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[K10项目分享] 行空板k10－义教项目：健康生活新设备

本帖最后由仔爸于 2025-2-11 14:25 编辑

一、项目背景

非常荣幸能再次参加DFROBOT在新年举办的义教信息科技教学活动实践案例征集活动。之前已经参与了行空板K10（以下均简称K10）的内测，对K10是又爱又激动，首先是K10高度集成了多款传感器（如果单独购买，绝对需要更多花费），我感觉K10=ESP32 S3主控板+离线人工智能+显示屏+多媒体+摄像头+……。K10实在是功能强大，特别适合中小学信息科技和创客教育，所以在年前我采购了几十块K10，用来支持部分学校和我的工作室成员，期待老师们能在自己的手上发挥出K10更大的功效。
通过学习《义务教育信息科技课程教学指南》，我挑选了义务教育信息科技八年级第22课：健康生活新设备的内容，作为本项目的主题，打算使用K10与其他传感器，实现人们身体的各项数据的采集和记录，通过物联网服务器进行数据交互。

二、硬件清单

器材	作用
行空板K10	获取心率、血氧数据，接收物联网数据、显示数据
掌控：Microbit扩展板	为行空板K10提供扩展接口
ESP32	获取身高、体重数据，并发送到物联网服务器
超声波传感器	测量身高
HX711称重传感器	测量体重
MAX30102传感器	测量心率和血氧
行空板M10	物联网服务器(siot v1.0)

三、项目实现

K10作为本项目的主角，负责采集部分数据，同时将整个项目中的获得的数据和分析的数据，呈现在它的显示屏上。ESP32主控板作为数据采集的辅助（主要是K10的扩展接口没搞定才出的下策），将用来采集身高和体重的数据，并发送到物联网服务器（行空板M10）上。为了提高挑战的难度，本项目将全部采用MicroPython语言，而不选用Mind+，同时更容易与教材中采用的Python语言接轨。
为了更容易呈现本项目的实现思路，我制作了以下的思维导图。

图1 项目思维导图

这是项目硬件全家福

图2 项目硬件全家福

单击可看K10上Micropython固件烧录教程。假如你使用Thonny编写程序，那么这个软件本身就具备烧录固件的功能，方法是先单击菜单“运行>配置解释器”

图3 配置解释器菜单命令

然后在弹出的对话框中选择“解释器”，根据下图步骤进行选择

图4 配置解释器对话框

单击上图第4步后，弹出如下对话框，根据步骤依次操作即可。

图5 选择固件开始烧录

如果无法烧录，可能是K10没有进入烧录模式，在烧录前，拔下USB线，然后按住K10上的BOOT键再插入USB线，然后放掉BOOT键。

1. 身高测量实现

在八年级信息科技教材第22课《健康生活新设备》中，提到了“身高记录仪”这一设备，其原理是利用了超声波传感器测距的功能来实现身高的测量。

超声波测量原理

原理概述：超声波是一种频率高于 20000Hz 的声波，它在空气中传播时，遇到障碍物会反射回来。利用超声波的这个特性，仪器向人体头顶发射超声波信号，同时开始计时，当超声波遇到人体头顶反射回来被仪器接收时停止计时。根据超声波在空气中的传播速度以及传播时间，就可以计算出仪器到人体头顶的距离，再结合仪器本身的安装高度等参数，就能得出人体的身高。

具体公式：

假设超声波从发射到接收的时间为 t，超声波在空气中的传播速度为 v（通常在常温下约为 340m/s），那么仪器到人体头顶的距离行空板k10－义教项目：健康生活新设备图3 （因为超声波走了一个往返路程）。然后用仪器安装高度 H 减去 d 就得到身高 h = H - d。

图6 身高计算示意图

优缺点：

优点是测量速度快、非接触式测量，对人体没有伤害，操作简单便捷；缺点是容易受到外界环境因素的影响，如空气流动、温度变化等，可能会导致测量结果出现一定误差。例如，温度变化会影响超声波在空气中的传播速度，从而影响测量精度。

