Joy-it RB-JOYPI User guide

www.conrad.pl

INSTRUKCJA OBSŁUGI

Nr produktu 001762929

Zestaw eksperymentalny Raspberry Pi®

Joy-it RB-JOYPI

Strona 1 z 61

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

Dane do logowania to:

Nazwa użytkownika: pi Hasło: 12345

2. Przegląd urządzenia

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

Strona 2 z 61

www.conrad.pl

Strona 3 z 61

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

1

Raspberry Pi

2

Wyświetlacz LED GPIO

3

Breadboard - do tworzenia niestandardowych curciuts z zewnętrznymi modułami

4

Moduł LCD 16x2 (MCP23008)

5

Zasilanie

6

Matryca LED 8x8 (MAX7219)

7

7-segmentowy wyświetlacz LED (HT16K33)

8

Moduł wibracyjny

9

Czujnik światła - do pomiaru natężenia światła (BH1750)

10

Brzęczyk - do generowania dźwięków alarmowych

11

Czujnik dźwięku

12

Czujnik ruchu (LH1778)

13

Czujnik ultradźwiękowy - używany do pomiaru odległości

14/15

Interfejsy serwo - do podłączenia silników serwo

16

Interfejs silnika krokowego

17

Czujnik pochylenia (SW-200D)

18

Czujnik podczerwieni

19

Czujnik dotyku

20

Czujnik DHT11 - do pomiaru wilgotności i temperatury

21

Przekaźnik - do otwierania i zamykania obwodów elektronicznych

22

Macierz kluczowa

23

Niezależne przyciski

24

Moduł RFID - do odczytu i zapisu danych przez RFID / NFC (MFRC522)

25

Przełącznik - do przełączania między czujnikami i modułami

3. ZMIANA MODUŁÓW I KORZYSTANIE Z GPIOS

Zmiana modułów

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

Strona 4 z 61

www.conrad.pl

Czujniki / moduły

Jednostka przełączająca

Przełączniki

Tablica przycisków

Lewa

1 – 8

Macierz przycisków

Lewa

1 – 8

Moduł wibracyjny

Prawa

1

Czujnik pochylenia

Prawa

2

Silnik krokowy

Prawa

3,4,5,6

Siłownik

Prawa

7,8

Płytka Joy-Pi zawiera 2 jednostki przełączające. Każda jednostka zawiera 8 przełączników. Przełączniki umożliwiają przełączanie między użyciem czujników i modułów. Ponieważ Raspberry Pi ma tylko ograniczoną liczbę pinów GPIO, potrzebujemy przełączników, aby móc korzystać z większej liczby czujników.

KORZYSTANIE Z GPIOS

Poniżej wyjaśnimy bardziej szczegółowo, czym są GPIO, jak działają i jak są kontrolowane.

Strona 5 z 61

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

GPIO oznacza: „Wejście / wyjście ogólnego przeznaczenia” (uniwersalne wejście / wyjście). Piny GPIO nie mają określonego celu. Mogą być konfigurowane jako wejście lub wyjście i mają ogólne przeznaczenie. To zależy od tego, co chcesz osiągnąć.

Przykład pinu wejściowego: Przycisk

Jeśli przycisk jest wciśnięty, sygnał zostanie przesłany przez pin wejściowy do RaspberryPi

Przykładowy pin wyjściowy: Brzęczyk

Wyślij sygnał przez pin wyjściowy, aby sterować brzęczykiem. Piny GPIO znajdują się po prawej stronie płytki Raspberry Pi, jeśli zaczynasz z perspektywy Joy-Pi.

Istnieją 2 możliwe schematy GPIO Raspberry Pi: GPIO-BOARD i GPIO-BCM

Opcja GPIO-BOARD wskazuje, że odnosisz się do pinów za pomocą numeru pinu. Oznacza to, że będą używane numery pinów wymienione poniżej.

Opcja GPIO.BCM oznacza, że odwołujesz się do pinów „Broadcom SOC Channel”. To są liczby po „GPIO”.

Strona 6 z 61

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

Strona 7 z 61

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

Numer płyty GPIO:

Zastosowane czujniki i moduły:

1

3,3 V

2

5,0 V

3

I2C, SDA1 (czujnik światła, wyświetlacz LCD, 7segmentowy wyświetlacz)

4

5,0 V

5

I2C, SCL1 (czujnik światła, wyświetlacz LCD, 7segmentowy wyświetlacz)

