查看: 64694|回复: 0

[教程] 【行空板】用Python玩转开源硬件-第03课：心情氛围灯

第03课：心情氛围灯

忧伤时，紫粉色的灯光围绕着我，淡淡的灯光犹如温暖的怀抱，静静地流淌在心底。开心时，橘黄色的灯光仿佛太阳光一样，温暖又舒适。家庭聚会时，开启灯光舞会模式，蓝色跑马灯完美诠释内心的雀跃，将聚会气氛点染得更加浓烈。听歌时，变幻的霓虹灯，如同在现场看演唱会一般。

心情氛围灯已经超越了“灯”的概念，它不仅仅是照明工具，更是生活的调味品，为生活带来了美好的氛围；同时还可以根据不同的心情和情景，切换不同的灯光效果，这种体验真的太奇妙了！接下来，我们一起使用行空板和RGB灯环，制作一款可以根据心情和场景调节的心情氛围灯吧！

任务目标

心情氛围灯界面上的每一种表情都对应一种灯光效果。点击忧伤表情，RGB灯环显示紫粉色；点击开心表情，RGB灯环显示橘黄色；点击舞蹈表情，RGB灯环显示蓝色跑马灯；点击音乐表情，RGB灯环切换随机颜色。

知识点

1. 认识随机数

2. 掌握RGB灯环的使用方法

3. 了解RGB灯的工作原理

材料清单

软件使用：Mind+编程软件 x1

下载地址：https://mindplus.cc/

动手实践

心情氛围灯分为心情模式和情景模式，心情模式可以根据忧伤和开心的表情切换灯光颜色；情景模式可以根据舞蹈和音乐表情切换灯光效果。接下来，根据下面两个小任务来学习如何制作一款心情氛围灯。

任务一：制作心情灯

利用图片素材，完成心情氛围灯的控制界面设计，并为忧伤和开心的表情，增加灯光显示。点击忧伤表情，RGB灯环显示紫粉色；点击开心表情，RGB显示橘黄色。

任务二：制作情景灯

在任务一的基础上，为舞蹈和音乐这两种情景模式，设计灯光效果。点击舞蹈表情，RGB灯环显示蓝色跑马灯；点击音乐模式，RGB灯环切换随机颜色。

任务一：制作心情灯

1. 硬件连接

使用白色硅胶线将RGB灯环的IN接口连接到行空板的P24引脚，硬件连接成功后，使用USB线将行空板连接到计算机。

注意：关于“RGB灯环”的相关介绍，见知识园地。

2. 软件准备

打开Mind+，按照下面图示完成软件准备工作。

添加WS2812 RGB灯库，点击“扩展”，在pinpong库中找到“WS2812 RGB灯”并点击，完成添加。

3. 编写程序

开始编写程序之前，先来分析一下，这个任务主要是实现哪些功能。首先行空板上会显示心情氛围灯的控制界面，然后通过界面上的忧伤和开心表情，控制RGB灯环显示不同的灯光颜色。在心情氛围灯的控制界面中，用到的对象及对应的坐标如下图所示。

（1）设计控制界面

要设计心情氛围灯在行空板上的控制界面，首先需要将图片文件夹中的背景和表情图片，导入到文件系统中。

使用显示图片指令，在行空板上显示背景与表情图片，根据上面分析的图片坐标，设置图片在对应的XY坐标上显示即可。

然后使用显示文字指令，在行空板上显示“心情氛围灯”，通过更新基准点为中心指令，设置文字在背景图案的正上方显示。

（2）制作灯光显示

这个任务中，主要是实现忧伤表情和开心表情的灯光显示。因此，使用点击回调函数指令与当点击回调函数被触发指令，为“sad”和“smile”对象增加点击回调函数。

要使用RGB灯环，首先需要在Python主程序开始下面，使用RGB灯初始化指令，对RGB灯环的引脚，以及灯环的灯数进行初始化。

从硬件连接图中，可以看到灯环连接到行空板的P24引脚，下面就使用行空板引脚操作中的行空板引脚指令，选择P24引脚，然后将该指令放入RGB灯初始化指令的引脚中，最后设置灯数为12。

注意：关于“RGB灯环”的相关介绍，见知识园地。

接下来，就需要在当点击回调函数被触发指令下设置RGB灯环颜色。这里以button_click1这个回调函数为例，当忧伤表情被点击后，使用设置灯环颜色指令，设置RGB灯环的颜色为紫粉色。

细心的同学很快就发现了，我们使用的RGB灯环有12个灯珠，不论怎么设置，灯环都只有一个灯珠亮。要实现让灯环的12个灯珠全亮，该怎么做呢？使用for循环指令，设置范围为0-11，步长为1，利用变量my variable，控制每个灯珠都显示紫粉色。

另一个回调函数“button_click2”也以同样的方式，设置灯环的显示颜色为橘黄色。完整程序如下：

4. 程序运行

点击运行，程序运行成功后，点击行空板屏幕上的忧伤表情，RGB灯环显示紫粉色；点击开心表情，RGB灯环显示橘黄色。行空板界面与RGB灯环显示效果图如下：

任务二：制作情景灯

1. 编写程序

在上一个任务的基础上为舞蹈和音乐表情，增加点击回调函数。

（1）制作跑马灯

什么是跑马灯？跑马灯就是每次只亮一个灯珠，并以极快的速度循环，看起来灯珠就如同马一样在灯环上跑。任务一中，实现RGB灯环全亮，是通过for循环，让灯环从无灯珠亮，到亮一个，再到第二个，直到12个灯珠全亮。跑马灯是只亮一个，同样可以使用for循环指令，让灯珠亮0.1秒后，熄灭，这样就可以实现跑马灯了。要让RGB灯熄灭，使用设置灯环颜色指令，设置灯珠的显示颜色为黑色。

