一、認識樹莓派

1.1對樹莓派的認識

Raspberry Pi是新手用來學習Linux系統的絕佳入門工具，具有便攜性、較易操作性、廉價等多種優點，但由于機能不足只能勝任一些簡單的工作，在一部分功能上甚至可以達到pc的效果，由于“魔鏡”等項目的出現，使我對其產生了興趣，并自行購入pi400進行pc體驗。

入學后，見到有選修課可以學習樹莓派，為我開啟了全新的旅程。

1.2 材料準備

樹莓派4b開發板一塊、樹莓派IO口擴展板一塊、40P排線+連接線若干、4B亞克力外殼、16G SD卡一張、讀卡器一只、電源、面包板一塊（可選：激光傳感器、開關、超聲波傳感器、小車套裝）

1.3 組裝樹莓派

由于上一屆班級的優秀遺留，我們得以不用組裝亞克力外殼，只需要把面包板連接并且第一次學習風扇引線即可，我很快組裝成功，發現風扇有問題，經過老師幫助了解了面包板電源的分布。

1.4 安裝操作系統

操作系統可謂是一波三折，由于第一次安裝python后出現較大失誤，第二次系統重裝裝錯了鏡像 ，最終才算是折騰好了系統，同時注意到pi400的鏡像和4b型號是不通用的。

1.5 配置樹莓派

利用scaanner查看IP地址

開啟VNC服務并進行連接

樹莓派官方系統raspbian自帶的是國外的軟件源，在國內使用經常會遇到無法下載軟件的問題。需要修改sources.list文件

?sudo nanos/etc/apt/sources.list

將初始化中的代碼中默認的官方軟件源注釋掉 # ，并且添加：

?deb http://mirrors.aliyun.com/raspbian/raspbian/ buster main contrib non-free rpideb-src http://mirrors.aliyun.com/raspbian/raspbian/ buster main contrib non-free rpi

1.6 啟動樹莓派

插電即可啟動，在此期間連接手機熱點，利用scanner搜索IP利用VNC連接

1.7 樹莓派上的Linux

這里采用的是樹莓派官方鏡像老師定制版，基本操作和之前學習過的Ubuntu類似，只不過python最高版本只支持二系，這就意味著編程語法的部分改變，同時由于機能不足，操作略微有些卡頓，漢化不全，這對我來說是個算不得挑戰的問題。

1.8 總結

樹莓派（Raspberry Pi）是個好東西，只有信用卡大小，卻有電腦的功能。 自問世以來，受眾多計算機發燒友和創客的追捧，曾經一“派”難求。別看其外表“嬌小”，內“心”卻很強大，視頻、音頻等功能通通皆有，可謂是“麻雀雖小，五臟俱全”。

二、通過樹莓派控制LED燈

2.1 原理

通過GPIO 庫

2.2 實現過程

?GPIO.setup(num, GPIO.IN)?GPIO.setup(num, GPIO.OUT)

我們可以通過GPIO.setup方法將相應引腳設置為輸入模式或者輸出模式

設置完之后，我們就可以通過GPIO.input和GPIO.output來接收或者發送高低電平，要是想點亮LED燈，我們只需要向相應的端口發送高電平即可。

2.3 源碼

?import RPi.GPIO as GPIOimport time ? ?GPIO.setmode(GPIO.BOARD)GPIO.setup(16,GPIO.OUT) ? ?GPIO.output(16,GPIO.HIGH) ? ?time.sleep(3) ? ?GPIO.output(16,GPIO.LOW) ? ?time.sleep(3) ? ?GPIO.output(16,GPIO.HIGH) ? ?time.sleep(3) ? ?GPIO.claenup() ? ? ? ? ? ?

2.4 總結

通過加入延時，我們就可以實現燈的持續亮滅，由此我想到可以控制燈的閃爍頻率實現信息摩斯電碼傳遞。

三、設置小游戲

3.1準備工具

3.2 實現過程

由于圖形化的頁面和簡易的控件，這次小實驗并不需要編寫源碼，我們通過拖拽控件并輸入相應的步數實現了人物的簡單動作

3.3進階玩法：設計小游戲

通過畫圖導入人物素材，子彈，戰機，編程使按下相應按鍵的時候，戰機發射子彈，通過默認碰撞面積實現擊落敵機效果

3.4 總結

非常好玩的一個小游戲，兒童編程的良好引路工具，我覺得它降低了使用門檻，使編程的思想貫徹到孩提時期，而未來的世界編程一定是一項基本的技能，從此不難看出這項工具的易用性和前瞻性，scratch使非常好的從小孩入手的教育類工具。

