Raspberry Pi是一款基于ARM架構(gòu)處理器的主板，專為電子工程師和業(yè)余愛好者設(shè)計(jì)。PI是目前最值得信賴的項(xiàng)目開發(fā)平臺(tái)之一。憑借更高的處理器速度和 1 GB RAM，PI 可用于許多備受矚目的項(xiàng)目，如圖像處理和物聯(lián)網(wǎng)。PI可以做很多很酷的事情，但一個(gè)可悲的功能是它沒有內(nèi)置的ADC模塊。

在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將學(xué)習(xí)如何將柔性傳感器與樹莓派連接并在LCD屏幕上顯示其值。

所需材料：

樹莓派（任何型號(hào)）

ADC0804 集成電路

16*2液晶顯示屏

柔性傳感器

電阻器和電容器

面包板或性能板。

ADC0804 單通道 8 位 ADC 模塊：

在繼續(xù)之前，讓我們了解一下這款A(yù)DC0804 IC，以及如何將其與樹莓派配合使用。ADC0804是一款單通道8位IC，這意味著它可以讀取單個(gè)ADC值并將其映射到8位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。這些 8 位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以被樹莓派讀取，因此值將是 0-255，因?yàn)?2^8 是 256。如下面IC的引腳排列所示，引腳DB0至DB7用于讀取這些數(shù)字值。

現(xiàn)在，另一個(gè)重要的事情是，ADC0804工作在5V，因此它提供5V邏輯信號(hào)輸出。在8引腳輸出（代表8位）中，每個(gè)引腳提供+5V輸出以表示邏輯“1”。所以問題是PI邏輯是+3.3V，所以你不能給PI的+3.3VGPIO引腳提供+5V邏輯。如果為PI的任何GPIO引腳提供+5V，電路板就會(huì)損壞。

因此，為了從+5V降壓邏輯電平，我們將使用分壓器電路。我們之前已經(jīng)討論了分壓器電路，以進(jìn)一步澄清。我們要做的是，我們使用兩個(gè)電阻將+5V邏輯分頻為2*2.5V邏輯。因此，除法后，我們將為樹莓派提供+2.5v邏輯。因此，每當(dāng)ADC0804提供邏輯“1”時(shí)，PI GPIO引腳上都會(huì)看到+2.5V，而不是+5V。在此處了解有關(guān)ADC的更多信息：ADC0804簡介。

以下是我們在Perf板上構(gòu)建的采用ADC0804的ADC模塊的圖片：

電路圖及說明：

柔性傳感器與樹莓派接口的完整電路圖如下所示。解釋如下。

這個(gè)樹莓派柔性傳感器電路可能看起來有點(diǎn)復(fù)雜，有很多電線，但如果你仔細(xì)觀察，大多數(shù)電線都直接從LCD和8位數(shù)據(jù)引腳連接到樹莓派。下表將幫助您建立和驗(yàn)證連接。

您可以使用下圖來確定樹莓上的引腳編號(hào)。

與所有ADC模塊一樣，ADC0804 IC也需要時(shí)鐘信號(hào)才能工作，幸運(yùn)的是該IC具有內(nèi)部時(shí)鐘源，因此我們只需將RC電路添加到CLK輸入和CLK R引腳，如圖所示。我們使用了 10K 和 105pf 的值，但我們可以使用任何接近的值，例如 1uf、0.1uf、0.01uf 也應(yīng)該有效。

然后，為了連接Flex傳感器，我們使用了一個(gè)使用100K電阻的分壓器電路。當(dāng) Flex 傳感器彎曲時(shí)，其兩端的電阻會(huì)發(fā)生變化，電阻兩端的電位降也會(huì)發(fā)生變化。該壓降由ADC0804 IC測量，并相應(yīng)地生成8位數(shù)據(jù)。

對(duì)樹莓派進(jìn)行編程：

完成連接后，我們應(yīng)該使用 Raspberry Pi 讀取這些 8 位的狀態(tài)并將它們轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，以便我們可以使用它們。本頁末尾給出了用于執(zhí)行相同操作并在LCD屏幕上顯示結(jié)果值的程序。此外，代碼在下面解釋為小垃圾。

我們需要一個(gè) LCD庫來將 LCD 與 Pi 連接。為此，我們使用 shubham 開發(fā)的庫，它將幫助我們在四線模式下將 16*2 LCD 顯示器與 Pi 連接。此外，我們還需要庫來利用時(shí)間和 Pi GPIO 引腳。

