EEWORLD Follow me 第3期
# 前言
经过 2 期的活动，感觉 EE 还是挺好玩的，而且说得上是有手就行，因此在第 3 期 (opens new window)活动开始时，我也在第一时间申请了。第 3 期的难度，看起来比第 2 期要难，起码从器件的数量来看是这样的。
本期的板子为：Seeed Studio XIAO ESP32C3
# 任务
# 任务 1：使用 MicroPython 系统（必做任务）
任务要求：熟悉 Seeed Studio XIAO ESP32C3 开发板基本操作，安装 esptool，并给开发板刷写 MicroPython 系统，完成入门程序的运行
搭配器件：Seeed Studio XIAO ESP32C3
准备
下载 MicroPython 固件：MicroPython - Python for microcontrollers (opens new window)
下载 esptool 工具：Releases · espressif/esptool (opens new window)
笔记
esptool 的安装方法有很多种，如直接从 git 仓库从下载源码执行的，也有 pip install esptool 的，我这里使用 git 仓库 Release 预编译的。
烧录
根据固件下载页面的 MicroPython - Python for microcontrollers (opens new window) 安装说明，修改：
# 擦除闪存
#esptool.py --chip esp32c3 --port /dev/ttyUSB0 erase_flash
.\esptool.exe --chip esp32c3 --port COM10 erase_flash
# 从地址 0x0 开始烧录
#esptool.py --chip esp32c3 --port /dev/ttyUSB0 --baud 460800 write_flash -z 0x0 esp32c3-20220117-v1.18.bin
.\esptool.exe --chip esp32c3 --port COM10 --baud 460800 write_flash -z 0x0 ESP32_GENERIC_C3-20231005-v1.21.0.bin
# 成功烧录的日志结尾
...
Hash of data verified.
Leaving...
Hard resetting via RTS pin...
- 将
COM10修改为实际串口
连接
使用 Thonny 连接
# 任务 2：驱动扩展板上的 OLED 屏幕（必做任务）
任务要求：使用扩展板上的 OLED 屏幕显示文字和图形
搭配器件：Seeed Studio XIAO ESP32C3、Seeed Studio Expansion Board Base for XIAO
官方示例
编辑 MicroPython 设备的
boot.py文件粘贴下面的官方示例代码
import time
from machine import Pin, SoftI2C
import ssd1306
import math
# ESP8266 Pin assignment
i2c = SoftI2C(scl=Pin(7), sda=Pin(6)) # Adjust the Pin numbers based on your connections
oled_width = 128
oled_height = 64
oled = ssd1306.SSD1306_I2C(oled_width, oled_height, i2c)
oled.fill(0) # Clear the screen
oled.text("Hello, Seeder!", 10, 15)
oled.text("/////", 30, 40)
oled.text("(`3`)y", 30, 55)
oled.show() # Show the text
保存
终端
Ctrl + D重新加载报错：找不到
ssd1306模块
MPY: soft reboot
Traceback (most recent call last):
File "boot.py", line 3, in <module>
ImportError: no module named 'ssd1306'
MicroPython v1.21.0 on 2023-10-06; ESP32C3 module with ESP32C3
Type "help()" for more information.
- Thonny - 工具 - 包管理 - 搜索
ssd1306，安装 - 终端
Ctrl + D重新加载
- 安装
ssd1306驱动 - 显示文字
from machine import Pin, SoftI2C
import ssd1306
# i2c引脚
i2c = SoftI2C(scl=Pin(7), sda=Pin(6))
oled_width = 128
oled_height = 64
oled = ssd1306.SSD1306_I2C(oled_width, oled_height, i2c)
# 清除屏幕
oled.fill(0)
# 显示内容
oled.text("Hello", 10, 15)
oled.text("Follow Me 3!", 10, 25)