四、python語言基礎

4.1 python語言的歷史

實質上是C++代碼的封裝。Python由荷蘭數學和計算機科學研究學會的Guido van Rossum于1990 年代初設計，作為一門叫做ABC語言 的替代品。 Python提供了高效的高級數據結構，還能簡單有效地面向對象編程。Python語法和動態類型，以及解釋型語言的本質，使它成為多數平臺上寫腳本和快速開發應用的編程語言，隨著版本的不斷更新和語言新功能的添加，逐漸被用于獨立的、大型項目的開發。

其特色是一個一個的工具包可以實現非常強大的功能，我同時期選修的人工智能與ai中便用python實現神經網絡深度學習，讓我體會到了只需要調用工具包即可完成C++中數百行內容的便利。

4.2 Linux系統

學語言逃離不了學習系統，而本門課程不需要太過于艱深的系統知識，只需要掌握諸如 sudo -I apt-get install pip等基本指令即可，對于Linux來說也是一種入門。

4.3 基本語法

打印 print(“ ”)

定義常量 #define

文本注釋 # """p"""

布爾類型 True和False

列表賦值 names_python_pc = ['1','2','3','4']

字典 name_dictionary = {'老爸':300,'老婆':1000,'老媽':800,'自己':600,'孩子。':200}

在Python語言中，Python根據縮進來判斷代碼行與前一行的關系。如果代碼的縮進相同，Python認為它們為一個語句塊；否則就是兩個語句塊。一般使用tab按鍵縮進代碼，有的IDE自動縮進代碼，比如Pycharm.

條件有 if else

循環有for while

控制中有pass continue break

4.4 總結：

樹莓派的編程離不開python語言的助力，在接下來的學習和今后的其他課程的學習，我相信先行學習過python的人會培養出編程的思維，另外還有熟練度的提升，從而使學習獲得更大的助力。由此可見，本門課的開展對于提升我們的動手能力和實踐能力使非常有幫助的。

五、python控制LED燈

同二不同，這里我們采用PWM調光等操作。

5.1 原理：

我們用到了一個保護電阻用來保護led燈的安全，剩下的事情便是學習pwm頻率調光

具體語法是引用GPIO庫里的pwm功能，期中需要兩個參數，第一個是GPIO的引腳，第二個是頻率，當然過高的頻率可能會讓CPU難以運算，一般會取到人眼觀測范圍內進行測試學習。

5.2 源碼：

?import RPi.GPIO as GPIOimport time?GPIO.setmode（GPIO.BCM）GPI0.setup（17，GPI0.0UT）GPIO.setup（18，GPIO.OUT）GPIO.output（19，False）pwm.start（O）while True:for i in range（0，101，1）:pwm.ChangeDutyCycle（（i）time.sleep（.02）?for i in range（100，-1，-1）:pwm.ChangeDutyCycle（i）time.sleep（.02）

5.3 總結：

我將端口設置好輸入輸出格式后，便全然調用pwm模塊進行控制，由于python庫的簡便性，我控制pwm自動遞增遞減頻率，利用了changedutycycle的功能，最終的效果比直接控制端口輸出更加精細化的控制和自動化的調節， 獲得了極大的收獲和樂趣。

六、紅外避障傳感器

測試圖：

6.1原理：

紅外線檢測模塊可以識別模塊前方是否有物體阻擋，并在有物體阻擋時輸出信號并亮起綠色燈光，并且值得一提的是，無論輸出端是否有接入，綠燈獨立亮起。

6.2 目的：

不難猜到，這樣的一個模塊如果裝在小車上，對其的避障功能是一種很大的提升，通過程序設計，可以實現檢測物體從而自動避障。

6.3 源碼：

?import RPi.GPIO as GPIO?ObstaclePin = 18?def setup():GPIO.setmode(GPIO.BOARD) ? ? ? # Numbers GPIOs by physical locationGPIO.setup(ObstaclePin, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)?def loop():while True:if (0 == GPIO.input(ObstaclePin)): ?#當檢測到障礙物時，輸出低電平信號print "Barrier" ? else :print "Nothing"?def destroy():GPIO.cleanup() ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? # Release resource?if __name__ == '__main__': ? ? # Program start from heresetup()try:loop()except KeyboardInterrupt:edestroy()

6.4 代碼解釋及總結：

由于模塊本身便可顯示預知障礙能力，在加上本節課的機器失誤較大，沒能完成，后期補完代碼，發現加了一些輸出的功能，具體就是用起了輸送的高低電平型號輸出是否有障礙，可謂是非常有趣。