6

Uziemienie

7

Czujnik DHT11

8

TXD0

9

Uziemienie

10

RXD0

11

Czujnik dotykowy

12

Brzęczyk

13

Matryca przycisków (ROW1), silnik wibracyjny

14

Uziemienie

15

Matryca przycisków (ROW2), czujnik pochylenia

16

Czujnik ruchu

17

3,3 V

18

Czujnik dźwiękowy

19

SPI

20

Uziemienie

21

SPI

22

Serwo2, matryca przycisków (COL1), przycisk w lewo

23

SPI

24

Moduł RFID

25

Uziemienie

26

Matryca LED

27

ID_SD (I2C, EEPROM (elektrycznie kasowalna programowalna pamięć tylko do odczytu))

28

ID_SC

29

Silnik krokowy (STEP 1), matryca przycisków

(ROW 3)

30

Uziemienie

PRZYDZIAŁ PINÓW GPIO WEDŁUG SCHEMATU GPIO.BOARD

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

Strona 8 z 61

www.conrad.pl

31

Silnik krokowy (STEP 2), matryca przycisków

(ROW 4)

32

Czujnik ultradźwiękowy (echo)

33

Silnik krokowy (STEP 3), matryca przycisków

(COL 4), przycisk w dół

34

Uziemienie

35

Silnik krokowy (STEP 4), matryca przycisków (COL3), przycisk w prawo

36

Czujnik ultradźwiękowy (TRIG)

37

Serwo1, matryca przycisków (COL2), przycisk w górę

38

Czujnik podczerwieni

39

Uziemienie

40

Przekaźnik

W naszych przykładach używamy języka Python do sterowania pinami GPIO. W Pythonie znajduje się

biblioteka o nazwie „RPi.GPIO”. Jest to biblioteka, która pomaga programowo sterować pinami za pomocą Pythona.

Spójrz na poniższy przykład i komentarze w kodzie, aby lepiej zrozumieć, jak to działa.

Pierwszym krokiem będzie zaimportowanie biblioteki przez wpisanie polecenia „RPi.GPIO as GPIO”, a następnie biblioteka „time” zawiera polecenie „import time”.

Następnie ustawiamy tryb GPIO na GPIO.BOARD. W naszym przykładzie deklarujemy pin wejściowy jako numer 11, a pin wyjściowy jako pin 12 (wejście to czujnik dotyku, a wyjście to brzęczyk). Wysyłamy sygnał do pinu wyjściowego, czekamy 1 sekundę, a następnie wyłączamy. Następnie, aby potwierdzić dane wejściowe, przechodzimy przez pętlę do momentu odebrania sygnału wejściowego GPIO.input. Drukujemy „Input Given”, aby upewnić się, że kliknięcie zostało potwierdzone, wyczyść GPIO za pomocą GPIO.cleanup () i dokończ skrypt.

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

Strona 9 z 61

www.conrad.pl

Aby dowiedzieć się więcej o celu i zastosowaniu GPIO, zalecamy przeczytanie oficjalnej dokumentacji na temat pinów GPIO napisanej przez fundację Raspberry Pi.

https://www.raspberrypi.org/documentation/usage/gpio/

POBIERANIE WSTĘPNIE ZAINSTALOWANEGO SYSTEMU OPERACYJNEGO

W pierwszym kroku musisz pobrać plik obrazu z systemem operacyjnym Joy-Pi. Plik można znaleźć na naszej stronie internetowej pod adresem https://joy-pi.net/downloads/.

1. Załaduj plik .Zip na swój komputer i rozpakuj go do dowolnego folderu. Powinieneś otrzymać plik

.ISO

2. Podłącz kartę MicroSD do komputera za pomocą dołączonego czytnika kart MicroSD.

3. Sformatuj teraz kartę MicroSD za pomocą programu „SD Formatter”

4. Uruchom program „Win32DiskImager” i wybierz rozpakowany plik .Iso, a następnie kliknij przycisk „Zapisz”, aby skopiować obraz na kartę MicroSD.

5. Teraz karta MicroSD jest gotowa do użycia, możesz ją teraz włożyć do swojego Raspberry Pi.

Strona 10 z 61

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

4. KORZYSTANIE Z PYTHON I LINUX

Ten krok jest opcjonalny, ale ułatwia wykonywanie skryptów bez konieczności ich indywidualnego

tworzenia.

Skrypty użyte w tym przewodniku można pobrać bezpośrednio z pakietu. Wystarczy postępować zgodnie z poniższymi instrukcjami:

1. Otwórz „Terminal”. Używamy tego do uruchamiania większości naszych skryptów Pythona oraz pobierania rozszerzeń i skryptów.