硬件连接

本项目我采用了掌控/micro:bit扩展板，以便连接超声波传感器，我想扩展板的IO口还是挺丰富的，因此通过穷举可用的IO口，发现大多数都不能使用，侦测到P0和P1口相对ESP32 S3的IO口为1和2。我就觉得奇怪，为什么这么多的IO接口不能使用？后来通过Mind+软件发现外接传感器还只能使用P0和Ｐ1口。我又查阅了K10的原理图，发现ESP32 S3的大多数IO口都被板载传感器用掉了。同时由于该款扩展板并不是为K10量身定制的，因此只有P0和P1是可用的，而IO35－37虽然没有被占用，但不一定在这款扩展板中引出这些IO引脚。

图7 K10引脚原理图

因此我只能将超声波传感器的Trig和Echo引脚接到扩展板的P0（IO1）和P1（IO2）上，另外要注意的是，K10要插在扩展板的Micro:bit一侧。

参考程序：

MicroPython超声波测量身高的参考程序如下：

from machine import Pin
import time
def get_distance():
    # 发送触发信号
    trig.value(0)
    time.sleep_us(2)
    trig.value(1)
    time.sleep_us(10)
    trig.value(0)

    # 等待回声信号
    while echo.value() == 0:
        pulse_start = time.ticks_us()

    while echo.value() == 1:
        pulse_end = time.ticks_us()

    # 计算脉冲持续时间
    pulse_duration = pulse_end - pulse_start

    # 计算距离（单位：厘米）
    distance = pulse_duration * 0.0343 / 2

    return distance

# 定义超声波触发引脚和回声引脚
trig = Pin(1, Pin.OUT)
echo = Pin(2, Pin.IN)

while True:
    dist = get_distance() #获得测量结果存入变量dist中
    print(dist)
    time.sleep(1)

测试效果

接下来我将超声波传感器固定在头顶的吊灯上，然后用较长的线连接到K10。测量时的情况如下图所示。

图8 测量身高

通过测量，发现测得的值要比真实的身高稍微多2厘米左右，估计是头发的原因，因此我们可以在程序中进行一下修正。这里不得不提一句，对于传感器获得的数据，我们一般需要进行一些处理，常见的处理有修正、清洗和取平均值等。
到这里为止，我们的项目已经初见雏形，可以实现身高数据的获取，接下来我想将超声波传感器获得的数据显示在K10屏幕上，结果发现在原有程序的基础上导入unihiker_k10的screen库后，与上面的超声波传感器程序有冲突，而里面提供的超声波传感器模块ultrasonic不能使用（指定接口提示无效的IO口），另外因为目前不清楚unihiker_k10这个模块里面一些函数的使用方法，因此我另外找了一个开源的超声波传感器hc_sr04驱动模块（驱动下载见最后参考资料），发现可以正常使用。参考程序如下：

from unihiker_k10 import screen
from hcsr04 import HCSR04
import time

screen.init(dir=2) #代码中不调用时默认为2
sensor = HCSR04(trigger_pin=1, echo_pin=2)

while True:
    dist = sensor.distance_cm() #获得测量结果存入变量dist中
    print(dist)
    screen.draw_text(text="Height: "+str(round(dist,1))+" cm",line=1)
    screen.show_draw()
    time.sleep(1)

2. 体重测量实现

压力传感器原理

我们经常可以在商场、医院等地方看到人身称重设备，当人站上设备几秒钟后，设备通过显示屏或语音将人身重量反馈给大家，其实这些装备通常使用压力传感器来实现体重测量。这些装置中常用的压力传感器类型是应变片式压力传感器。其工作原理基于应变效应，当外力作用于弹性元件（如金属弹性体）时，弹性元件会发生形变，粘贴在弹性元件上的应变片也会随之发生形变。应变片是一种将机械应变转换为电阻变化的敏感元件，其电阻值会根据形变量的大小而改变。生活中利用压力传感器实现称重除了人体称重之外，还有货物电子秤、工业称重系统、公路上的汽车衡等。

称重实现

本项目HX711传感器实现称重，是一款专为高精度电子秤而设计的 24 位 A/D（模拟 - 数字）转换器芯片，常与压力传感器（如应变式压力传感器）配合使用，用于将压力传感器输出的模拟信号转换为数字信号，以便微控制器进行处理和显示重量值。
我尝试的压力传感器称重范围分别是1KG、5KG和20KG，考虑到本次只是为了实现称重实验，因此没有采用更大重量的压力传感器（因为真正实现人体称重需要定制压力传感器的站立平台）。
请记录HX711连接到ESP32的两个引脚的编号，本程序分别是DT连接到IO1，SLK（或SCK）连接到IO2。