# 填充正方形
oled.fill_rect(10, 35, 12, 12, 1)
oled.show()
参考：
# 任务 3：控制蜂鸣器播放音乐（必做任务）
任务要求：使用 Seeed Studio XIAO ESP32C3 控制蜂鸣器发出不同频率的声音，并播放一段音乐
搭配器件：Seeed Studio XIAO ESP32C3、Seeed Studio Expansion Board Base for XIAO
播放三次 1000, 2000, 3000 赫兹的声音后，播放音乐《小星星》
import machine
import time
# 蜂鸣器
buzzer_pin = machine.Pin(5, machine.Pin.OUT)
buzzer = machine.PWM(buzzer_pin)
buzzer.freq(1047)
# 定义每个音符的频率
NOTE_C4 = 262
NOTE_D4 = 294
NOTE_E4 = 330
NOTE_F4 = 349
NOTE_G4 = 392
NOTE_A4 = 440
NOTE_B4 = 494
NOTE_C5 = 523
# 歌曲的音符，0是一个休息/脉冲
notes = [
NOTE_C4, NOTE_C4, NOTE_G4, NOTE_G4, NOTE_A4, NOTE_A4, NOTE_G4,
NOTE_F4, NOTE_F4, NOTE_E4, NOTE_E4, NOTE_D4, NOTE_D4, NOTE_C4,
NOTE_G4, NOTE_G4, NOTE_F4, NOTE_F4, NOTE_E4, NOTE_E4, NOTE_D4,
NOTE_G4, NOTE_G4, NOTE_F4, NOTE_F4, NOTE_E4, NOTE_E4, NOTE_D4,
NOTE_C4, NOTE_C4, NOTE_G4, NOTE_G4, NOTE_A4, NOTE_A4, NOTE_G4,
NOTE_F4, NOTE_F4, NOTE_E4, NOTE_E4, NOTE_D4, NOTE_D4, NOTE_C4
]
# 歌曲中每个音符的持续时间(毫秒)
durations = [
500, 500, 500, 500, 500, 500, 1000,
500, 500, 500, 500, 500, 500, 1000,
500, 500, 500, 500, 500, 500, 1000,
500, 500, 500, 500, 500, 500, 1000,
500, 500, 500, 500, 500, 500, 1000,
500, 500, 500, 500, 500, 500, 1000
]
def play_song():
total_notes = len(notes)
for i in range(total_notes):
current_note = notes[i]
wait = durations[i]
if current_note != 0:
# 设置声音占空比
buzzer.duty(512)
# 设置音符的频率
buzzer.freq(current_note)
else:
# 关闭声音
buzzer.duty(0)
time.sleep_ms(wait)
# 关闭声音
buzzer.duty(0)
# 依次发出1000, 2000, 3000赫兹的声音
freqArr = [1000, 2000, 3000]
for freq in freqArr:
buzzer.freq(freq)
buzzer.duty(255)
time.sleep(1)
buzzer.duty(0)
time.sleep(1)
# 播放歌曲
play_song()
# 任务 4：连接 WiFi 网络（必做任务）
任务要求：将 Seeed Studio XIAO ESP32C3 连接到 WiFi 网络，并访问互联网信息
搭配器件：Seeed Studio XIAO ESP32C3、Seeed Studio Expansion Board Base for XIAO、RF ANT 2.4GHZ/5.5GHZ PCB TRACE
实现效果：使用 WIFI 连接互联网，获取当前广州的温湿度信息，并显示到屏幕上。
import ujson as json
import utime as time
import urequests
import network
from machine import Pin, SoftI2C
import ssd1306
# i2c引脚
i2c = SoftI2C(scl=Pin(7), sda=Pin(6))
oled_width = 128
oled_height = 64
oled = ssd1306.SSD1306_I2C(oled_width, oled_height, i2c)
# WIFI信息设置
wifi_ssid = "@NipGeihou"
wifi_password = "01230123"
station = network.WLAN(network.STA_IF)
station.active(True)
while not station.isconnected():
print("Connecting...")
station.connect(wifi_ssid, wifi_password)
time.sleep(10)
print("Connected!")