七、超聲波測距

7.1 原理：

在超聲波發射裝置發出超聲波，它的根據是接收器接到超聲波時的時間差。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據計時器記錄的時間t，就可以計算出發射點距障礙物面的距離s，即：s=340t/2

7.2 源碼：

?import RPi.GPIO as GPIOimport timeGPIO.setmode(GPIO.BCM)GPIO_TRIGGER = 17GPIO_ECHO = 18GPIO.setup(GPIO_TRIGGER, GPIO.OUT)GPIO.setup(GPIO_ECHO, GPIO.IN)?def distance():GPIO.output(GPIO_TRIGGER, True)?time.sleep(0.00001)GPIO.output(GPIO_TRIGGER, False)start_time = time.time()stop_time = time.time()# 記錄發送超聲波的時刻1while GPIO.input(GPIO_ECHO) == 0:start_time = time.time()# 記錄接收到返回超聲波的時刻2while GPIO.input(GPIO_ECHO) == 1:stop_time = time.time()# 計算超聲波的往返時間 = 時刻2 - 時刻1time_elapsed = stop_time - start_time# 聲波的速度為 343m/s， 轉化為 34300cm/s。distance = (time_elapsed * 34300) / 2return distanceif __name__ == '__main__':try:while True:dist = distance()print("Measured Distance = {:.2f} cm".format(dist))time.sleep(1)# Reset by pressing CTRL + Cexcept KeyboardInterrupt:print("Measurement stopped by User")GPIO.cleanup()

7.3 模塊展示：

7.4 總結：

除掉4端口接地沒用之外，這也是我第一次接觸這么多線，高中畢業以來，對于工學的追求沒有這么苛刻，但是動手能力在這一次實驗中得到了充分的展現，光是接線的錯誤，就已經讓我焦頭爛額，而且又經歷了三輪超聲波測距，結果返回只有一毫米的情況，調了幾次單位也無濟于事，相比較第一節課風扇都不會結的情況來說，我的能力已經有了很大的進步，這門課的效果可見一斑。所幸最后成功實現了輸出，并且真正第一次掌握了地線、導線、不同端口的意義。

八、遙控小車

成品圖：

PART 1

8.1 原理：

通過對于兩個電機步進的調整，實現小車的前進、停止、左轉、右轉功能。具體來說，便用DC調整頻率，使電機不斷轉動，帶動輪子轉動，而左右電機的指令不同，小車便能完成轉彎和旋轉的動作。同時定義速度功能，即通過dc頻率控制運動速度。

8.2 源碼：

?import RPi.GPIO as GPIOfrom time import sleepEN1 = 17IN1 = 16IN2 = 13EN2 = 20IN3 = 19IN4 = 18def setup():GPIO.setmode(GPIO.BCM)GPIO.setup(EN1,GPIO.OUT)GPIO.setup(IN1,GPIO.OUT)GPIO.setup(IN2,GPIO.OUT)GPIO.setup(EN2,GPIO.OUT)GPIO.setup(IN3,GPIO.OUT)GPIO.setup(IN4,GPIO.OUT)def speed(i1,i2):dc1=i1dc2=i2p1.ChangeDutyCycle(dc1)p2.ChangeDutyCycle(dc2)def forward():GPIO.output(IN1,GPIO.HIGH)GPIO.output(IN2,GPIO.LOW)GPIO.output(IN3,GPIO.HIGH)GPIO.output(IN4,GPIO.LOW)def backward():GPIO.output(IN1,GPIO.LOW)GPIO.output(IN2,GPIO.HIGH)GPIO.output(IN3,GPIO.LOW)GPIO.output(IN4,GPIO.HIGH)def left():GPIO.output(IN1,GPIO.HIGH)GPIO.output(IN2,GPIO.LOW)GPIO.output(IN3,GPIO.LOW)GPIO.output(IN4,GPIO.HIGH)def right():GPIO.output(IN1,GPIO.LOW)GPIO.output(IN2,GPIO.HIGH)GPIO.output(IN3,GPIO.HIGH)GPIO.output(IN4,GPIO.LOW)def stop():GPIO.output(EN1,0)GPIO.output(EN2,0)def clean():GPIO.cleanup()if __name__=="__main__":setup()p1 = GPIO.PWM(EN1,250)p1.start(0)p2 = GPIO.PWM(EN2,250)p2.start(0)try:forward()speed(100,100)sleep(5)left()speed(30,30)sleep(5)right()speed(30,30)sleep(5)speed(0,0)stop()clean()except KeyboardInterrupt as e:clean() ?