Strona 11 z 61

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

2. Po pomyślnym otwarciu terminala musimy pobrać archiwum skryptów na pulpit za pomocą następujących poleceń:

cd Desktop/ wget http://anleitung.joy-it.net/wp-content/uploads/2019/01/Joy-Pi.zip

3. Naciśnij „Enter” na klawiaturze. Teraz wystarczy tylko rozpakować archiwum:

unzip JoyPi.zip

4. Naciśnij "Enter" i poczekaj, aż proces się zakończy.

5. Poleceniem "cd" przechodzimy do odpowiedniego katalogu, abyśmy mogli skorzystać ze skryptów, które się w nim znajdują:

cd Joy-Pi

Uwaga! Za każdym razem, gdy restartujesz terminal, musisz powtórzyć kroki zmiany katalogu.

Strona 12 z 61

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

WYKONYWANIE SKRYPTÓW PYTHONOWYCH

Po pomyślnym pobraniu naszego skryptu chcielibyśmy go wykonać. Otwórz terminal ponownie i postępuj zgodnie z poniższymi instrukcjami, aby uruchomić skrypt:

Napisz polecenie „sudo python <nazwa skryptu>”, aby wykonać skrypt w języku Python. Na przykład:

sudo python buzzer.py

Polecenie sudo daje nam uprawnienia roota (uprawnienia administratora), które są później wymagane przez bibliotekę GPIO. Piszemy „python”, aby powiedzieć systemowi, że chcemy wykonać polecenie w Pythonie. Na koniec piszemy nazwę skryptu, tak jak umieściliśmy go na pulpicie. Upewnij się, że zawsze znajdujesz się we właściwym folderze podczas wykonywania polecenia.

5. LEKCJE

5.1 LEKCJA 1: UŻYWANIE BRZĘCZYKA DO DŹWIĘKÓW OSTRZEGAWCZYCH

W poprzednim wyjaśnieniu nauczyliśmy się, jak używać pinu GPIO zarówno jako wyjścia, jak i wejścia. Aby to teraz przetestować, posłużymy się prawdziwym przykładem i zastosujemy naszą wiedzę z poprzedniej lekcji. Moduł, którego będziemy używać to „Brzęczyk”.

Użyjemy wyjścia GPIO, aby wysłać sygnał do brzęczyka i zamknąć obwód, aby wygenerować głośny brzęczenie. Następnie wyślemy kolejny sygnał, aby go wyłączyć.

Brzęczyk znajduje się po prawej stronie płytki Joy-Pi i można go łatwo rozpoznać po głośnym dźwięku, który wydaje po aktywacji. Kiedy używasz Raspberry Pi po raz pierwszy, brzęczyk może mieć naklejkę ochronną. Upewnij się, że ta naklejka została usunięta przed użyciem brzęczyka.

Podobnie jak w poprzednim przykładzie przygotowaliśmy specjalny skrypt ze szczegółowymi komentarzami, który wyjaśni, jak działa cały proces buzzera i jak możemy sterować buzzerem za pomocą GPIO.

Najpierw importujemy bibliotekę RPi.GPIO i bibliotekę czasu. Następnie konfigurujemy brzęczyk. Na

pinie 12 ustawiamy tryb GPIO na GPIO BOARD, a pin na OUTPUT.

Strona 13 z 61

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

Wysyłamy sygnał przez 0,5 sekundy, a następnie go wyłączamy.

Przykład kodu brzęczyka:

Wykonaj następujące polecenia i spróbuj sam:

cd /home/pi/Desktop/Joy-Pi/ sudo python buzzer.py

5.2 LEKCJA 2: STEROWANIE BRZĘCZYKIEM ZA POMOCĄ PRZYCISKÓW

Po pomyślnym zademonstrowaniu, jak włączać i wyłączać brzęczyk, nadszedł czas, aby uczynić rzeczy bardziej ekscytującymi. W tej lekcji połączymy przycisk z brzęczykiem, tak aby brzęczyk był włączany tylko przez naciśnięcie przycisku.

Tym razem użyjemy 2 konfiguracji GPIO. Jednym z nich będzie GPIO.INPUT, które przyjmuje przycisk jako wejście, a innym będzie GPIO.OUTPUT, które wysyła sygnał do brzęczyka, aby wyprowadzić dźwięk.

Strona 14 z 61

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

GPIO37

Górny przycisk

GPIO27

Dolny przycisk

GPIO22

Lewy przycisk

GPIO35

Prawy przycisk

Uwaga! W tym przykładzie musisz przełączać się między modułami. Włącz przełącznik nr 5, 6, 7 i 8 na lewym zespole przełączającym. Wszystkie pozostałe przełączniki powinny być wyłączone.

W naszym przykładzie używamy górnego z 4 klawiszy w lewym dolnym rogu. Teoretycznie jednak można użyć dowolnego z 4 kluczy. Jeśli nadal chcesz użyć innego klucza, musisz odpowiednio zmienić przypisanie pinów.