# 获取广州天气信息
response = urequests.get(
"https://aider.meizu.com/app/weather/listWeather?cityIds=101280101")
res = json.loads(response.text)
temp = res.get("value", [{}])[0].get("realtime", {}).get("temp")
sd = res.get("value", [{}])[0].get("realtime", {}).get("sD")
# 清除屏幕
oled.fill(0)
# 显示内容
oled.text("GuangZhou", 10, 15)
oled.text(temp+"C "+sd+"%", 10, 25)
oled.show()
# 任务 5：使用外部传感器（必做任务）
任务要求：连接环境光传感器或温湿度传感器，获取传感器的数值，并转换成真实的物理量
搭配器件： Seeed Studio XIAO ESP32C3、Seeed Studio Expansion Board Base for XIAO、 Grove - AHT20 I2C Industrial Grade Temperature and Humidity Sensor、Grove - Light Sensor v1.2
温湿度传感器
通过查阅 Grove - AHT20 I2C Industrial Grade Temperature&Humidity Sensor | Seeed Studio Wiki (opens new window) 可知传感器使用的 i2c 协议 ，需连接到扩展板上方的接口。
- 通过在 PyPI・The Python Package Index (opens new window) 搜索
aht20可找到 micropython-ahtx0 0.1.2 (opens new window) - 下载驱动 micropython-ahtx0-0.1.2.tar.gz
- Thonny - 工具 - 包管理 - 从本地文件中安装，选择下载的驱动安装
- 根据上图的引脚可知，i2c 对应的引脚为
SDA:GPIO6,SCL:GPIO7
光线传感器
查阅 Grove - Light Sensor | Seeed Studio Wiki (opens new window) 文档可知，此传感器使用 ADC。将传感器接到左下方接口，即 A0 GPIO2 。
import machine
adc = machine.ADC(0)
print(adc.read())
Grove - Light Sensor | Seeed Studio Wiki (opens new window) 文档中的示例似乎是旧的版本的，在 v1.2 版本的模块将传感器更改为 LS06-S光敏传感器 ，一番查找后，也没弄找到什么有用的信息，在他人的任务帖中说到这个传感器的 最大量程为 350 Lux ，在网上找来找去都没看到有说 350 Lux 的，最后在传感器包装袋里的纸中看到 Maxlue detected:350 lux 。因此可知 读值0 -> 0 lux 4095->350 lux 。
参考：
代码
from machine import Pin, SoftI2C,ADC
import ssd1306
import ahtx0
import time
# i2c引脚
i2c = SoftI2C(scl=Pin(7), sda=Pin(6))
# 温湿度传感器
tempSensor = ahtx0.AHT20(i2c)
# 光线传感器
lightSensor = ADC(Pin(2))
# 应用输入衰减, 11dB 衰减, 允许输入电压范围 (150mV - 2450mV)
lightSensor.atten(ADC.ATTN_11DB)
# ESP32C3 为12位ADC 4095
lightSensor.width(ADC.WIDTH_12BIT)
# 屏幕
oled_width = 128
oled_height = 64
oled = ssd1306.SSD1306_I2C(oled_width, oled_height, i2c)
while True:
# 清除屏幕
oled.fill(0)
# 显示内容
# 温湿度数据
oled.text("TEMP: %0.2f C" % tempSensor.temperature, 10, 15)
oled.text("RH: %0.2f %%" % tempSensor.relative_humidity, 10, 25)
# 光线数据
lightSensorValue = lightSensor.read()
lux = lightSensorValue / 4095 * 350
oled.text("LUX: %0.2f" % lux, 10, 35)
oled.show()
time.sleep(1)
# 分任务 1：寻找 WiFi 发射源的位置
实时测量 WiFi 信号强度，同时移动开发板位置，找到 WiFi 发射源（例如路由器）的位置。
import network
import time
from time import sleep
import machine
from machine import Pin, SoftI2C
import ssd1306
import math
# ESP32C3 Pin assignment
i2c = SoftI2C(scl=Pin(7), sda=Pin(6)) # Adjust the Pin numbers based on your connections
oled_width = 128
oled_height = 64
oled = ssd1306.SSD1306_I2C(oled_width, oled_height, i2c)
# Network settings
wifi_ssid = "Your Own SSID"
wifi_password = "Your Own Password"
machine.freq(160000000) # Set CPU frequency to 160 MHz (ESP8266 specific)
oled.text("Starting up...", 0, 0)
oled.show()
station = network.WLAN(network.STA_IF)
station.active(True)
station.connect(wifi_ssid, wifi_password)
time.sleep(1)
while not station.isconnected():
time.sleep(1)
oled.fill(0)
oled.text("Connecting to", 0, 0)
oled.text(wifi_ssid, 0, 20)
oled.show()
time.sleep(2)
oled.fill(0)
ip_address = station.ifconfig()[0] # Get the IP address
oled.text("Connected! ", 0, 0)
oled.text("IP Address:", 0, 20)
oled.text(ip_address, 0, 40)
oled.show()
time.sleep(2)
# Buzzer settings
buzzer_pin = machine.Pin(5, machine.Pin.OUT)
buzzer = machine.PWM(buzzer_pin)
buzzer.freq(1047)
buzzer.duty(0)
center_x = oled_width // 2
center_y = oled_height // 2
square_size = 6 # Size of each square
