树莓派基础实验15：电位器传感器实验
一、介绍
电位器（Potentiometer）是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件。电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成。当电刷沿电阻体移动时，在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。
电位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用。后者可视作一可变电阻器，由于它在电路中的作用是获得与输入电压(外加电压)成一定关系的输出电压，因此称之为电位器。
二、组件
★Raspberry Pi主板*1
★树莓派电源*1
★40P软排线*1
★PCF8591模数转换器模块*1
★电位器传感器模块*1
★双色LED灯模块*1
★双色LED模块*1
★面包板*1
★跳线若干
三、实验原理
电位器传感器
电位器模块原理图
在本实验中，PCF8591用于读取电位计的模拟值，并将值的大小转化成相应大小的模拟电压值，输出到LED，来控制LED的亮度，就好像用旋钮控制台灯亮度一样。
将电位器的引脚SIG（OUT）连接到PCF8591的引脚AIN0。将双色LED的引脚R或引脚G连接到PCF8591的引脚AOUT。旋转电位器旋钮，观察LED的亮度变化。
四、实验步骤
第1步：连接电路。
| 树莓派 | T型转接板 | PCF8591模块 |
|---|---|---|
| SDA | SDA | SDA |
| SCL | SCL | SCL |
| 5V | 5V | VCC |
| GND | GND | GND |
| 电位器模块 | T型转接板 | PCF8591模块 |
|---|---|---|
| SIG（OUT） | * | AIN0 |
| VCC | 5V | VCC |
| GND | GND | GND |
| 双色LED模块 | T型转接板 | PCF8591模块 |
|---|---|---|
| R | * | AOUT |
| G | * | * |
| GND | GND | GND |
电位器传感器实验电路图
第2步：PCF8591模块采用的是I2C（IIC）总线进行通信的，但是在树莓派的镜像中默认是关闭的，在使用该传感器的时候，我们必须首先允许IIC总线通信。
打开I2C总线通信
第3步：开始编程。这里先编写一个PCF8591.py库文件，后面再编写一个python程序引入这个库文件。
PCF8591.py库文件就是PCF8591模块的程序，单独编写是为了便于重用。在这个脚本中，我们使用了一个放大器用于模拟输入和一个LED灯用于模拟输出，模拟输入不能超过3.3V！
PCF8591的详细内容请查看树莓派基础实验12：PCF8591模数转换器实验。
#!/usr/bin/env python
#------------------------------------------------------
#
# 您可以使用下面语句将此脚本导入另一个脚本：
# “import PCF8591 as ADC”
#
# ADC.Setup(Address) # 查询PCF8591的地址：“sudo i2cdetect -y -1”
# ADC.read(channal) # Channal范围从0到3
# ADC.write(Value) # Value范围从0到255
#
#------------------------------------------------------
#SMBus (System Management Bus,系统管理总线)
import smbus #在程序中导入“smbus”模块
import time
# for RPI version 1, use "bus = smbus.SMBus(1)"
# 0 代表 /dev/i2c-0， 1 代表 /dev/i2c-1 ,具体看使用的树莓派那个I2C来决定
bus = smbus.SMBus(1) #创建一个smbus实例
#在树莓派上查询PCF8591的地址：“sudo i2cdetect -y -1”
def setup(Addr):
global address
address = Addr
def read(chn): #channel
if chn == 0:
bus.write_byte(address,0x40)
if chn == 1:
bus.write_byte(address,0x41)
if chn == 2:
bus.write_byte(address,0x42)
if chn == 3:
bus.write_byte(address,0x43)
bus.read_byte(address) # dummy read to start conversion
return bus.read_byte(address)
def write(val):
temp = val # 将字符串值移动到temp
temp = int(temp) # 将字符串改为整数类型
# print temp to see on terminal else comment out
bus.write_byte_data(address, 0x40, temp)
if __name__ == "__main__":
setup(0x48)
while True:
print 'AIN0 = ', read(0)
print 'AIN1 = ', read(1)
tmp = read(0)
tmp = tmp*(255-125)/255+125 # 125以下LED不会亮，所以将“0-255”转换为“125-255”
write(tmp)
# time.sleep(0.3)
第4步：编写电位器控制程序。转动电位器的轴，你可以看到屏幕上打印的值从0（最小）变为255（最大）。LED灯由灭逐渐变亮。
#!/usr/bin/env python
import PCF8591 as ADC
import RPi.GPIO as GPIO
import time
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
def setup():
ADC.setup(0x48)
def loop():
status = 1
while True:
print 'Value:', ADC.read(0)
#读取AIN0通道上模拟信号转化成数字信号的值，范围是0~255
Value = ADC.read(0)
outvalue = map(Value,0,255,120,255)
ADC.write(outvalue)
#为AOUT模拟输出写入数字信号值（范围0~255），会转化为相应的模拟输出
time.sleep(0.2)
def destory():
ADC.write(0)
def map(x,in_min,in_max,out_min,out_max):
#将范围是0~255的输入值转化成范围120~255的输出值
#因为值在125以下电压不够，LED就已经不会亮了，这样转化了能提高控制LED亮灭的精度
return (x-in_min) * (out_max-out_min) / (in_max - in_min) +out_min
if __name__ == '__main__':
try:
setup()
loop()
except KeyboardInterrupt:
destory()
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