图9 HX711与K10连接

参考程序

### 这个程序是最后测得还可以的程序。
from machine import Pin
import time

# HX711 引脚定义
PIN_DT = 1  # 数据引脚
PIN_SCK = 2  # 时钟引脚

# 初始化 HX711
class HX711:
    def __init__(self, dout, pd_sck):
        self.dout = Pin(dout, Pin.IN)
        self.pd_sck = Pin(pd_sck, Pin.OUT)
        self.pd_sck.value(0)
        self.offset = 0
        self.scale = 1

    def read(self):
        # 等待数据准备好
        while self.dout.value() == 1:
            pass

        # 读取 24 位数据
        data = 0
        for _ in range(24):
            self.pd_sck.value(1)
            time.sleep_us(1)
            data = (data << 1) | self.dout.value()
            self.pd_sck.value(0)
            time.sleep_us(1)

        # 设置增益为 128
        for _ in range(1):
            self.pd_sck.value(1)
            time.sleep_us(1)
            self.pd_sck.value(0)
            time.sleep_us(1)

        # 将 24 位数据转换为有符号整数
        if data & 0x800000:
            data -= 0x1000000

        return data

    def read_average(self, times=3):
        sum = 0
        for _ in range(times):
            sum += self.read()
        return sum / times

    def get_value(self, times=3):
        return self.read_average(times) - self.offset

    def get_units(self, times=3):
        return self.get_value(times) / self.scale

    def tare(self, times=3):
        self.offset = self.read_average(times)

    def set_scale(self, scale):
        self.scale = scale

    def set_offset(self, offset):
        self.offset = offset

# 初始化 HX711 对象
hx = HX711(PIN_DT, PIN_SCK)

# 校准
hx.tare()  # 去皮，设置零点
hx.set_scale(1144.2)  # 设置比例因子，需要根据实际情况调整
print(hx.offset)
# 主循环
while True:
    value = hx.get_units()
    print("Weight: {:.2f} g".format(value))
    time.sleep(1)

初次运行需要进行一次去皮操作，什么是去皮，比如一个电子秤上没有放任何东西，那应该称重的结果是0，但有时候要称一些不容易放的物品，比如白糖，比如大米，那肯定有盛这些物体的容器，一般我们可以先称容器+物品，然后再称容器，得到物品的净重。而电子秤的去皮操作可以先将容器放在电子秤上，使其重量为0，这样当放上要称重的物品，就可以直接得到净重了。
另外，去皮后，还要称一个标准物（如砝码等），我因为手头没有砝码，所以这里采用了手机，因为手机查到出厂标准重量（我还特地还买了一个电子秤，以验证重量，可是花了血本了），然后会得到一个称得的数值，需要将这个数值，与手机的标准重量进行一下换算，得到的换算结果就是比例因子，然后就可以开始称重了。

图10 验证标准物重量准备去皮

请注意：以上超声波传感器和称重传感器只能单独接在K10扩展板的P0和P1接口，不能同时使用。

3. 物联网实现

因为本项目要采集二个数据，分别是身高和体重，而K10外接扩展板只能使用两个I/O口，因此我将超声波传感器和称重传感器接在ESP32上，然后通过网络连接物联网服务器，与K10进行数据交互。
流程是这样的：当按下K10的A键，实现测量身高，按下B键，实现称重，将结果显示在K10的屏幕上。同时数据也会记录在物联网服务器上。
这里我采用行空板M10作为物联网服务器，采用的是SIoT v1.0版本，行空板M10连接电脑后，通过浏览器地址栏输入10.1.2.3进行访问，然后依次点击左侧的“应用开关”，然后在右侧单击“启动服务”（下图已经是启动的状态，所以显示的是“停止服务”），然后单击下面的“打开页面”进入SIoT服务管理界面。另外，我已经将行空板M10上的SIoT版本进行了升级，所以可以在V1和V2之间切换，本项目采用V1版本。

