树莓派：Python编程实现双红外双向预警

牟晓东

同样是利用PinPong库进行Python编程，在树莓派中的开发板初始化语句则应设置为“Board（"rpi"）.begin（）”，其余的代码书写规则与在Arduino和掌控板中几乎完全一致。以实现“双红外双向预警”功能为例，如何在树莓派中进行Python编程呢？

实验器材包括：树莓派3B一块，古德微扩展板一块，红外线传感器两支，红色、绿色和黄色LED灯各一支，低电平触发蜂鸣器一个，各种杜邦线若干。首先，将树莓派与扩展板正确连接（注意四周紧密接触）；接着，将一支红外线传感器直接插入扩展板的24号组引脚，注意VCC、GND和OUT三个引脚要一一对应，另一支红外线传感器则通过杜邦线连接至扩展板的23号组引脚，同样要注意三个引脚的正确对应关系；然后，通过杜邦线将低电平触发蜂鸣器的I/O信号引脚连接至扩展板的25号引脚组的D（数字信号）引脚，电源正极VCC端接入扩展板的3.3V引脚端，GND端接地；接下来，按照“长腿正、短腿负”的规则，将绿色、红色和黄色LED灯分别插入扩展板的5号、6号和12号引脚；最后，给树莓派通电，启动操作系统（如图1）。

在电脑端运行Windows的“远程桌面连接”，输入树莓派的IP地址（192.168.1.120）后点击“连接”按钮，进入树莓派的操作系统。

如果是第一次在树莓派中调用PinPong库进行Python编程，需要先进行库模块的安装，方法是点击左上角的“LX终端”进入命令行模式，输入命令“pip3 install pinpong”后回车，直至最终出现“Successfully installed……”的安装成功提示即可（如图2）。

值得一提的是，命令行中的“pip3”表示将PinPong库安装于Python 3环境（PinPong库无法运行于Python 2等低版本环境），如果命令行中的“pip3”替换为常规的“pip”，则是试图将PinPong库安装于树莓派中可能存在的Python 2中，就会出现一些异常的错误提示。

安装好PinPong库后，点击左上角的树莓派图标，从菜单中依次选择“编程”-“Thonny Python IDE”，进入Python编辑器开始编程：

首先，导入时间库：“import time”，再导入PinPong库中的Board开发板及Pin引脚类：“from pinpong.board import Board，Pin”，通过语句“Board（"rpi"）.begin（）”对树莓派进行初始化；建立Green_LED、Red_LED和Yellow_LED三個变量，分别赋值为“Pin（Pin.D5，Pin.OUT）”“Pin（Pin.D6，Pin.OUT）”和“Pin（Pin.D12，Pin.OUT）”，作用是对插入5号、6号和12号引脚的绿色、红色和黄色LED灯进行初始化，声明其为电平输出端；接着，建立RedSensor_Front和RedSensor_Up两个变量，分别赋值为“Pin（Pin.D23，Pin.IN）”和“Pin（Pin.D24，Pin.IN）”，作用是对插入23号和24号引脚的两支红外线传感器进行初始化，声明其为电平输入端，二者的监测方向分别为树莓派的前方（Front）和上方（Up）；再建立变量Low_Buzzer，赋值为“Pin（Pin.D25，Pin.OUT）”，作用是对插入25号引脚的低电平触发蜂鸣器进行初始化，声明其为电平输出端；语句“Low_Buzzer.value（1）”的作用是关闭蜂鸣器——因为树莓派默认的为其加载低电平会导致其异常“发声”（如图3）。

接下来，编写“while True”循环部分主程序代码：

为两个变量RedSensor_Front_value和RedSensor_Up_value分别赋值“RedSensor_Front.read_digital（）”和“RedSensor_Up.read_digital（）”，作用是读取两支红外线传感器的数字信号，注意红外线传感器所获取的信号如果是1，表示监测范围内无物体，0的话代表监测到有物体闯入。接着是两个if判断语句，结构非常类似，作用是分别对前方和上方进行红外线监测结果判断和处理：如果条件（RedSensor_Front_value==0）成立，说明前方有物体闯入，则依次执行熄灭绿色LED灯（Green_LED.value（0））、点亮红色LED灯（Red_LED.value（1））、蜂鸣器发声（Low_Buzzer.value（0））三个动作，同时在程序交互界面上打印输出文字提示信息（print（"前方预警！"））；如果条件（RedSensor_Up_value

==0）成立，说明上方有物体闯入，则依次执行熄灭绿色LED灯（Green_LED.value（0））、点亮黄色LED灯（Yellow_LED.value（1））、蜂鸣器发声（Low_Buzzer.value（0））三个动作，同时在程序交互界面上打印输出文字提示信息（print（"上方预警！"））。

两个if判断语句组执行结束后，添加时间等待语句“time.sleep（0.3）”，暂停0.3秒钟；接着，熄灭红色和黄色警示灯：“Red_LED.value（0）”“Yellow_LED.value（0）”，点亮绿色LED灯：“Green_LED.value（1）”，并且同样是通过设置高电平的方式关闭低电平触发蜂鸣器：“Low_Buzzer.value（1）”，打印输出文字提示信息：“print（"状态正常…"）”（如图4）。

将程序保存为“Two_Way_Alert.py”，点击上方的“运行”按钮进行测试：正常情况下，前方和上方均无障碍物和遮挡，蜂鸣器不发声，绿色LED灯常亮，同时程序界面下方会有“状态正常…”的文字提示；如果在前方设置一个玩偶障碍物的话，蜂鸣器开始啸叫报警，红色LED灯发光，绿色LED灯熄灭，文字提示信息显示为“前方预警！”，直至将障碍物移除后才恢复为正常状态；如果在上方遮挡一个滑杆传感器来模拟“闯入者”的话，蜂鸣器又会开始啸叫报警，黄色LED灯发光，绿色LED灯熄灭，文字提示信息显示为“上方预警！”，直至将遮挡物移除后才恢复为正常状态（如图5）。