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引? 言

在《中國兒童青少年威盛中國芯計(jì)算機(jī)表演賽》從第十七屆活動開始，搭建了一個(gè)全新的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持平臺，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)在線比賽，在全國建立了三十個(gè)省級賽區(qū)，到2019年第二十八屆，每年參賽選手保持在500萬人次以上！

“人工智能創(chuàng)作賽”經(jīng)過幾屆比賽的規(guī)范和完善，已經(jīng)發(fā)展成為一項(xiàng)基于“創(chuàng)造栗”平臺，同時(shí)支持模擬器編程驗(yàn)證和實(shí)物編程演示的核心比賽項(xiàng)目！參賽選手通過整合身邊的軟硬件資源，融入人工智能等多種元素，創(chuàng)作出一件能夠?yàn)楝F(xiàn)實(shí)生活帶來更大便利或積極影響的作品。

不過隨著編程軟件與硬件平臺的不斷更新發(fā)展，比賽平臺軟件和硬件在每屆比賽都有所不同，本文所使用的軟件平臺基于2020年最新軟件版本，并結(jié)合“創(chuàng)造栗人工智能創(chuàng)作”硬件套裝(2019版)編寫錄制，用于平臺熟悉與測試，所有內(nèi)容僅供參考和內(nèi)部討論，請勿外傳或用于任何推廣和商業(yè)目的，在此特別予以聲明！

本節(jié)內(nèi)容微課視頻(上)

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(任務(wù)描述分析與硬件連接)

本節(jié)內(nèi)容微課視頻(中)

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(通訊協(xié)議規(guī)劃與程序流程)

本節(jié)內(nèi)容微課視頻(下)

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(軟件編程與效果演示)

IM5D.6B - 任務(wù)要求

基于IM5D.6A進(jìn)階任務(wù)，配合2.4G無線(串口透傳)模塊，利用創(chuàng)造栗平臺人工智能語音識別功能，替代鈕子開關(guān)遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)“智能書房”應(yīng)用中任務(wù)一的功能，具體要求為以下3個(gè)項(xiàng)目：

1 - 向創(chuàng)造栗系統(tǒng)語音發(fā)出“開啟智能書房”命令后，小喇叭播報(bào)“正在為您打開系統(tǒng)”，同時(shí)通過2.4G無線模塊向智能書房系統(tǒng)發(fā)出系統(tǒng)開啟命令。

2 - 當(dāng)連接在Arduino UNO主控的2.4G無線模塊收到來自創(chuàng)造栗系統(tǒng)的開啟命令后，解析并執(zhí)行打開系統(tǒng)操作(詳見智能書房任務(wù)一)。

3 - 向創(chuàng)造栗系統(tǒng)語音發(fā)出“關(guān)閉智能書房”命令后，小喇叭播報(bào)“正在為您關(guān)閉系統(tǒng)”，同時(shí)通過2.4G無線模塊向智能書房系統(tǒng)發(fā)出系統(tǒng)關(guān)閉命令。

4 - 當(dāng)連接在Arduino UNO主控的2.4G無線模塊收到來自創(chuàng)造栗系統(tǒng)的關(guān)閉命令后，解析并執(zhí)行關(guān)閉系統(tǒng)操作(詳見智能書房任務(wù)一)。

備注：關(guān)于“智能書房”課程相關(guān)任務(wù)詳情，請參考如下課程微課專輯:

《PB3A-創(chuàng)意編程制作之智能書房》

IM5D.6B - 題目分析

這道題目的實(shí)現(xiàn)功能并不復(fù)雜，硬件實(shí)現(xiàn)也不算很復(fù)雜，但是具體程序編寫起來并不簡單，需要綜合考慮的因素很多，比如：

-- 兩個(gè)系統(tǒng)通訊用什么樣的數(shù)據(jù)報(bào)文格式？

-- 具體命令的報(bào)文信息(組成與格式)

-- 命令如何發(fā)送、接收和解析

如果僅僅是為了實(shí)現(xiàn)“智能書房”的任務(wù)一，那程序可以非常簡單，不過為了后續(xù)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)能夠統(tǒng)一規(guī)劃，就需要花一些精力來做好總體的實(shí)現(xiàn)方案(詳細(xì)定義)，這就無形給這節(jié)課任務(wù)增加了實(shí)現(xiàn)的難度，編程上主要要求對字符、數(shù)據(jù)、字符串的處理編程應(yīng)用比較熟悉，通過這道題目，將真正實(shí)現(xiàn)和掌握雙系統(tǒng)及多系統(tǒng)協(xié)同工作的編程方法，本節(jié)題目涉及到的相關(guān)器材和主要編程模塊組如下：