注意：lcd.py 應(yīng)從此處下載，并放置在保存此程序的同一目錄中。只有這樣，代碼才會(huì)編譯。

import lcd #Import the LCD library by shubham@electro-passion.com
import time #Import time
import RPi.GPIO as GPIO #GPIO will be reffered as GPIO only

LCD引腳定義分配給變量，如下所示。請注意，這些數(shù)字是 GPIO 引腳編號(hào)，而不是實(shí)際引腳編號(hào)。可以使用上表將 GPIO 編號(hào)與引腳編號(hào)進(jìn)行比較。數(shù)組二進(jìn)制文件將包括所有數(shù)據(jù)引腳編號(hào)，數(shù)組位將存儲(chǔ)所有 GPIO 引腳的結(jié)果值。

#LCD pin definitions
D4=2
D5=3
D6=4
D7=17
RS=20
EN=21

binarys = (10,9,11,5,6,13,19,26) #Array of pin numbers connect to DB0-DB7

bits = [0,0,0,0,0,0,0,0] #resulting values of 8-bit data
現(xiàn)在，我們必須定義輸入和輸出引腳。七個(gè)數(shù)據(jù)引腳將是輸入引腳，觸發(fā)引腳（RST 和 INTR）將是輸出引腳。只有當(dāng)我們根據(jù)數(shù)據(jù)表觸發(fā)輸出引腳在特定時(shí)間內(nèi)為高電平時(shí)，我們才能從輸入引腳讀取 8 位數(shù)據(jù)值。由于我們已經(jīng)在二進(jìn)制數(shù)組中聲明了二進(jìn)制引腳，因此可以使用 for 循環(huán)進(jìn)行聲明，如下所示。

for binary in binarys:
GPIO.setup(binary, GPIO.IN) #All binary pins are input pins

#Trigger pin
GPIO.setup(22, GPIO.OUT) #WR and INTR pins are output
現(xiàn)在使用 LCD 庫命令，我們可以初始化 LCD 模塊并顯示一條小的介紹消息，如下所示。

mylcd=lcd.lcd()
mylcd.begin(D4,D5,D6,D7,RS,EN)

#Intro Message
mylcd.Print("Flex Sensor with")
mylcd.setCursor(2,1)
mylcd.Print("Raspberry Pi")
time.sleep(2)
mylcd.clear()
在無限 while 循環(huán)中，我們開始讀取二進(jìn)制值將它們轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制并在 LCD 上更新結(jié)果。如前所述，在讀取ADC值之前，我們應(yīng)該使觸發(fā)引腳在特定時(shí)間內(nèi)保持高電平，以激活A(yù)DC轉(zhuǎn)換。這是使用以下行完成的。

GPIO.output(22, 1) #Turn ON Trigger
time.sleep(0.1)
GPIO.output(22, 0) #Turn OFF Trigger
現(xiàn)在，我們應(yīng)該讀取 8 個(gè)數(shù)據(jù)引腳并更新 bit 數(shù)組中的結(jié)果。為此，我們使用 for 循環(huán)將每個(gè)輸入引腳與 True 和 False 進(jìn)行比較。如果為 true，則相應(yīng)的位數(shù)組將設(shè)為 1，否則將設(shè)為 0。這是所有8位數(shù)據(jù)將被分別讀取的0和1值。

#Read the input pins and update result in bit array
for i in range(8):
if(GPIO.input(binarys[i]) == True):
bits[i] = 1
if(GPIO.input(binarys[i]) == False):
bits[i] = 0
更新 bits 數(shù)組后，我們應(yīng)該將此數(shù)組轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制值。這只不過是二進(jìn)制到十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換。對(duì)于 8 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，2^8 為 256。因此，我們將獲得從 0 到 255 的十進(jìn)制數(shù)據(jù)。在python中，運(yùn)算符“**”用于查找任何值的冪。由于位[0]以MSB開頭，我們將其乘以2^（7位）。這樣，我們可以將所有二進(jìn)制值轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)據(jù)，然后將其顯示在LCD上

