「BXY」掌控板 高中信息技术教程—感知环境促健康
本帖最后由 EVE 于 2021-8-2 16:02 编辑一、实践情境
在我们的生活中，温度和空气湿度对健康至关重要。温湿度的过高或过低都会影响到我们身体的状态，甚至可能会生病。为此，本节课上，我们将自制一个能够检测环境气温和空气湿度的装置，它能帮助我们实时监测环境温湿度，并且在环境变差时提醒我们。
## 二、实践目标
本实践项目运用掌控板作为智能终端，通过DHT11温湿度传感器采集数据，来实时检测环境温湿度并设置高温提醒。
## 三、知识目标
1. 认识I/O扩展板、DHT11温湿度传感器等硬件设备；
2. 理解DHT11温湿度传感器的使用和接线方法，能根据连线图进行实物连接；
3. 掌握以掌控板为智能终端，通过BXY软件编写代码采集DHT11温湿度传感器数据的方法；
## 四、实践准备
### 硬件清单
| [掌控板](https://www.dfrobot.com.cn/goods-1902.html)x1 | (https://www.dfrobot.com.cn/goods-1959.html)x1 | (https://www.dfrobot.com.cn/goods-2843.html)x1 | (https://www.dfrobot.com.cn/goods-109.html) x1 |
| ------------------------------------------------------------ | ------------------------------------------------------------ | ------------------------------------------------------------ | ------------------------------------------------------------ |
|  |  |  |  |
### **软件使用：**(https://bxy.dfrobot.com.cn/)
#### 知识链接
**I/O扩展板**
> 简介：这里的“I、O”分别是“input”输入和“output”输出的缩写，I/O扩展板的作用是将micro:bit上的IO口以引脚口的形式引出，方便我们接入传感器、执行器等模块。IO口与micro:bit上的接口一一对应。Tips:关于扩展版的详细介绍可见附录1。
> 
**DHT11温湿度传感器**
> **简介**：DHT11温湿度传感器是传感器的一种，它的功能则是用于采集温度和湿度数据，让我们可以通过掌控板看到环境的温湿度数据及变化。
>
> 连接模块，并进行简单控制读取环境温湿度数据。详细连接与操作参考教程文档。
> 
## 五、实践过程
在本项目中，我们将利用DHT11温湿度传感器，分两步设计一个温湿度检测装置，来实时检测环境的温度与空气湿度，并在环境变差时进行提醒。
1、实时检测环境温湿度
2、添加提醒功能
---
###任务1：环境温湿度实时检测
#### 1、硬件搭建
**STEP1**：将掌控板插入I/O扩展板，注意正反，OLED屏幕朝扩展板上“掌控板”图标方向
**STEP2**：通过传感器连接线将DHT11温湿度传感器连在扩展板的P0端口。其中，红线和黑线分别对应电源正极和负极，绿线对应信号线，用来传输信号。
> 注：此处传感器接到了扩展板的P0接口，这里接口与后续编程中程序使用的接口号需要一致。如果这里接到了P2，在程序中，所有P0的指令需要替换为P2。
**STEP3**：通过USB连接线将micro:bit接到计算机。
连接完成后如下图，
#### 2、软件编写
在首次编程时，我们将先对软件进行设置，之后再编写程序。
**STEP1**：软件设置
1、创建与保存项目文件
（1）启动BXY编程软件，选择主控板类型为“掌控板”
> 注：如果是第一次在电脑上使用掌控板，需要先安装驱动，如下右图。
（2）单击左上角的“文件”按钮
（3）在弹出的框内点击“新建”按钮
之后我们会看到有一个名为“untitled”项目文件生成，
（4）创建完成后，点击菜单栏“文件”中的“另存为”
（5）在弹出的界面中选择保存位置，输入文件名“z1.1”，保存类型默认
> Tips：保存位置和文件名称可自选
