昉·星光系列课程12：昉·星光开发板巡线传感器使用
本次课程为昉·星光开发板IoT开发系列课程的第十二讲，将带领同学们在昉·星光开发板上，使用巡线传感器。
本次课程，在昉·星光开发板V1和V2上，操作步骤相同。
一、学习目标
- 学习昉·星光开发板通过巡线传感器，实现对线路的检测。
二、准备工作
在开始本次课程的实际操作之前，同学们需要做好一些准备工作，课程中涉及到的硬件如下：
- 开发板：昉·星光开发板
- 巡线传感器：1路巡线传感器和2路巡线传感器各一个
- 地图：带黑色条纹的A4纸
- 杜邦线：若干
三、巡线传感器使用原理
本次课程中，使用的巡线传感器模块具体如下：
在巡线传感器上，每一路会有一对红外发射接收探头，其工作原理是利用红外线对颜色的反射率不一样，将反射信号的强弱转化成电流信号。巡线传感器在检测到黑色高电平有效，检测到白色是为低电平有效，检测高度为 0—3cm。受现场环境的光线和黑色路线的影响，在实际使用前，需要配合传感器上的旋钮电位器来调节检测的灵敏度。
在1路巡线传感器上，还有AO输出，同学们可以结合之前使用ADS1115读取模拟信号的方式来使用。在本次课程中，我们使用巡线传感器的DO输出，也就是开发板直接接收到高低电平。
四、巡线传感器使用
首先，参考下图，将1路巡线传感器连接到昉·星光开发板：
实物连接如下：
注意：
应根据实际使用的传感器，确定供电电压。本次课程中使用的巡线传感器模块使用5V供电电压。
然后，我们编写如下的程序：
# file: ~/projects/tracking/tracking_one.py
import VisionFive.gpio as GPIO
import time
TRACKING_PIN = 12
def setup():
GPIO.setmode(GPIO.BCM) #set pin numbering system
#Configure the direction of buzz_pin as out.
GPIO.setup(TRACKING_PIN, GPIO.IN)
if __name__ == '__main__':
setup()
try:
while True:
status = GPIO.input(TRACKING_PIN)
if status == 1:
print("巡线正常 status=%d" % status)
else:
print("路线偏离 status=%d" % status)
time.sleep(1)
finally:
pass
要运行以上的程序，还需要安装相应的赛昉GPIO支持库，具体如下：
# 安装扩展库
sudo pip show VisionFive.gpio
编写完成后，运行 tracking_one.py，然后将1路巡线传感器水平保持在地图线路的上方2CM高。
python3 tracking_one.py
-
巡线传感器正常处于线路上方
-
巡线传感器偏离线路
程序将会输出如下的结果：
使用1路巡线传感器时，可以检测到是否在线路上，或者是否偏离线路。
而使用2路巡线传感器的时候，能够进一步检测到是左偏还是右偏，获得更加具体的结果。
参考之前的连线说明，将2路巡线传感器连接到昉·星光开发板，主要L、R连接到对应的GPIO口。
然后，编写如下的程序：
# -*- coding: utf-8 -*-
# file: ~/projects/tracking/tracking_two.py
import VisionFive.gpio as GPIO
import time
TRACKING_PIN_L = 12
TRACKING_PIN_R = 11
def setup():
GPIO.setmode(GPIO.BCM) #set pin numbering system
#Configure the direction of buzz_pin as out.
GPIO.setup(TRACKING_PIN_L, GPIO.IN)
GPIO.setup(TRACKING_PIN_R, GPIO.IN)
if __name__ == '__main__':
setup()
try:
while True:
status1 = 0 #GPIO.input(TRACKING_PIN_L)
status2 = 0 #GPIO.input(TRACKING_PIN_R)
if status1 == 1 and status2 == 1:
print("巡线正常，继续保持 status1=%d status2=%d" % (status1, status2))
elif status1 == 1 and status2 == 0:
print("路线右偏，请向左转 status1=%d status2=%d" % (status1, status2))
elif status1 == 0 and status2 == 1:
print("路线左偏，请向右转 status1=%d status2=%d" % (status1, status2))
elif status1 == 0 and status2 == 0:
print("路线脱离，请检查 status1=%d status2=%d" % (status1, status2))
time.sleep(1)
finally:
pass
编写完成后，运行 tracking_two.py，然后使用2路巡线传感器对准地图进行测试。
python3 tracking_two.py
- 巡线传感器正常位置：
- 巡线传感器左偏：
- 巡线传感器右偏：
- 巡线传感器脱离：
五、总结
在本次课程中，我们学习了1路巡线传感器和2路巡线传感器的使用。
巡线传感器一般为巡线小车或者巡线机器人使用，控制小船或者机器人，沿着黑线或者白线运动。另外，也可以通过特定的黑白色块，来检测特定物品的放置是否正确。
六、课后作业
- 了解巡线传感器的具体使用
- 完善演示程序，当线路偏离时，使用蜂鸣器报警
- 演示中2路巡线传感器使用的是较宽的线路，请改为使用较窄的线路进行测试，并完善程序输出