W tej części naszego samouczka musimy użyć 2 ustawień GPIO. Jedno wejście i jedno wyjście. Wejście GPIO służy do określenia, kiedy klawisz został naciśnięty, a wyjście GPIO służy do aktywacji brzęczyka po naciśnięciu klawisza.

Jak widać w poniższym przykładzie, zdefiniowaliśmy 2 piny o nazwach buzzer_pin i button_pin. Program działa do momentu naciśnięcia klawiszy CTRL + C.

Kiedy naciskasz klawisz na Joy-Pi, brzęczyk wydaje dźwięk! Zwolnij klawisz, a brzęczyk się zatrzyma. Przykładowy kod:

Strona 15 z 61

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

Wykonaj następujące polecenia i spróbuj sam: cd /home/pi/Desktop/Joy-Pi/ sudo python button_buzzer.py

5.3 LEKCJA 3: JAK DZIAŁA PRZEKAŹNIK I JAK GO KONTROLOWAĆ

Teraz, gdy wiemy już wszystko, co powinniśmy wiedzieć o brzęczyku, czas na następną lekcję. Teraz dowiemy się, jak korzystać z przekaźnika, jaka jest funkcja przekaźnika i jak nim sterować.

Przekaźniki są używane do sterowania obwodem za pomocą oddzielnego sygnału małej mocy lub gdy kilka obwodów musi być sterowanych jednym sygnałem. Jeśli podłączysz przewody do „NC” i „COM” i wyślesz sygnał GPIO.HIGH, przekaźnik zamknie się i wyłączy niestandardowy obwód. Jeśli zatrzymasz sygnał, przekaźnik otworzy się i aktywuje twój obwód niestandardowy.

Strona 16 z 61

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

Przekaźnik znajduje się w środkowej, dolnej części płytki, obok matrycy klawiszy. Ma 3 wejścia, z których 2 użyjemy w tym przykładzie.

„NC” oznacza „normalnie zamknięty”, „NO” oznacza „normalnie otwarty”, a „COM” oznacza „wspólny”. Wspólny w tym przypadku oznacza wspólną płaszczyznę. Gdy obwód wspólny nie jest zasilany (GPIO.LOW), obwód „NC” jest zamknięty. Kiedy wspólny obwód zostanie zasilony (GPIO.HIGH), przekaźnik zamknie obwód dla „NO”. Używając „NO” i „COM” wszystko jest odwrócone. Gdy „COM” jest wyłączony (GPIO.LOW), obwód przekaźnika jest otwarty. Gdy „COM” jest włączony (GPIO.High), obwód przekaźnika jest zamknięty.

Uwaga! Bardzo ważne jest, aby nie próbować podłączać do przekaźnika urządzeń wysokiego napięcia (np. Lampy stołowej, ekspresu do kawy itp.). Może to spowodować porażenie prądem i poważne obrażenia.

Teraz, gdy już zrozumieliśmy, czym jest przekaźnik i jak działa, przyjrzyjmy się kodowi:

Strona 17 z 61

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

Wykonaj następujące polecenia i wypróbuj sam:

cd /home/pi/Desktop/Joy-Pi/ sudo python relay.py

5.4 LEKCJA 4: WYSYŁANIE SYGNAŁU WIBRACYJNEGO

Czy kiedykolwiek zastanawiałeś się, jak wibruje Twój telefon, gdy ktoś do Ciebie dzwoni lub kiedy otrzymujesz wiadomość? Zbudowaliśmy dokładnie ten sam moduł w naszym Joy-Pi i teraz nauczymy się go używać.

Moduł wibracji znajduje się po prawej stronie matrycy LED i poniżej segmentowej diody LED. Kiedy jest włączony, trudno jest stwierdzić, skąd pochodzą wibracje, ponieważ wydaje się, że cała płyta Joy-

Pi wibruje.

Strona 18 z 61

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

Moduł wibracyjny wykorzystuje sygnał GPIO.OUTPUT, podobnie jak Brzęczyk i inne używane wcześniej moduły. Po wysłaniu sygnału wyjściowego moduł zacznie wibrować. Kiedy zatrzymasz sygnał za pomocą GPIO.LOW, wibracje ustaną.

Możesz dostosować długość wibracji w różnych odstępach czasu.

W tym przykładzie musisz przełączać się między modułami. Ustaw przełącznik numer 1 prawej jednostki przełączającej w pozycji włączonej. Wszystkie pozostałe przełączniki powinny być wyłączone.

Wykonaj następujące polecenia i wypróbuj sam:

cd /home/pi/Desktop/Joy-Pi/ sudo python vibration.py

Strona 19 z 61

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

Joy-it RB-JOYPI User guide [pl]

Specifications and Main Features

Frequently Asked Questions

User Manual