保存完成后，我们即可开始编程，
**STEP2**：程序编写
```
from mpython import *
from dht import DHT11
import time #导入程序必要的包和块
dht=DHT11(Pin(Pin.P0))#设置DHT11传感器引脚
while True:
dht.measure()
oled.fill(0)
oled.DispChar("温 度:",0,10)
oled.text("%d" % (dht.temperature()), 48, 14)
oled.DispChar("湿 度:",0,35)
oled.text("%d" % (dht.humidity()), 48, 40)
oled.show()
time.sleep(1)
```
#### 3、运行调试
**STEP1**:点击“烧录”上传程序
烧录完成后可以看到有提示字样，
同时，如上图，在软件右侧界面，我们也可以看到主控板内的所有程序文件（具体文件依实际情况而定）
**STEP2**：运行程序文件
（1）找到上传的程序文件，并点击”...”。Tips:若程序有多页，可通过上下翻页进行查找。
（2）在弹出的操作中，选择“运行程序”
**STEP3**：观察效果
观察掌控板，我们可以发现测得的温湿度值分别显示在屏幕上
> 注：由于在BXY软件中有关于DHT11的示例程序，因此我们也可以直接打开调用而不手动编辑。具体操作步骤见附录2。
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### 任务2：添加提醒功能
在上个任务中，我们已经完成了对于环境温湿度的实时检测，接下来，我们将在此基础上，为这个装置添加提醒功能，当实时检测到的环境温度过高时，点亮三颗LED，否则熄灭。
#### 1、软件编写
**STEP1**：软件设置
1、新建一个项目文件并命名为“z1.2”
**STEP2**：程序编写
```
from mpython import *
from dht import DHT11
import time
dht=DHT11(Pin(Pin.P0))
while True:
x = dht.temperature()#定义温度值为X
y = dht.humidity() #定义湿度值为Y
dht.measure()
oled.fill(0)
oled.DispChar("温 度:",0,10)
oled.text("%d" % (dht.temperature()), 48, 14)
oled.DispChar("湿 度:",0,35)
oled.text("%d" % (dht.humidity()), 48, 40)
oled.show()
time.sleep(1)
if x > 31:
rgb = (16 ,16 ,16)
rgb = (16 ,16 ,16)
rgb = (16 ,16 ,16)
rgb.write()
if x <= 31:
rgb = (0 ,0 ,0)
rgb = (0 ,0 ,0)
rgb = (0 ,0 ,0)
rgb.write()
```
#### 2、运行调试
**STEP1**：点击“烧录”上传程序
将新编写的“z1.2”程序文件烧录上传至掌控板中。
**STEP2**：运行程序文件
在弹出的“主控板文件”中找到“z1.2”程序文件，并运行观察效果。我们发现掌控板屏幕上方的三颗LED始终处于熄灭状态，如下左图。
**STEP3**：将装置放在环境温度较高的区域，如夏季的室外等
观察掌控板，三颗LED已被点亮，如上右图。
> 注：程序中的“31”是我们依据实验情况设定的温度达到不宜健康时的临界值，可以依据各自的实际情况设置。
## 六、延伸拓展
**思考**
1、关于室内环境的数据，还有什么数据可以作为室内环境健康度的参考值？我们手头是否有工具可以对其进行测量？
2、影响人体健康状况的除了外部环境，还有就是人体的自身条件了，想一想如果想判断一个人的健康情况，可以从哪些身体数据进行分析？
## 附录
### 附录1：拓展阅读
**I/O扩展板**
> 详细介绍：
>