-- 安裝好主控板及模塊的的套裝結(jié)構(gòu)(人工智能創(chuàng)作+智能書房)

-- 2.4G無線通訊模塊等

-- 字符字符串處理編程模塊等

-- 連接線、Micro-USB(編程)數(shù)據(jù)線等下面我們來和大家一起完成這部分內(nèi)容，同時(shí)介紹一下使用方法。相關(guān)器材(硬件電路)介紹2.4G無線通訊模塊：

2.4G無線通訊模塊是一種非常常用的簡單無線收發(fā)電路模塊，根據(jù)應(yīng)用電路的不同，通常會有不同的供電和接口方式，這里給大家介紹和使用的是采用5V供電方式，利用串口來收發(fā)的一種透傳模塊，如下圖所示，為了實(shí)現(xiàn)多通道場景應(yīng)用，模塊上提供了4路無線通道撥碼開關(guān)設(shè)置，也就是最多可以支持16個(gè)不同無線通道，這樣可以滿足同一場所內(nèi)同時(shí)可以支持16個(gè)不同的信息通道！

備注：2.4G僅僅表明了無線模塊所使用的無線頻段，并非通訊協(xié)議或者標(biāo)準(zhǔn)，所以不同協(xié)議類型，甚至同一協(xié)議類型，不同廠家(或主芯片)的2.4G無線通訊模塊間的通訊是不兼容的，這一點(diǎn)在系統(tǒng)進(jìn)行配對使用的時(shí)候一定要注意！

-- 硬件電路連接關(guān)系

硬件電路連接關(guān)系：

參考如下精簡后的“創(chuàng)造栗人工智能創(chuàng)作”與“智能書房”的連接關(guān)系圖，我們只需要用兩個(gè)2.4G無線通訊模塊分別與創(chuàng)造栗主控以及Arduino UNO之間連接杜邦線對應(yīng)的接口相連接，也就是直接與兩塊主控的“軟串口”相連接(含電源)即可。

注：如果由于擴(kuò)展板接口原因無法兼容使用之前的軟串口信號管腳，需要對應(yīng)修改程序初始化中的軟串口定義管腳為新的實(shí)際連接的信號管腳。

說明：通過2.4G無線通訊模塊進(jìn)行信息互傳，兩個(gè)系統(tǒng)需要獨(dú)立供電。

-- “通訊協(xié)議”的定義

交互信息的分析與拆解：

通過對本節(jié)中的任務(wù)進(jìn)行分析，可以得出以下幾個(gè)關(guān)鍵信息：

1 - 人工智能需要替換的設(shè)備(命令源)：鈕子開關(guān)

2 - 被替設(shè)備命令類型：輸入設(shè)備(控制)

3 - 被替設(shè)備(控制)狀態(tài)數(shù)量：2 (布爾類型即可標(biāo)識)

交互信息報(bào)文的格式定義：

有了對交互信息的分析與拆解，我們就可以按照具體發(fā)送信息的類型進(jìn)行實(shí)際發(fā)送(解析)信息格式的定義，對于類似本節(jié)任務(wù)收發(fā)頻率不是很高的情況，為了直觀和方便調(diào)試，同時(shí)又讓具體程序不是特別的復(fù)雜，我們采用“字符串格式”+“數(shù)字化信息”的方式來具體定義交互報(bào)文，具體格式參考如下規(guī)則：

1 - 報(bào)文字符串總共由5位組成

2 - 首位表示源(或類)，比如用‘1’來表示被替代的鈕子開關(guān)。

3 - 第2位表示命令類型如：(狀態(tài))控制、查詢等，比如用1表示控制0表示查詢。

4 - 第3-5位表示命令參數(shù)如：000表示關(guān)閉，999表示開啟等

按照上述格式定義可以定義出用于替換原有鈕子開關(guān)狀態(tài)的兩條報(bào)文(字符串)：

鈕子開關(guān)關(guān)閉(等效)報(bào)文：11000

鈕子開關(guān)打開(等效)報(bào)文：11999

特別說明：米思奇Mixly軟件對于串口的操作相對全面，所以實(shí)現(xiàn)起來程序比較簡潔，之后的樣例程序我們將全部基于米思奇進(jìn)行示例和講解。

