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[教程] Mind+Python编程进阶系列课程-教程使用说明

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本帖最后由 木子呢 于 2021-11-9 16:52 编辑


Python编程进阶系列教程—序章


一、教程简介

本套教程承接于Python编程入门教程纯软部分,是该系列教程的第二部分。

Python编程入门教程查看:https://mc.dfrobot.com.cn/thread-309635-1-1.html

教程中,以mind+软件为编程工具,使用python编程语言,结合micro:bit控制器及其余诸多硬件,实现智能厨房安防、植物监测、鱼缸水位控制等各类场景的应用项目,不仅能够让学生加深对Python语言的理解与应用,还能补充学习各类硬件知识并巩固知识点在实际运用中的作用。

二、教程大纲


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三、单节教程结构


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软硬件概述


本系列教程以Mind+软件的“Python 模式”为开发工具(自带基于Python3.6.5的开发环境),结合Python基础语法以及pinpong库,编写python代码,控制micro:bit开发板等硬件器材实现项目的探究设计。

其中,我们的硬件器材可以分为控制器、执行器、传感器和配件四大部分。

这里的“控制器”,也叫“智能终端”,我们可以简单理解为具有存储、控制等多种功能的智能设备,好比人的大脑,可以存储信息,控制人的行为。“执行器”也叫“输出单元”,就像人的四肢一样,在大脑的控制下可以行走、跳舞,做各种不同的动作。所谓的“传感器”,也可称为“输入单元”,它是一种检测装置,能够感知物体的信息,就像人的五官,可以感受周围的声音、光线等环境信息,并将感受到的信息告诉我们的大脑。

接下来我们将详细了解一下以下内容:

一、什么是micro:bit?

二、什么是mind+?

三、什么是pinpong库?

一、什么是micro:bit

micro:bit 是一款专为青少年编程教育设计的微型电脑,由英国的非盈利组织micro:bit基金会在全球范围内运营推广。它能够轻松胜任各种编程相关的教学与开发场景,如编写电子游戏、声光互动、机器人控制、科学实验、可穿戴装置开发等。

micro:bit作为智能终端设备,其板子本身内置了诸多元器件,如点阵屏、按钮、加速度计、电子罗盘、金手指等,可用于实现相应的功能,具体如下图,

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上两幅图分别是micro:bit的正反面,图中有标识的部分为常用的板载元器件。而要想控制micro:bit实现板载元器件的各种功能则首先需要给其供电。micro:bit可以通过两种方式供电,一种通过USB供电,另一种通过外接3V DC电源供电。通电后,“Micro USB接口”左侧的电源指示灯和通信指示灯就会亮起,而在下载程序的过程中,其中的通信指示灯会不停闪烁。

同时,micro:bit还有很多扩展引脚,可通过外接扩展板进而与更多硬件设备相连接,实现读取传感器数据,控制执行器运行等功能。具体引脚如下,

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注:micro:bit有V1旧版、V2新版两个版本,差别如下图。本套教程基于V1版编写,但所有程序同时兼容两个版本!

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二、什么是mind+

micro:bit板子和电脑间,我们可以用USB线这一硬件构建物理连接,但仅仅做到这一步就好比是买来了各式各样的硬件、组装好了电脑,但是没有软件无法使用这些硬件。那么要如何建立这两者之间信息的连接呢?

答案便是Mind+!它为两者架起了虚拟的桥梁,从而实现代码的烧录、串口的连接,实时数据流的传输等功能。

Mind+是一款拥有自主知识产权的国产青少年编程软件,集成各种主流主控板及上百种开源硬件,支持人工智能(AI)与物联网(IoT)功能,既可以拖动图形化积木编程,也可以使用Python/C/C++等高级编程语言,让大家轻松体验创造的乐趣。

注:本教程基于Mind+1.7.1 RC2.0 编写

下载地址:http://mindplus.cc/

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三、什么是pinpong库

通过Mind+软件我们可以使计算机与micro:bit连接起来,但如何才能控制micro:bit等硬件设备运行起来呢?

这里我们需要使用pinpong库。pinpong库是一套控制开源硬件主控板的Python库,基于Firmata协议,5分钟即可让你上手使用Python控制开源硬件。

借助于pinpong库,直接用Python代码就能给各种常见的开源硬件编程。其原理是给开源硬件烧录一个特定的固件,使开源硬件可以通过串口与电脑通讯,执行各种命令。

pinpong库的名称由“Pin”和“Pong”组成,“Pin”指引脚,“pinpong”为“乒乓球”的谐音,指信号的往复。

pinpong库的设计,是为了让开发者在开发过程中不用被繁杂的硬件型号束缚,而将重点转移到软件的实现。哪怕程序编写初期用其他板子开发,部署时改成了micro:bit板子,只要修改一下硬件的参数就能正常运行,实现“一次编写处处运行”。

注:关于micro:bit板子、mind+软件及pinpong库的具体使用,我们将在后续的教程中再详细介绍。

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