图11 启用行空板M10上的SIoT服务

打开SIoT服务后，在弹出的登录界面输入用户名siot密码dfrobot登录，然后出现管理界面，单击设备列表，可以看到我已经创建了三个设备

图12 创建三个消息主题

可以通过右侧的“发送消息”，输入主题和消息来进行测试，一旦发送，即创建主题。

图13 通过发送消息创建主题

当然，我们也可以通过代码来创建主题，在通过网络成功连接物联网服务器的前提下，通过下面两条语句来发送消息（主题未找到会创建主题），物联网服务器连接下面会说明。

mqttclient.publish(topic='siot/height',content= 'on')
mqttclient.publish(topic='siot/weight',content= 'on')

1. K10上通过A/B按钮发送指令消息

我们首先在K10上编写程序，实现按下K10上的A键和B键往物联网服务器的siot/projects主题发送消息，按A键发送height表示开始量身高，按下B键发送消息weight表示开始称重。
K10上编写如下程序：

from unihiker_k10 import screen,tf_card,button
from unihiker_k10 import wifi,mqttclient
import time

#初始化屏幕 设置方向为（0-3）
screen.init(dir=2)#代码中不调用时默认为2
screen.clear()

wifi.connect(ssid="zaiba",psd="密码",timeout=50000) #尝试连接wifi网络。可以不写参数名称。timeout为可选参数，表示连接超时时长，默认超时时间为10000毫秒
screen.draw_text(text="Start connecting WIFI...")
screen.show_draw()
time.sleep(1)
while not wifi.status():
    pass
screen.clear()
screen.draw_text(text="wifi connected. "+wifi.info())
screen.show_draw()
time.sleep(1)
screen.clear()

mqttclient.connect(server= "192.168.183.24",
                   port=1883, 
                   client_id="",
                   user= "siot" ,
                   psd= "dfrobot") #阻塞运行，默认超时时间为3秒
mqttclient.connected() #返回连接状态

bt_a=button(button.a)#初始化板载按键传感器 A
bt_b=button(button.b)#初始化板载按键传感器 B

def button_a_released():
    #将摄像头画面显示到屏幕上
    print('start testing Height')
    screen.draw_text('start testing Height',x=20,y=10)
    screen.show_draw()
    mqttclient.publish(topic='siot/projects',content= 'height')

def button_b_released():
    print('start testing Weight')
    screen.draw_text('start testing Weight',x=20,y=10)
    screen.show_draw()
    mqttclient.publish(topic='siot/projects',content= 'weight')

bt_a.event_released = button_a_released
bt_b.event_released = button_b_released

#如主题已创建则注释掉下面两条语句
mqttclient.publish(topic='siot/height',content= 'on')
mqttclient.publish(topic='siot/weight',content= 'on')

while True:
    pass
    #time.sleep(1)

运行程序，按下K10上的A键或B键，就会发送消息到物联网服务器，以下是物联网服务器管理页面中我们看到的接收到的消息：

图14 接收到的消息

2. ESP32根据接收到的消息执行相应的测量程序

ESP32联网后，接收到物联网服务器上的消息，执行相应的程序，即接收到消息“height”则启动测量身高的程序，接收到消息“weight”后执行称重的程序。然后将测量的结果，发送到物联网服务器相应的主题，身高发送到主题siot/height，体重发送到主题siot/weight。

from hcsr04 import HCSR04
from umqtt.simple import MQTTClient
import machine
import time

# 初始化 HX711
class HX711:
    def __init__(self, dout, pd_sck):
        self.dout = Pin(dout, Pin.IN)
        self.pd_sck = Pin(pd_sck, Pin.OUT)
        self.pd_sck.value(0)
        self.offset = 0
        self.scale = 1

    def read(self):
        # 等待数据准备好
        while self.dout.value() == 1:
            pass

        # 读取 24 位数据
        data = 0
        for _ in range(24):
            self.pd_sck.value(1)
            time.sleep_us(1)
            data = (data << 1) | self.dout.value()
            self.pd_sck.value(0)
            time.sleep_us(1)

        # 设置增益为 128
        for _ in range(1):
            self.pd_sck.value(1)
            time.sleep_us(1)
            self.pd_sck.value(0)
            time.sleep_us(1)