上面的程序虽然实现了蓝色灯珠如同马一样在灯环上跑，但是当灯珠跑完一圈后就不再执行了，大家想一想，有没有什么好办法，可以让灯珠在跑完一圈后，重复执行上面的操作。

可以使用标志变量的方法，将跑马灯的程序放在重复执行指令中。新建一个变量flag，并初始化为0，然后在当点击回调函数butoton_click3被触发指令下，定义变量flag为全局变量。当回调函数被触发后，就设置变量flag的值为3。

然后在循环执行指令中，使用条件判断指令，判断回调函数是否被触发（变量flag = 3？），如果是，就执行跑马灯程序。

（2）制作霓虹灯

接下来，就来制作变幻的霓虹灯，让灯环隔循环变幻随机颜色。首先，在当点击回调函数button_click4被触发指令下，将标志变量flag定义为全局变量，并设置变量flag的值为4。

在循环执行指令中，使用条件判断指令，判断回调函数是否被触发（变量flag=4？），如果是，就让RGB 灯环显示变幻霓虹灯。

如何才能使RGB灯环改变颜色呢？使用设置灯环颜色指令，只能从指令的颜色中选择指定颜色，做不到颜色随机改变。灯带指令区还有一个红绿蓝指令，使用的是RGB三原色调色的原理，将这三种颜色混合，得到更多不同的颜色，可以将这两条指令搭配使用。

接下来，就通过改变红绿蓝的值，来设置灯环颜色。分别新建变量R、变量G、变量B，并在Python主程序开始下面，初始化这三个变量的值为0。然后当回调函数被触发后，使用数字类型中的随机数指令让这三个变量，分别生成一个0-255的随机整数。

注意：关于“随机数”的相关介绍，见知识园地。

最后再将变量R、变量G、变量B，分别放入红绿蓝指令中，完整程序如下：

2. 程序运行

点击运行，程序运行成功后，点击界面上的忧伤表情，RGB灯环显示紫粉色；点击开心表情，RGB灯环显示橘黄色；点击舞蹈表情，RGB灯环显示蓝色流水灯；点击音乐表情，RGB灯环循环切换随机颜色。

3. 试一试

上面的程序，实现了点击心情表情，切换不同的灯光效果。但是多切换几次灯光效果你会发现，当我们切换到舞蹈和音乐的灯光效果后，不能在切回忧伤和开心的灯光效果。因为舞蹈和音乐的灯光效果在循环指令中，而忧伤和开心的灯光效果在回调函数下。接下来，大家尝试在上面程序的基础上进行修改，实现灯光效果可以随意切换。

提示：使用标志变量flag的方式，让忧伤和开心的灯光效果在循环执行指令中实现。

知识园地

1. 认识随机数

什么是随机数？随机数可以简单理解为随机的数字，是从一组可能的值中提取出来的，并且每个可能的值被提取的概率是一样的。举个例子，很多人都玩过掷骰子的游戏，通过掷骰子的方式生成的点数，就是一个 1 到 6 之间的随机数。

例如下面程序，使用随机数指令，设置随机数的范围为1-10。这个指令就如同一个有10个面的骰子，掷骰子生成的点数，就是这个指令生成的随机数。

2. 认识RGB灯

什么是RGB灯？RGB灯其实是属于LED灯的一种，RGB灯内部集成了红、绿、蓝这三个LED灯。可以通过调节这三个LED中的每个灯的亮度就能产生不同的颜色，这样就可以让RGB灯环显示各种颜色了。

RGB灯环有两个接口，分别是IN接口和OUT接口。项目中连接的是IN接口，IN接口用于控制RGB灯环输出，OUT接口用于灯环之间的级联。RGB灯环如何级联呢？使用白色硅胶线将一个灯环的OUT接口与另一个灯环的IN接口连接起来。

RGB灯环如何使用？如何实现变色？RGB灯是把三个颜色的LED灯装在一个灯珠中，只要将这个灯珠当做三个灯使用就可以了。要实现设置RGB灯显示不一样的颜色，可以使用设置RGB灯颜色指令选择颜色。设置RGB灯颜色指令是将常用颜色的RGB值封装成对应的颜色，供我们使用。

而灯环可显示的颜色远远多于该指令中的颜色，因此使用红绿蓝指令，可以生成0-255之间的全部颜色，共16777216种颜色（256x256x256）。

这两条指令都是使用的RGB三原色原理，感兴趣的同学可以动手尝试一下，通过红绿蓝指令，设置不同的值，切换颜色。

3. 指令学习

该指令用于选择行空板上的引脚对象。

挑战自我

在音乐表情的灯光效果中，RGB灯环会循环地切换随机颜色。接下来，大家在该程序的基础上进行修改，将霓虹灯效果修改为彩虹灯效果。循环点亮灯珠的过程中，让每个灯珠的颜色都不一样，实现让RGB灯环如同彩虹一样。RGB灯环显示效果如下图所示：

提示：将变量R、变量G、变量B生成随机数指令，放入for循环指令中。