> I/O扩展板能完全兼容micro:bit和掌控板两种主板。正面插入掌控，反面插入micro:bit。引出10路数字/模拟3Pin口，两路IIC口以及一路UART口；板载两路电机驱动，且不占用额外引脚；板载PH2.0及microUSB两种供电口，既可以通过usb线也可以通过电池盒或者锂电池供电，供电电压3.5-5V，板载开关，可以开关外接供电电源；板载一个高品质蜂鸣器，且带有开关控制，可以随时关闭蜂鸣器；引出了9个鳄鱼夹接口；分别兼容掌控的触控金手指和micro:bit金手指。扩展板兼容乐高尺寸孔位，可以与乐高进行拼插结合。
>
> 供电方式：
>
> 主板直接供电： 采用主板的USB或者电源口供电，此时，可以使用扩展板的各种扩展口及蜂鸣器。因主板驱动电流有限，此模式下无法使用电机驱动。
>
> USB供电口供电： 使用电脑USB口供电或者充电宝，或者手机充电头供电。接口为microUSB。此模式下，扩展板的所有功能均可使用。
>
> 外接电池盒供电： 外接PH2.0接口输入电压为3.5~5V，使用PH2.0接口的3节干电池盒或者3.7V锂电池，均可。此模式下，扩展板的所有功能均可使用。
>
> 接掌控板使用方法
>
> 掌控板的OLED屏幕的那一面，对着掌控的图标那个方向插入，如图所示：
> 
此时，扩展板支持的功能如下：
- 所有的IO口
- 2路电机驱动
- 0 1 2 3V GND 金手指
- USB供电和PH2.0外接供电口供电及电源开关。
- P Y T H O N触摸金手指。
> 注：掌控模式下，不支持扩展板上的蜂鸣器，使用掌控板的时候，请将蜂鸣器关闭，此时，可正常使用P0口。
| 技术规格 |
| ------------------------------------------------------------ |
| 外接3节5号干电池（3.5V~5V）或3.7V锂电池， PH2.0接口 |
| USB接口外接供电（3.5V~5V） MicroUSB接口 |
| 掌控板电源供电（注：由于掌控板IO口驱动能力有限，使用掌控板供电，无法驱动大功率外设，如需使用电机等设备，请使用外接电池或者外接USB口供电） |
| IO口：P0 P1 P2 P8 P9 P12 P13 P14 P15 P16（注：掌控板不支持使用P12口） |
| I2C接口 ×2 |
| 串口 ×1 （P13 P14） |
| 引脚金手指 ：0 1 2 3V GND |
| 触摸金手指×5：P Y T H O N （掌控独有） |
| microbit蜂鸣器×1 P0口 （microbit有用，掌控模式下，请关闭蜂鸣器开关，避免占用P0口） |
| 电机驱动×2 |
| 金手指孔径：4.8mm兼容乐高 |
| 金手指孔距：8mm兼容乐高 |
| 底部黑色亚克力保护 |
| 尺寸：80*42mm |
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### 附录2：BXY软件操作步骤
**STEP1**：首先切换到掌控板模式
**STEP2**：注意：如果是第一次在电脑上使用掌控板，需要安装驱动。
**STEP3**：如果掌控板中没有固件，则会提示烧录固件，也可以手动在“工具”菜单下选择“恢复固件”。
**STEP4**：连接成功后“文件系统”自动弹出，包含各种示例程序以及掌控板内部的文件列表。
**STEP5**：打开示例程序，文件-示例-External-02.dht11.py （这个程序就是用于使用dht11传感器检测环境温湿度的示例程序）
**STEP6**：点击烧录上传程序，就可以在文件系统中看到上传好的程序。
**STEP7**：这时掌控板的屏幕显示内容为掌控板的logo及文字，需要选择对应的py文件右键选择“运行程序”，则掌控板这端就会开始运行。
> Tips：在BXY中，“烧录”操作的意义为将python程序上传到掌控板中，掌控板中可以存储多个python文件，因此需要运行程序时，可以选择对应的py文件右键选择“运行程序”。
> 注意：掌控板重启后默认运行名称为main.py的程序，如果需要让程序开机时自动执行则可以将文件命名为main.py。
**STEP8**：运行效果
在按照接线图接好模块，烧录并运行程序得到的结果如图，在屏幕上显示实时温度与湿度数据。
 很详细啊！{:5_116:}
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