        # 将 24 位数据转换为有符号整数
        if data & 0x800000:
            data -= 0x1000000

        return data

    def read_average(self, times=3):
        sum = 0
        for _ in range(times):
            sum += self.read()
        return sum / times

    def get_value(self, times=3):
        return self.read_average(times) - self.offset

    def get_units(self, times=3):
        return self.get_value(times) / self.scale

    def tare(self, times=3):
        self.offset = self.read_average(times)

    def set_scale(self, scale):
        self.scale = scale

    def set_offset(self, offset):
        self.offset = offset

def WIFIconnect(): #无线链接
    import network
    ssid='zaiba'  #无线名称
    password='密码'  #修改为无线密码
    station=network.WLAN(network.STA_IF)
    if station.isconnected() == True:
        print("WiFi already connected")
        print(station.ifconfig())
        return
    station.active(True)
    station.connect(ssid,password)
    while station.isconnected() == False:
        pass
    print("Connection successful")
    print(station.ifconfig())

WIFIconnect()

# SIoT 服务器配置
SIOT_SERVER = "192.168.183.24"  # SIoT 服务器地址
SIOT_PORT = 1883                # MQTT 默认端口
CLIENT_ID = "esp32_client"      # 客户端 ID
SIOT_USER = "siot"
SIOT_PASSWORD = "dfrobot"
TOPIC_SUB = "siot/projects"      # 订阅的主题
TOPIC_PUB1 = "siot/height"       # 发布的主题
TOPIC_PUB2 = "siot/weight"       # 发布的主题

# 回调函数：当收到消息时触发
def on_message(topic, msg):
    print("Received message:", msg.decode())
    if msg == b"height":
        print("sStart measure height")
        sensor = HCSR04(trigger_pin=27, echo_pin=26) # 初始化超声波传感器
        distance = round(sensor.distance_cm(),2)
        client.publish(TOPIC_PUB1, str(distance))  # 发送响应消息
    elif msg == b"weight":
        print("Start measure weight")
        hx = HX711(16, 17)
        get_weight = rount(hx.get_units(),2)
        client.publish(TOPIC_PUB2, str(get_weight))  # 发送响应消息

# 连接 SIoT 服务器
try:
    client = MQTTClient(CLIENT_ID, SIOT_SERVER, SIOT_PORT, SIOT_USER, SIOT_PASSWORD)
    client.set_callback(on_message)  # 设置回调函数
    client.connect()
    print("Connected to SIoT server")
    client.subscribe(TOPIC_SUB)  # 订阅主题
    print(f"Subscribed to topic: {TOPIC_SUB}")
except Exception as e:
    print("Failed to connect to SIoT server:", e)
    machine.reset()

# 主循环：等待消息
try:
    while True:
        client.check_msg()  # 检查是否有新消息
        time.sleep(1)     # 稍微延迟，避免占用过多 CPU
except Exception as e:
    print("Error:", e)
    client.disconnect()
    machine.reset()

3. K10上显示测量结果

通过esp32上连接的传感器，将测量的身高和体重数据发送到物联网服务器，然后K10再接收这两个数据，另外再计算出BMI指数，并显示在屏幕上。之前已经编写了一部分K10上的程序（根据按键发送相应的命令消息），对这个程序进行修改和完善。

from unihiker_k10 import screen,tf_card,button
from unihiker_k10 import wifi,mqttclient
import time

#初始化屏幕 设置方向为（0-3）
screen.init(dir=2)#代码中不调用时默认为2
screen.clear()

wifi.connect(ssid="zaiba",psd="密码",timeout=50000) #尝试连接wifi网络。可以不写参数名称。timeout为可选参数，表示连接超时时长，默认超时时间为10000毫秒
screen.draw_text(text="Start connecting WIFI...")
screen.show_draw()
time.sleep(1)
while not wifi.status():
    pass
screen.clear()
screen.draw_text(text="wifi connected. "+wifi.info())
screen.show_draw()
time.sleep(1)
screen.clear()

def received_height():
    global height
    height=float(mqttclient.message(topic='siot/height'))

def received_weight():
    global weight
    weight=float(mqttclient.message(topic='siot/weight'))

