树莓派处理温湿度监控，红外蔽障传感器，超声波测距传感器，激光传感器，有害气体检测，人体感应器，倾斜开关，雨滴传感器，土壤监测
DHT11数字湿温度传感器
1.性能指标和特性：
工作电压范围：3.5V-5.5V
工作电流：平均0.5mA
湿度测量范围：20－90％RH
温度测量范围：0－50℃
湿度分辨率：1％RH 8 位
温度分辨率：1℃ 8位
采样周期：1S
2.DHT11 数据结构
DHT11数字湿温度传感器采用单总线数据格式。即，单个数据引脚端口完成输
入输出双向传输。其数据包由5Byte（40Bit）组成。数据分小数部分和整数部分,具
体格式在下面说明。
一次完整的数据传输为40bit，高位先出。
数据格式：8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据
+8bit温度整数数据+8bit温度小数数据
+8bit校验和
校验和数据为前四个字节相加。
传感器数据输出的是未编码的二进制数据。数据(湿度、温度、整数、小数)之间
应该分开处理。如果，某次从传感器中读取如下5Byte数据：
byte4 byte3 byte2 byte1 byte0
00101101 00000000 00011100 00000000 01001001
整数 小数 整数 小数 校验和
湿度 温度 校验和
由以上数据就可得到湿度和温度的值，计算方法：
humi (湿度)= byte4 . byte3=45.0 (％RH)
temp (温度)= byte2 . byte1=28.0 ( ℃)
jiaoyan(校验)= byte4+ byte3+ byte2+ byte1=73(=humi+temp)(校验正确)
注意：DHT11一次通讯时间最大3ms，主机连续采样间隔建议不小于100ms。
使用公对公杜邦线直接与树莓派连接：
DHT11的正极（+/VCC）连接4号引脚（5V）；数据脚连接18号引脚（BCM 24）；负极（-/GND）连接20号引脚（GND）。*注意勿将正负极接反，模块会烧毁。
使用Adafruit 读取DHT11 温湿度传感器
- 更新软件包
sudo apt-get update
sudo apt-get install build-essential python-dev
- 从GitHub获取Adafruit库
sudo git clone
https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_DHT.git
- 安装完成后pi文件夹下新增Adafruit_Python_DHT文件夹，进入该文件夹安装该库。
cd Adafruit_Python_DHT
sudo python setup.py install
sudo python3 setup.py install
- 安装完成后进入examples文件夹运行AdfruitDHT.py可以获得结果。
cd examples
Python AdafruitDHT.py 11 24
*后面两个数值11代表使用的是DHT11模块，24代表着所接的GIPO引脚编号（BCM）。
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手头上正好有一个红外蔽障传感器，只为测试简单的接法：BCM＝4 3.3v
#!/usr/bin/python
#-*-coding:utf-8-*-
import time
import RPi.GPIO as GPIO
import os
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO_OUT=4
GPIO.setup(GPIO_OUT,GPIO.IN)
a=1
def warn():
print(a)
time.sleep(0.5)
while True:
if GPIO.input(GPIO_OUT)==0:
warn()
else:
print("i'm OK!!!")
GPIO.cleanup()-----------------------------------------------------------------------------------------------
超声波测距传感器HC-SR04
import RPi.GPIO as GPIO
import time
Trig_Pin=20
Echo_Pin=21
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(Trig_Pin,GPIO.OUT,initial=GPIO.LOW)
GPIO.setup(Echo_Pin,GPIO.IN)
time.sleep(2)
def checkdist():
GPIO.output(Trig_Pin,GPIO.HIGH)
time.sleep(0.00015)
GPIO.output(Trig_Pin,GPIO.LOW)
while not GPIO.input(Echo_Pin):
pass
t1=time.time()
while GPIO.input(Echo_Pin):
pass
t2=time.time()
return (t2-t1)*340*100/2
try:
while True:
print "Distance:%0.2f cm" % checkdist()
time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:
GPIO.cheanup()--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
激光传感器KY-008，写个简单的范例：当超声测距低于20cm时打开激光枪
import RPi.GPIO as GPIO
import time
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
Trig_Pin=20
Echo_Pin=21
JiGuang_Pin=4
GPIO.setup(Trig_Pin,GPIO.OUT,initial=GPIO.LOW)
GPIO.setup(Echo_Pin,GPIO.IN)
GPIO.setup(JiGuang_Pin,GPIO.OUT,initial=GPIO.LOW)
time.sleep(2)
def checkdist():
GPIO.output(Trig_Pin,GPIO.HIGH)
time.sleep(0.00015)
GPIO.output(Trig_Pin,GPIO.LOW)
while not GPIO.input(Echo_Pin):
pass
t1=time.time()