num_squares = 12 # Number of squares
angle_increment = 2 * math.pi / num_squares
x_pos = [12, 38, 64, 90]
statuses = ["poor", "normal", "good", "excellent"]
def calculate_block_count(rssi):
# Determine the number of blocks based on RSSI values
if -80 <= rssi < -60:
return 1
elif -60 <= rssi < -40:
return 2
elif -40 <= rssi < -20:
return 3
elif -20 <= rssi <= 10:
return 4
def draw_blocks(count):
for i in range(count):
y_pos = 50 - calculate_block_height(i)
oled.fill_rect(x_pos[i], y_pos, 24, calculate_block_height(i), 1)
for i in range(count, 4): # Clear unused area
y_pos = 50 - calculate_block_height(i)
oled.fill_rect(x_pos[i], y_pos, 24, calculate_block_height(i), 0)
def calculate_block_height(index):
return 10 * (index + 1)
loop_count = 0 # Initialize loop count
while loop_count < 2: # Execute the loop 24 times
oled.fill(0) # Clear the screen
for i in range(num_squares):
angle = i * angle_increment
x = int(center_x + (center_x - square_size-30) * math.cos(angle))
y = int(center_y + (center_x - square_size-30) * math.sin(angle))
# Draw all squares
for j in range(num_squares):
angle_j = j * angle_increment
x_j = int(center_x + (center_x - square_size-30) * math.cos(angle_j))
y_j = int(center_y + (center_x - square_size-30) * math.sin(angle_j))
oled.fill_rect(x_j, y_j, square_size, square_size, 1) # Draw the square
oled.fill_rect(x, y, square_size, square_size, 0) # Erase the current square
oled.show()
time.sleep_ms(100) # Pause before next iteration
loop_count += 1 # Increase loop count
oled.fill(0) # Clear the screen after finishing the loops
oled.show()
while True:
oled.fill(0)
station = network.WLAN(network.STA_IF)
time.sleep(0.1)
rssi = station.status('rssi')
rssi_duty = 160 + 2 * int(rssi)
rssi_duty_2 = int(rssi_duty / 2)
rssi_abs = abs(int(rssi)) / 100
block_count = calculate_block_count(rssi)
status = statuses[block_count - 1] # Get the status text based on block count
draw_blocks(block_count)
oled.text(status, 11, 56)
oled.text("RSSI:", 0, 0)
oled.text(str(rssi), 40, 0)
# Update the display
oled.show()
buzzer.duty(rssi_duty)
time.sleep(rssi_abs)
buzzer.duty(0)
time.sleep(rssi_abs)
buzzer.duty(rssi_duty_2)
time.sleep(rssi_abs)
buzzer.duty(0)
time.sleep(rssi_abs)
# 分任务 2：温湿度数据记录仪
任务要求：定时记录温湿度传感器的值，并展示出来。可记录到开发板内置存储中，也可以通过物联网服务发送数据到云端。
笔记
这个我选的分任务跟 2 期的是类似的，甚至说更简单，因为只要求使用一个传感器，不需要用到光线传感器，为了提升自己，在这里我选择加入光线传感器，并使用物联网服务发送数据到云端。
# 分任务 3：开灯提醒器
任务要求：监测环境光强度，如果光线太暗，通过屏幕和蜂鸣器提醒用户开灯，达到保护视力的效果。
搭配器件： Seeed Studio XIAO ESP32C3、Seeed Studio Expansion Board Base for XIAO、Grove - Light Sensor v1.2
from machine import Pin, SoftI2C,ADC,PWM
import ssd1306
import time
# i2c引脚
i2c = SoftI2C(scl=Pin(7), sda=Pin(6))
# 蜂鸣器
buzzer_pin = Pin(5, Pin.OUT)
buzzer = PWM(buzzer_pin)
buzzer.freq(1047)
# 光线传感器
lightSensor = ADC(Pin(2))
# 应用输入衰减, 11dB 衰减, 允许输入电压范围 (150mV - 2450mV)
lightSensor.atten(ADC.ATTN_11DB)
# ESP32C3 为12位ADC 4095
lightSensor.width(ADC.WIDTH_12BIT)
# 屏幕
oled_width = 128
oled_height = 64
oled = ssd1306.SSD1306_I2C(oled_width, oled_height, i2c)
while True:
# 清除屏幕
oled.fill(0)
# 显示内容
# 温湿度数据
# 光线数据
lightSensorValue = lightSensor.read()
lux = lightSensorValue / 4095 * 350
oled.text("LUX: %0.2f" % lux, 10, 15)
text = "Normal"
# 高于200时提示
if lux > 200:
text = "Too Bright!!"
buzzer.duty(512)
# 低于50时提示
elif lux < 50:
text = "Too Dark!!"
buzzer.duty(512)
else:
buzzer.duty(0)
oled.text(text, 10, 25)
oled.show()
time.sleep(1)
# 参考资料
上次更新: 2024/03/11, 22:37:05