mqttclient.connect(server= "192.168.183.24", # 行空板M10连网后的IP地址
                   port=1883, 
                   client_id="",
                   user= "siot" ,
                   psd= "dfrobot") 
mqttclient.connected() #返回连接状态

bt_a=button(button.a)#初始化板载按键传感器 A
bt_b=button(button.b)#初始化板载按键传感器 B

def button_a_released():
    #将摄像头画面显示到屏幕上
    print('start testing Height')
    screen.draw_text('start testing Height',x=20,y=10)
    screen.show_draw()
    mqttclient.publish(topic='siot/projects',content= 'height')

def button_b_released():
    print('start testing Weight')
    screen.draw_text('start testing Weight',x=20,y=10)
    screen.show_draw()
    mqttclient.publish(topic='siot/projects',content= 'weight')

bt_a.event_released = button_a_released
bt_b.event_released = button_b_released

#如主题已创建则注释掉下面两条语句
# mqttclient.publish(topic='siot/height',content= 'on')
# mqttclient.publish(topic='siot/weight',content= 'on')
mqttclient.received (topic='siot/height', #对应主题收到消息时，回调函数
                     callback=received_height) #通过callback指定回调函数
mqttclient.received (topic='siot/weight', #对应主题收到消息时，回调函数
                 callback=received_weight) #通过callback指定回调函数

screen.draw_text(text="Body Health",x=50,y=40)
height=weight=bmi=0
bmi_text=""
while True:
    print(height,weight)
    screen.draw_text(text="Height: "+str(height),x=20,y=100)
    screen.draw_text(text="Weight: "+str(weight),x=20,y=130)
    if height!=0 and weight!=0:
        bmi=weight/(height*height)*10000
        if bmi<18.5:
            bmi_text="Underweight"
        elif 18.5<=bmi<=23.9:
            bmi_text="Normal weight"
        elif 23.9<bmi<=27.9:
            bmi_text="Overweight"
        elif bmi>28:
            bmi_text="Fat"

    screen.draw_text(text="BMI: "+str(round(bmi,1)),x=20,y=160)
    screen.draw_text(text="Health: "+bmi_text,x=20,y=190)
    screen.show_draw()
    time.sleep(1)
#     screen.draw_text(text="Blood oxygen: "+str(blood),x=20,y=250)
#     screen.draw_text(text="Pulse: "+str(pulse),x=20,y=280)

四、拓展反思

功能扩展：检测心率和血氧

心率和血氧的检测也是衡量人体健康的一个重要指标，通过MAX30102传感器可以方便获得人体的心率和血氧指标，适用于制作穿戴检测设备。这里我发现K10具备板载I2C接口（Gravity接口），但我手头的MAX30102传感器是普通的引脚，因此我稍微转接了一下，以适应板载Gravity接口。

图15 MAX30102传感器连接到K10的I2C接口

同时我在GITHUB上找来MAX30102传感器的驱动库，另外在编写程序的时候需要注意，通常I2C在ESP32上的两个数据引脚是21和22，但通过仔细查看K10引脚原理图，发现SCL是48，SDA是47，需要注意。
以下是在K10上编写获取心率和血氧的参考程序，大家可以结合上面的K10主程序进行修改，将血氧和心率值也显示在K10的屏幕上。

from machine import sleep, SoftI2C, Pin, Timer
from utime import ticks_diff, ticks_us
from max30102 import MAX30102, MAX30105_PULSE_AMP_MEDIUM

BEATS = 0  # 存储心率
SPO2 = 0  # 存储血氧值
FINGER_FLAG = False  # 默认表示未检测到手指

def display_info(t):
    # 如果没有检测到手指，那么就不显示
    if FINGER_FLAG is False:
        return

    print('心率: ', BEATS, "bpm")
    print('血氧: ', SPO2, "%")

def calculate_spo2(red_reading, ir_reading):
    """
    计算血氧饱和度（SpO2）
    :param red_reading: 红光信号值
    :param ir_reading: 红外光信号值
    :return: 血氧饱和度（SpO2）
    """
    # 计算红光和红外光的 AC 和 DC 分量
    red_ac = max(red_reading) - min(red_reading)
    red_dc = sum(red_reading) / len(red_reading)
    ir_ac = max(ir_reading) - min(ir_reading)
    ir_dc = sum(ir_reading) / len(ir_reading)

