sleep(0.2)
print('lalala')
except KeyboardInterrupt:
GPIO.output(16,GPIO.LOW)
GPIO.cleanup()
我们发现,当我们没有在响应时间内按下按键,那么wait_for_edge()返回的值是None,如果触发了,返回的则是引脚编号;
但是这里需要注意的一点是,这里并没有使用中断,也就是说其他任务在执行的时候,按下按键是没有任何反应的,不然我们通过在后面加一个五秒延时,在延时的时候,按键是没有任何反应的;
其实我们可以这样理解,树莓派有一个小本本,记录了当什么中断触发的时候,该处理什么事情,这时候我们就可以在这个小本本上面添加我们的需求,当引脚12检测到边沿变化的时候,就要对这个事件进行处理。
import RPi.GPIO as GPIO
import time
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(16,GPIO.OUT)
GPIO.setup(12,GPIO.IN,pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)
state = False
def comm(chn):
global state
state = not state
GPIO.output(16,state)
time.sleep(0.2) # 这个语句的作用是防止按键电平不稳定,造成多次触发
# 可以在add_event_detect()中添加bouncetime=200来代替
try:
GPIO.add_event_detect(12,GPIO.RISING,callback=comm)
# GPIO.add_event_detect(12,GPIO.RISING,callback=comm,bouncetime=200)
# 如果在后面我们不需要事件响应了,可以用GPIO.remove_event_detect(引脚)在事件列表中删除
while True:
print('lalala')
time.sleep(5)
except KeyboardInterrupt:
GPIO.output(16,GPIO.LOW)
GPIO.cleanup()
我们分析一下,上面这段程序都做了些什么事情:
那么,一个事件可不可以对应多个回调函数呢?
答案是可以的,但是它不是同时执行多个回调函数的,他会按照你的添加事件列表的顺序去执行;
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