while GPIO.input(Echo_Pin):
pass
t2=time.time()
return (t2-t1)*340*100/2
def open():
GPIO.output(JiGuang_Pin,GPIO.HIGH)
time.sleep(0.5)
GPIO.output(JiGuang_Pin,GPIO.LOW)
time.sleep(0.5)
while True:
d1=checkdist()
print "Distance:%0.2f cm" % d1
time.sleep(1)
if d1<20:open()
GPIO.cheanup()------------------------------------------------------------------------------------------
MQ-2有害气体检测传感器
Python的GPIO库只能接受引脚的高低电平的变化，因此只需要接线三个引脚就好：5V电源，地线，和DO接口，这是一款广泛应用于家庭和工厂的气体泄漏检测装置，适用于液化气、甲烷、丙烷、丁烷、酒精、氢气、烟雾等有害气体的检测。
#! /usr/bin/env python3
# encoding=utf-8
import RPi.GPIO as GPIO # 导入库，并进行别名的设置
import time
CHANNEL=20 # 确定引脚口。按照真实的位置确定
GPIO.setmode(GPIO.BCM) # 选择引脚系统，这里我们选择了BCM，也可以换BOARD
GPIO.setup(CHANNEL,GPIO.IN,pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)
#初始化引脚，将引脚设置为输入下拉电阻，因为在初始化的时候不确定的的引电平，因此这样设置是用来保证精准，（但是也可以不写“pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN”）
# 带有异常处理的主程序
try:
while True: # 执行一个while死循环
status=GPIO.input(CHANNEL) # 检测引脚口的输入高低电平状态
#print(status) # 实时打印此时的电平状态
if status == True: # 如果为高电平，说明MQ-2正常，并打印“OK”
print ( ' 正常 ' )
else: # 如果为低电平，说明MQ-2检测到有害气体，并打印“dangerous”
print ( ' 检测到危险气体 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ' )
time.sleep(0.1) # 睡眠0.1秒，以后再执行while循环
except KeyboardInterrupt: # 异常处理，当检测按下键盘的Ctrl+C，就会退出这个>脚本
GPIO.cleanup() # 清理运行完成后的残余HC-SR501人体感应模块
代码实例：感应到有人，二极管点亮
import RPi.GPIO as GPIO
import time
GPIO.setwarnings(False)
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(13, GPIO.OUT) #hc-sr501-out
GPIO.setup(7, GPIO.IN) #led
while True:
if GPIO.input(7)==1:
nowtime = time.strftime('%m-%d %H:%M:%S',time.localtime(time.time()))
print(nowtime)
print("狼来了！")
GPIO.output(13,GPIO.HIGH)
else:
pass
time.sleep(0.5)
GPIO.output(13,GPIO.LOW)
time.sleep(5)倾斜传感器
#!/usr/bin/env python
import RPi.GPIO as GPIO
TiltPin = 11 #YL-38
Rpin = 12 #led-red
Gpin = 13 #led-gren
def setup():
GPIO.setmode(GPIO.BOARD) # Numbers GPIOs by physical location
GPIO.setup(Gpin, GPIO.OUT) # Set Green Led Pin mode to output
GPIO.setup(Rpin, GPIO.OUT) # Set Red Led Pin mode to output
GPIO.setup(TiltPin, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP) # Set BtnPin's mode is input, and pull up to high level(3.3V)
GPIO.add_event_detect(TiltPin, GPIO.BOTH, callback=detect, bouncetime=200)
def Led(x): #控制双色LED灯闪烁的函数
if x == 0:
GPIO.output(Rpin, 1) #红灯亮
GPIO.output(Gpin, 0) #绿灯灭
if x == 1:
GPIO.output(Rpin, 0)
GPIO.output(Gpin, 1)
def Print(x): #打印按键是否倾斜的提示消息
if x == 0:
print ' *************'
print ' * Tilt! *'
print ' *************'
def detect(chn):
Led(GPIO.input(TiltPin)) #控制双色LED灯闪烁
Print(GPIO.input(TiltPin)) #打印按键是否倾斜的提示消息
def loop():
while True:
pass
def destroy():
GPIO.output(Gpin, GPIO.LOW) # Green led off
GPIO.output(Rpin, GPIO.LOW) # Red led off
GPIO.cleanup() # Release resource
if __name__ == '__main__': # Program start from here
setup()
try:
loop()
except KeyboardInterrupt: # When 'Ctrl+C' is pressed, the child program destroy() will be executed.