    # 计算 R 值（用于 SpO2 计算）
    r_value = (red_ac / red_dc) / (ir_ac / ir_dc)

    # 计算血氧饱和度（SpO2）
    spo2 = 104 - 17 * r_value
    return round(spo2, 2)  # 保留两位小数

def main():
    global BEATS, SPO2, FINGER_FLAG  # 如果需要对全局变量修改，则需要global声明

    # 创建I2C对象(检测MAX30102)
    i2c = SoftI2C(sda=Pin(47), scl=Pin(48), freq=400000)  # Fast: 400kHz, slow: 100kHz

    # 创建传感器对象
    sensor = MAX30102(i2c=i2c)

    # 检测是否有传感器
    if sensor.i2c_address not in i2c.scan():
        print("没有找到传感器")
        return
    elif not (sensor.check_part_id()):
        # 检查传感器是否兼容
        print("检测到的I2C设备不是MAX30102或者MAX30105")
        return
    else:
        print("传感器已识别到")

    print("使用默认配置设置传感器")
    sensor.setup_sensor()

    # 对传感器进行设定
    sensor.set_sample_rate(400)
    sensor.set_fifo_average(8)
    sensor.set_active_leds_amplitude(MAX30105_PULSE_AMP_MEDIUM)

    t_start = ticks_us()  # Starting time of the acquisition

    MAX_HISTORY = 32
    history_red = []  # 存储红光信号历史数据
    history_ir = []  # 存储红外光信号历史数据
    beats_history = []
    beat = False

    while True:
        sensor.check()
        if sensor.available():
            # FIFO 先进先出，从队列中取数据。都是整形int
            red_reading = sensor.pop_red_from_storage()
            ir_reading = sensor.pop_ir_from_storage()

            if red_reading < 1000:
                print('No finger')
                FINGER_FLAG = False  # 表示没有放手指
                continue
            else:
                FINGER_FLAG = True  # 表示手指已放

            # 计算心率
            history_red.append(red_reading)
            history_ir.append(ir_reading)

            # 为了防止列表过大，这里取列表的后32个元素
            history_red = history_red[-MAX_HISTORY:]
            history_ir = history_ir[-MAX_HISTORY:]

            # 提取必要数据
            minima, maxima = min(history_red), max(history_red)
            threshold_on = (minima + maxima * 3) // 4  # 3/4
            threshold_off = (minima + maxima) // 2  # 1/2

            if not beat and red_reading > threshold_on:
                beat = True
                t_us = ticks_diff(ticks_us(), t_start)
                t_s = t_us / 1000000
                f = 1 / t_s
                bpm = f * 60
                if bpm < 500:
                    t_start = ticks_us()
                    beats_history.append(bpm)
                    beats_history = beats_history[-MAX_HISTORY:]  # 只保留最大30个元素数据
                    BEATS = round(sum(beats_history) / len(beats_history), 2)  # 四舍五入

                    # 计算血氧值
                    SPO2 = calculate_spo2(history_red, history_ir)

            if beat and red_reading < threshold_off:
                beat = False

if __name__ == '__main__':
    # 1. 创建定时器
    timer = Timer(1)
    # 2. 设置定时器的回调函数，每1秒钟调用1次display_info函数（用来显示数据）
    timer.init(period=1000, mode=Timer.PERIODIC, callback=display_info)
    # 3. 调用主程序，用来检测数据
    main()

测试中有待解决的问题

在测试中，我发现目前有几个问题需要解决

K10的内含模块的使用手册有待加强，因为我通过help('modules')和dir(模块名)命令可以获得模块名称和内含函数，但使用时需要提供几个参数，具体是否返回值等，不是特别清楚。比如unihiker_k10自带了HCSR04和ultrasonic这两个库，但不知道如何去使用。

图16 罗列K10的unihiker_k10库
K10屏幕上显示汉字需要进一步研究，有朋友提供了一些方法，我下次试试。
K10用完了大多数ESP32 S3的引脚，期待能出一款带引脚HUB的扩展板，板载I2C接口应该也可以引出接上I2C的HUB。