#calculate the decimal value using bit array
for i in range(8):
decimal = decimal + (bits[i] * (2**(7-i)))
一旦我們知道十進(jìn)制值，就很容易計(jì)算電壓值。我們只需要將其乘以 19.63。因?yàn)閷?duì)于 8 位 5VADC，每個(gè)位都是 19.3 毫伏的類比。得到的電壓值是ADC0804 IC引腳Vin+和Vin-兩端出現(xiàn)的電壓值。

#calculate voltage value
Voltage = decimal * 19.63 *0.001 #one unit is 19.3mV

使用電壓值，我們可以確定柔性傳感器是如何彎曲的，以及它是如何彎曲的。在下面的幾行中，我剛剛將讀取的電壓值與預(yù)定的電壓值進(jìn)行了比較，以指示Flex傳感器在LCD屏幕上的位置。

#compare voltage and display status of sensor
mylcd.setCursor(1,1)
if (Voltage>3.8):
mylcd.Print("Bent Forward")
elif (Voltage<3.5):
mylcd.Print("Bent Backward")
else:
mylcd.Print("Stable")

同樣，您可以使用電壓值來執(zhí)行您希望樹莓派執(zhí)行的任何任務(wù)。

使用樹莓派在液晶屏上顯示柔性傳感器值：

該項(xiàng)目的工作非常簡單。但請確保您已下載 lcd.py頭文件并將其放置在當(dāng)前程序所在的同一目錄中。然后使用面包板或性能板在電路圖中顯示連接，并在Pi上運(yùn)行以下程序，您應(yīng)該開始工作。您的設(shè)置應(yīng)如下所示。

如圖所示，LCD將顯示十進(jìn)制值，電壓值和傳感器位置。只需向前或向后彎曲傳感器，您應(yīng)該能夠看到電壓和十進(jìn)制值發(fā)生變化，還會(huì)顯示狀態(tài)文本。您可以連接任何傳感器，并注意到其兩端的電壓發(fā)生變化。

import lcd #Import the LCD library by electro-passionindia

import time #Import time

import RPi.GPIO as GPIO #GPIO will be referred as GPIO only



GPIO.setmode(GPIO.BCM)

GPIO.setwarnings(False)



#LCD pin definitions

D4=2

D5=3

D6=4

D7=17

RS=20

EN=21



binarys = (10,9,11,5,6,13,19,26) #Array of pin numbers connect to DB0-DB7





bits = [0,0,0,0,0,0,0,0] #resulting values of 8-bit data





for binary in binarys:

GPIO.setup(binary, GPIO.IN) #All binary pins are input pins



#Trigger pin

GPIO.setup(22, GPIO.OUT) #WR and INTR pins are output





mylcd=lcd.lcd()

mylcd.begin(D4,D5,D6,D7,RS,EN)



#Intro Message

mylcd.Print("Flex Sensor with")

mylcd.setCursor(2,1)

mylcd.Print("Raspberry Pi")

time.sleep(2)

mylcd.clear()



while 1:



decimal = Voltage = 0 #intitialize to zero



GPIO.output(22, 1) #Turn ON Trigger

time.sleep(0.1)

GPIO.output(22, 0) #Turn OFF Trigger

mylcd.clear()



#Read the input pins and update result in bit array

for i in range(8):

if(GPIO.input(binarys[i]) == True):

bits[i] = 1

if(GPIO.input(binarys[i]) == False):

bits[i] = 0



#print binary values if required for debugging

## mylcd.Print("Binary= ")

## mylcd.setCursor(1,8)

## for i in range(8):

## mylcd.Print(bits[i])



#calculate the decimal value using bit array

for i in range(8):

decimal = decimal + (bits[i] * (2**(7-i)))



#Display decimal value

mylcd.setCursor(2,1)

mylcd.Print("D=")

mylcd.setCursor(2,3)

mylcd.Print(decimal)



#calculate voltage value

Voltage = decimal * 19.63 *0.001 #one unit is 19.3mV



#compare voltage and display status of sensor

mylcd.setCursor(1,1)

if (Voltage>3.8):

mylcd.Print("Bent Forward")

elif (Voltage<3.5):

mylcd.Print("Bent Backward")

else:

mylcd.Print("Stable")



Voltage = str(round(Voltage,2)) #limit to two digit after decimal



#display voltage

mylcd.setCursor(2,8)

mylcd.Print("V=")

mylcd.setCursor(2,10)

mylcd.Print(Voltage)