8.3 功能簡述：

小車先是全速前進，停止五秒，左轉，停止五秒，右轉，停止五秒，停止，清除端口信息。

PART 2

8.4 原理

在上述程序的基礎上，調用python的多線程的對鍵盤映射實現讀取，從而調動指令，控制小車。

8.5 源碼

！！注意不能直接用idle運行，要到存放目錄采用 python 1.py運行

?import RPi.GPIO as GPIOfrom time import sleepimport threadingimport sysimport sys, tty, termios?def getch(): ? ? ? ? ? ? ? ? fd = sys.stdin.fileno()old = termios.tcgetattr(fd)try:tty.setraw(fd)return sys.stdin.read(1)finally:termios.tcsetattr(fd, termios.TCSADRAIN, old)?class KeyEventThread(threading.Thread): ?def run(self):print("thread");Fun()?def Fun():print("Fun")while True:key=getch() ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if key=='q':funExit()exit()returnelif key=='1':print('speed 1')funSpeed(100,100)elif key=='2':print('speed 2')funSpeed(70,70)elif key=='3':print('speed 3')funSpeed(20,20)elif key=='w':print('forward') ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? GPIO.output(MotorIN1,GPIO.HIGH)GPIO.output(MotorIN2,GPIO.LOW)GPIO.output(MotorIN3,GPIO.HIGH)GPIO.output(MotorIN4,GPIO.LOW)funSpeed(50,50)elif key=='x': ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? print('backward')GPIO.output(MotorIN1,GPIO.LOW)GPIO.output(MotorIN2,GPIO.HIGH)GPIO.output(MotorIN3,GPIO.LOW)GPIO.output(MotorIN4,GPIO.HIGH)funSpeed(50,50)elif key=='a': ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? print('left')GPIO.output(MotorIN1,GPIO.HIGH)GPIO.output(MotorIN2,GPIO.LOW)GPIO.output(MotorIN3,GPIO.LOW)GPIO.output(MotorIN4,GPIO.HIGH)funSpeed(50,50)elif key=='d': ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? print('right')GPIO.output(MotorIN1,GPIO.LOW)GPIO.output(MotorIN2,GPIO.HIGH)GPIO.output(MotorIN3,GPIO.HIGH)GPIO.output(MotorIN4,GPIO.LOW)funSpeed(50,50)elif key=='s':print('stop')funSpeed(0,0)else:print("key="+key)return??def funSpeed(i1,i2):dc1=i1dc2=i2p1.ChangeDutyCycle(dc1)p2.ChangeDutyCycle(dc2)??def funInit():GPIO.setmode(GPIO.BCM) ? ? ? ? ? ?GPIO.setup(MotorIN1,GPIO.OUT)GPIO.setup(MotorIN2,GPIO.OUT)GPIO.setup(MotorEN1,GPIO.OUT)GPIO.setup(MotorIN3,GPIO.OUT)GPIO.setup(MotorIN4,GPIO.OUT)GPIO.setup(MotorEN2,GPIO.OUT)??def funExit(): ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?print ("Stopping motor")GPIO.output(MotorEN1,GPIO.LOW)GPIO.output(MotorEN2,GPIO.LOW)GPIO.cleanup()??MotorIN1 = 16MotorIN2 = 13MotorEN1 = 17?MotorIN3 = 19MotorIN4 = 18MotorEN2 = 20?print("Press 'q' to exit")print("'w'=forward,'x'=backward,'a'=left,'d'=right,'s'=stop")print("'1','2','3' motor speed")funInit()p1 = GPIO.PWM(MotorEN1,250) ? ?p1.start(0)p2 = GPIO.PWM(MotorEN2,250)p2.start(0)?kethread = KeyEventThread()kethread.start()

8.6 實現：

最終小車能根據鍵盤指令實時啟動，不過由于部分原因，我組裝的小車并不完善，頗有趕工的嫌疑，而且調速之后小車直接啟動，也是一個不盡人意的小bug，但是能看見自己的小車能按照自己的指令如臂使指的運動，還是有非常大的成就感。

結課總結

課程結束了，但是工程的那種務實和動手精神深深地眷刻在了我的腦海中，對于實現自動化控制小車，還有之前的一系列小實驗，我都感到非常的欣喜。雖然這只是一項入門，甚至說，樹莓派的機能不足以實現復雜的功能，但是通過這次入門，我深深切切的感受到了python的便利和工程學的魅力。

最后感謝孫老師這幾周的努力和孜孜不倦的教誨，把我們領進了一扇大門。

那迷人的世界，盡在我眼前

總結

以上是生活随笔為你收集整理的树莓派结课总结的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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