destroy()
雨滴传感器（数字信号）
import RPi.GPIO as GPIO
import time
GPIO.setmod(GPIO.BCM)
GPIO.setup(4,GPIO.IN)
while True:
if GPIO.input(4):
print("no rain")
else:
print("rain")
time.sleep(1)土壤湿度检测传感器
获取湿度信息的方式（2种可同时使用）：
从传感器的D0引脚：土壤湿度大于某个阈值，则D0输出0，否则输出1
从传感器的A0引脚：获取到模拟量，更加精确。土壤湿度越大，获取的模拟量值越大。
树莓派使用D0
#!/usr/bin/python
#coding=utf-8
import RPi.GPIO as GPIO
import time
#针脚
channel = 21
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
#定义针脚为input口
GPIO.setup(channel, GPIO.IN)
#回调函数
def callback(channel):
if GPIO.input(channel):
print ('土壤有点干')
else:
print ('土壤太湿了')
#添加简单事件
GPIO.add_event_detect(channel, GPIO.BOTH, bouncetime=200)
#添加时间触发的回调函数
GPIO.add_event_callback(channel, callback)
#保持主进程不退出
while True:
time.sleep(0.1)
ESP32单片机micropython：数字量输出
from machine import Pin
import time
tr=23
g23 = Pin(tr, Pin.IN) #土壤23信号
def callback(tr):
if g23.value()==1:
print('太干了')
else:
print('太湿了')
while 1:
time.sleep(1)
callback(tr)ESP32单片机micropython：模拟量输出
扩展：
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有多种方式将GPIO的输入导入到程序中，polling( 轮询 )式 和 interrupt( 中断 )式( edge detection 边缘检测 )，“轮询”式如果程序在错误的时间读取值，可能会错过输入。我们这里采用中断式。
如果您没有将输入引脚连接到任何东西，它将“浮动”。换句话说，读取的值是未定义的，因为它没有连接到任何东西，直到你按下按钮或开关。它可能会由于接收电源干扰而改变很大的值。
为了解决这个问题，我们使用一个向上拉或向下拉电阻器。这样，就可以设置输入的默认值。可以使用硬件或者软件实现上下拉电阻。在硬件方式中，常常在输入通道与3.3V（上拉）或0V（下拉）之间使用10K电阻。GPIO模块允许您在编程中这样配置：
GPIO.setup(channel, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
# or
GPIO.setup(channel, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)
我们很多时候并不关心电平值, 而关心电平从低到高，或从高到低的变化(如编码器测速/按键按下弹开等), 为避免主程序忙于其它事情错过引脚的电平改变, 有两种方式:
wait_for_edge() 函数
event_detected() 函数
wait_for_edge（）函数是为了阻止程序的执行，直到检测到边缘为止。换句话说，等待按钮按下的示例可以改写成：
GPIO.wait_for_edge(channel, GPIO.RISING)
注意检测的边缘参数有 GPIO.RISING， GPIO.FALLING ， GPIO.BOTH (上升沿, 下降沿 或 升降沿)， 这样用几乎不占用CPU，如果你只希望在确定的时间段内查询，可以使用 timeout 参数:
# wait for up to 5 seconds for a rising edge (timeout is in milliseconds)
channel = GPIO.wait_for_edge(channel, GPIO_RISING, timeout=5000)
if channel is None:
print('Timeout occurred')
else:
print('Edge detected on channel', channel)
event_detected()函数被设计用来与其他事物一起在循环中使用， 不同于polling轮询， 它不会在CPU忙于处理其他事物时错过输入状态的变化。 这使得使用Pygame 或 PyQt 时非常有用，因为其中有一个主循环监听和及时响应GUI事件的基础。
只要检测到指定参数的边缘事件(上升沿, 下降沿 或 升降沿)发生时，调用GPIO.event_detected(channel)的值就为"ture"(真)。
#Note that you can detect events for GPIO.RISING, GPIO.FALLING or GPIO.BOTH.
GPIO.add_event_detect(channel, GPIO.RISING) # add rising edge detection on a channel
do_something()
if GPIO.event_detected(channel):
print('Button pressed')
不过需要自己新建一个线程去循环检测event_detected()的值，还算是比较麻烦的。
可采用另一种办法轻松检测状态，这种方式是直接传入一个回调函数：GPIO通过在add_event_detect()函数中添加callback参数，RPI.GPIO为回调函数运行第二个线程。这意味着回调函数可以与主程序同时运行，以立即响应边缘。
例如:
def my_callback(channel):
print('This is a edge event callback function!')
print('Edge detected on channel %s'%channel)
print('This is run in a different thread to your main program')
GPIO.add_event_detect(channel, GPIO.RISING, callback=my_callback)
# 这里添加了回调函数callback这个参数，就不需要GPIO.event_detected(channel)函数了
如果你想要不止一个回调函数:
def my_callback_one(channel):
print('Callback one')
def my_callback_two(channel):
print('Callback two')
GPIO.add_event_detect(channel, GPIO.RISING)
GPIO.add_event_callback(channel, my_callback_one)
GPIO.add_event_callback(channel, my_callback_two)
请注意，在这种情况下，回调函数是按顺序运行的，而不是并发的。这是因为只有一个线程用于回调，其中每个回调都按照它们被定义的顺序运行。
由于存在开关抖动(用示波器可以看到)，每次按下开关会调用多次回调函数，这不是我们希望的，有两种方式处理开关抖动：
①在开关两个引脚之间添加一个0.1uF的电容
②软件消抖
③二者结合使用
使用软件消抖时, 给回调函数添加一个弹跳时间的参数( bouncetime= ), 弹跳时间(参照单片机可以为10~20ms)在ms级别, 下面的程序用200ms来消抖:
# add rising edge detection on a channel, ignoring further edges for 200ms for switch bounce handling
GPIO.add_event_detect(channel, GPIO.RISING, callback=my_callback, bouncetime=200)
由于某些原因， 你的程序可能不希望用边缘检测了，可以停止它们：
GPIO.remove_event_detect(channel)更多推荐
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