-- 軟件程序流程

軟件程序流程：

本案例依然涉及到了對兩個(gè)獨(dú)立控制系統(tǒng)的編程操作，也都是對(軟)串口進(jìn)行操作，但是操作功能不同(都基于米思奇軟件來編寫)，所以軟件流程圖我們需要分開來規(guī)劃。

“人工智能”程序流程：

本節(jié)任務(wù)中，創(chuàng)造栗平臺需要完成人工智能語音識別的任務(wù)，識別關(guān)鍵詞后還需要通過連接在(軟)串口上的2.4G無線模塊，將信息轉(zhuǎn)發(fā)出去(給)Arduino UNO平臺，與此同時(shí)，還需要通過小喇叭通過語音合成的方式，完成當(dāng)前操作的“反饋”動作。參考程序的基本運(yùn)行流程圖如下圖所示。

特別說明：CZL Junior軟件對于一些串口的操作支持的還不是很到位，有些編程功能模塊還是缺失的，為了統(tǒng)一示例程序風(fēng)格，我們將使用米思奇軟件來實(shí)現(xiàn)這部分程序。

Arduino UNO程序流程：

本節(jié)任務(wù)中，Arduino UNO平臺需要完成的任務(wù)操作比較簡單，就是用(軟)串口接收到命令來替換之前任務(wù)一中鈕子開關(guān)的控制操作，這里我們可以直接基于“智能書房”任務(wù)一的程序流程進(jìn)行變更。參考程序的基本運(yùn)行流程圖如下圖所示。

微課參考：

PB3A.1 - 鈕子開關(guān)控制 “智能書房”系統(tǒng)的開閉

-- 功能的編程實(shí)現(xiàn)

根據(jù)前面的軟件程序流程圖，我們很容易就可以編寫完成如下程序來實(shí)現(xiàn)本節(jié)題目要求的功能！這里我們使用的帶有自定義編程庫的米思奇進(jìn)行編程，米思奇標(biāo)準(zhǔn)版并未包含相關(guān)編程模塊，最新版含自定義庫的軟件請到QQ群進(jìn)行下載，完整程序如下圖所示。

創(chuàng)造栗端參考程序：

智能書房端參考程序：補(bǔ)充：智能書房任務(wù)一原有程序(對比參考)

微課參考：

PB3A.1 - 鈕子開關(guān)控制 “智能書房”系統(tǒng)的開閉

-- 特別注意事項(xiàng)

特別注意事項(xiàng)：這道題目的實(shí)現(xiàn)方法不唯一，可以嘗試用不同的方法編程實(shí)現(xiàn)并驗(yàn)證。

-- 進(jìn)階任務(wù)

進(jìn)階任務(wù)：參照本節(jié)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)方式，實(shí)現(xiàn)對智能書房系統(tǒng)“PB3A.7 - “智能書房”任務(wù)綜合(一)”中的功能的人工智能改造(替換任務(wù)1中鈕子開關(guān)(實(shí)物)，改為語音控制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)任務(wù)2)。

其它課程微課專輯

(本專輯建議從圖文頂端專輯入口進(jìn)入選擇)

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• 編程普及(單片機(jī)類比賽)：《PP4A-米思奇電子電路編程初級》

• 提高與應(yīng)用(基礎(chǔ)與創(chuàng)新類比賽)：《PB3A-創(chuàng)意編程制作之智能書房》

• 進(jìn)階與綜合(創(chuàng)新類比賽)：《IM5D-人工智能創(chuàng)作指南》

• 特色應(yīng)用(創(chuàng)客類比賽)：《大開眼界機(jī)器學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)賽參賽指導(dǎo)》

• 競技與比賽(機(jī)器人類比賽)：《無人駕駛綜合實(shí)踐》

如果你也有好的內(nèi)容與大家分享，或者好的創(chuàng)客培養(yǎng)解決方案需要評估，可以留言或者加入QQ編程交流群(599910807)與大家交流分享！

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的基于python的modbus协议编程_IM5D.6B利用（2.4G）无线模块实现远程控制（基于智能编程任务赛，2019版）...的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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