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Py4OH—自制开源鸿蒙空气质量监控系统(上)

2024-11-30 12:38

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今天为大家隆重介绍一位 Py4OH 家族的新成员 – 小凌派开发板,目前已经进入 Py4OH 主线,基于 OpenHarmoy 3.0 LTS 并完整支持 Py4OH 所有特性。


    小凌派开发板是一款由福州市凌睿智捷电子有限公司基于OpenHarmony打造的L0级物联网开发板,采用E53接口标准,可接入所有的E53案例扩展板:

小凌派提供了多个好玩的扩展板,比如:智慧手势扩展板,智慧农业扩展板,有了这些扩展板,我们可以来做点有意思的东西。

做点什么呢?嗯,空气质量监控系统!


智慧农业扩展板上集成了温湿度传感器SHT30,LED灯,直流电机,而温湿度传感器SHT30可以说是为我们的空气质量监控系统量身打造:当环境温度在体感舒适度(大约18-25摄氏度)之外,则LED警报指示灯开始闪烁;否则关闭LED警报指示灯。

实现思路:开发板上电后,先进行必要的初始化,然后每隔1秒通过SHT30获取当前环境的温度和湿度;当温度处于体感舒适度时关闭LED灯,否则改变LED灯的状态(闪烁)。

有了实现思路就可以很轻松的画出设计图。

首先就是交互图。交互图可以帮助我们理清楚开发板与扩展板之间的关系,这是至关重要的,只有理清楚关系才可能从代码层面出发,想明白先做什么再做什么。

从上面的交互图可以看出,在开发板一侧需要一个程序变量代表扩展板上的SHT30传感器,同时也需要一个程序变量代表扩展板上的LED灯。有了这两个变量,就可以直接获取温度数据和湿度数据,并且可以轻松愉快的控制LED灯状态了!!!

嗯,这是什么?同学们!!这是面向对象编程啊。

Py4OH使用的是Python语言进行设备开发,而Python语言完美支持面向对象编程啊!

这又能怎样?这就可以简化编程了!!

不信??来,看看下面的流程图!

整个流程图描述的逻辑是非常简单的,仅仅是表达了我们想做的东西。相信大家也看出来了,“简单”是依赖于 th 和 light 所具备的能力,这两个变量(对象)所对应的类型将SHT30与LED的复杂性及控制逻辑全部隐藏,使得它们变成了黑盒,我们只需要知道如何使用即可!

OK!铺垫已经足够,是时候展示真正的技术了!

import pin
import sht30
import gpio
import os

i2cx = 0   # SHT30是一种i2c设备,位于0号i2c上
freq = 400000  # i2c通信频率
sda = gpio.make_id([0, 'A', 0])  # 计算sda所对应的引脚号
scl = gpio.make_id([0, 'A', 1])   # 计算scl所对应的引脚号

th = sht30.SHT30(i2cx, sda, scl, freq)   # 创建名为th的SHT30对象
th.open()  # 通过th对象打开SHT30设备

lpin = gpio.make_id([0, 'A', 2])  # 计算接入LED灯的引脚号

light = pin.Pin(lpin)  # 创建LED灯对象

while True :
    t = th.temperature()  # 获取温度数据
    h = th.humidity()      # 获取湿度数据
    
    if t != None : 
        print('temperature = ' + str(t))
        
    if h != None : 
        print('humidity = ' + str(h))
        
    if (18 <= t) and (t <= 25) :
        light.low()      # 若当前温度在体感舒适度范围内,则关闭LED灯
    else :
        light.change() # 若当前温度不在体感舒适度范围内,则改变LED灯的状态,即:闪烁
        
    os.sleep(1)

很明显,LED灯不是第一次出现我的文章中,SHT30也不是!如果有同学对它们的驱动方式还不熟悉,可以参考我之前的两篇帖子《使用Python开发鸿蒙设备程序(1-GPIO外设控制)》和《使用Python开发鸿蒙设备程序(2-I2C应用实例)》,在这里重点强调的是使用面向对象技术对它们进行封装,增加代码复用性。

要面向对象封装,必须的,先定义接口!

'''
   This is just a demo for interface definition.
'''
class Pin:
    is_high = False   
    def __init__(self, pin_num):
        pass
        
    def high(self):
        # output 1
        self.is_high = True
        
    def low(self):
        # output 0
        self.is_high = False
        
    def status(self):
        return 1 if self.is_high else 0
        
    def change(self):
        if self.is_high:
            self.low()
        else:
            self.high()
            
    def __del__(self):
        pass

class SHT30:
    sht30_addr = 0x44
    write_cmd = (sht30_addr << 1) | 0x00
    read_cmd = (sht30_addr << 1) | 0x01

    def __init__(self, i2cx, sda, scl, freq):
        pass

    def open(self):
        pass
    
    def close(self):
        pass

    def temperature(self):
        return None

    def humidity(self):
        return None
        
    def __del__(self):
        pass

由于实现细节太多,大家可以在附件中直接下载完整代码自行参考学习。

看到这,是不是觉得我有炒冷饭的嫌疑?!

又拿LED灯和SHT30温湿度传感器来写水文!!

哈哈!如果你这么想,那么请看看,,,这只是《上》,还有《下》呢!!

下一篇文章,我会带着大家将其它设备接入小凌派开发板,然后编程获取当前环境的PM2.5和PM10数据,并在数据不理想时启动直流电机(风扇)对空气质量进行调整。

最后,给大家展示一下Py4OH命令行的输出。

To be continued...

文章相关附件可以点击下面的原文链接前往下载:

https://ost.51cto.com/resource/2813

https://ost.51cto.com/resource/2814

https://ost.51cto.com/resource/2815

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