第1步：材料：

1 Raspberry Pi 3;

1 Arduino Mega 2560;

1個帶10個繼電器12 V的繼電器護(hù)罩;

10盞白熾燈127 V;

1個測力計自行車;

1電機(jī)（發(fā)電機(jī)）12 V;

電阻器（1x1kΩ，2x10kΩ）;

1電解電容10μF;

1齊納二極管5.3 V;

1.5毫米電纜（紅色，黑色，棕色）;

1支持10盞燈的MDF塔。

步驟2：系統(tǒng)框圖：

步驟3：系統(tǒng)操作：

該系統(tǒng)基于電動自行車騎行時產(chǎn)生的動能的轉(zhuǎn)換，該電能負(fù)責(zé)啟動將打開燈的繼電器。

發(fā)生器產(chǎn)生的電壓由Arduino的模擬引腳讀取，并通過RX-TX發(fā)送到Raspberry Pi。繼電器的激活與產(chǎn)生的電壓成正比 - 電壓越高，觸發(fā)的繼電器就越多，燈就會點亮。

步驟4：力學(xué)方面

為了將直流發(fā)電機(jī)機(jī)械地連接到自行車上，皮帶系統(tǒng)必須由普通自行車上使用的系統(tǒng)（由表冠，鏈條和小齒輪組成）代替。將金屬板焊接到自行車車架上，以便可以通過螺釘固定發(fā)動機(jī)。之后，將小齒輪焊接到發(fā)電機(jī)軸上，以便可以放置鏈條，將踏板系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)互連。

步驟5：電壓讀數(shù)：

要使用Arduino讀取發(fā)電機(jī)的電壓，需要將電機(jī)的正極連接到控制器的A0引腳，將負(fù)極連接到GND - 以避免發(fā)電機(jī)的最大電壓大于在控制器和發(fā)生器之間構(gòu)建了5 V的Arduino引腳，一個使用10μF電容的電壓濾波器，一個1kΩ的電阻和一個5.3 V的齊納二極管。 Arduino中加載的固件非常簡單，僅包括讀取模擬端口，將讀取的值乘以常數(shù)0.0048828125（5/1024，即Arduino的GPIO電壓除以其模擬端口的位數(shù)）并發(fā)送變量到串行 - 代碼將在文章中提供。

在Raspberry Pi中啟用RX-TX通信的過程有點復(fù)雜，您必須按照鏈接中描述的過程進(jìn)行操作。簡而言之，您需要編輯名為“inittab”的文件 - 位于“/etc/inittab” - ，注釋行“T0：23：respawn：/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100”（如果文件不是在Raspberry的操作系統(tǒng)中創(chuàng)建，您必須輸入命令：“sudo leafpad/boot/config.txt”并將“enable_uart = 1”行附加到文件末尾。完成此操作后，必須重新打開LX終端并使用命令“sudo systemctl stop serial-getty@ttyS0.service”和“sudo systemctl disable serial-getty@ttyS0.service”禁用Serial。之后你必須執(zhí)行命令“sudo leafpad/boot/cmdline.txt”，刪除“console = serial0，115200”行，保存文件并重啟設(shè)備。為了能夠進(jìn)行RX-TX通信，必須使用命令“sudo apt-get install -f python-serial”在Raspberry Pi上安裝串行庫，并通過插入“import serial”行將庫導(dǎo)入代碼中，通過插入行“ser = serial.Serial（”/dev/ttyS0“，9600）”來初始化串行，并使用命令“ser.readline（）”讀取Arduino發(fā)送的電壓 - 使用的完整代碼Raspberry中的內(nèi)容將在本文末尾提供。

按照上述步驟，讀取和發(fā)送電壓步驟完成。

步驟6：Arduino編程：

如前所述，負(fù)責(zé)讀取循環(huán)時產(chǎn)生的電壓的代碼非常簡單。

首先，有必要選擇A0引腳作為負(fù)責(zé)讀取電壓。

在“void setup（）”功能中，需要通過“pinMode（sensor，INPUT）”命令將引腳A0設(shè)置為INPUT并選擇串口傳輸離子速度使用“Serial.begin（9600）”命令。

在“void loop（）”中，“Serial.flush（）”函數(shù)用于在每次終止發(fā)送時清除緩沖區(qū)信息通過串口;電壓讀數(shù)由“analogRead（sensor）”函數(shù)執(zhí)行 - 記住有必要將模擬端口讀取的值轉(zhuǎn)換為Volts - 文章“讀取電壓”部分中引用的過程。

另外，在“void loop（）”函數(shù)中，有必要將變量x從float轉(zhuǎn)換為string，因為這是通過RX-TX發(fā)送變量的唯一方法。循環(huán)函數(shù)的最后一步是在串行端口中打印字符串，以便將其發(fā)送到Raspberry - 為此，您必須使用“Serial.println（y）”函數(shù)。 “delay（100）”行僅添加到代碼中，以便以100 ms的間隔發(fā)送變量 - 如果不遵守此時間，將發(fā)生串行過載，從而在程序中生成可能的崩潰。

voltage_read.ino

float sensor = A0;

void setup （）{

pinMode （sensor，INPUT）;

Serial。 begin （ 9600 ）;

}

void loop （）{

Serial。 flush （）;

float x = analogRead （傳感器）* 0.0048828125 * 16.67 ;

字符串y = ” “ ;

y + = x;

Serial。 println （y）;

delay （ 100 》;

}

查看由GitHub托管的rawvoltage_read.ino

第7步：Raspberry Pi 3編程：

lamps_bike.py

import os ＃導(dǎo)入操作系統(tǒng)庫（用于在必要時清除屏幕）

import RPi。 GPIO as gpio ＃導(dǎo)入庫用于控制Raspnerry的GPIO

導(dǎo)入串行 ＃導(dǎo)入庫負(fù)責(zé)串行通信

import 時間 ＃導(dǎo)入庫，可以使用延遲功能

導(dǎo)入子進(jìn)程 ＃導(dǎo)入庫負(fù)責(zé)播放歌曲

＃ start serial

ser = serial.Serial（ “/dev/ttyS0 “ ， 9600 ） ＃定義設(shè)備名稱和波特率

＃ clear screen

clear = lambda ：os.system（ ‘ clear ’ ）

＃設(shè)置引腳用于繼電器控制

gpio.setmode（gpio。 BOARD ）

gpio.setup（ 11 ，gpio。 OUT ） ＃燈10

gpio .setup（ 12 ，gpio。 OUT ） ＃指示燈9

gpio.setup（ 13 ，gpio。 OUT ） ＃指示燈8

gpio.setup（ 15 ，gpio。 OUT ） ＃燈7

gpio。設(shè)置（ 16 ，gpio。 OUT ） ＃指示燈6

gpio.setup（ 18 ，gpio。 OUT ） ＃指示燈5

gpio.setup （ 19 ，gpio。 OUT ） ＃指示燈4

gpio.setup（ 21 ，gpio。 OUT ） ＃燈3

gpio.setup（ 22 ，gpio。 OUT ） ＃指示燈2

gpio.setup（ 23 ，gpio。 OUT ） ＃燈1

＃開始記錄

name = ［ “無”］ * 10

電壓 = ［ 0.00 ］ * 10

＃讀取記錄文件

f = 打開（ ‘記錄’ ， ‘ r ’ ）

i 范圍（ 10 ）： ＃列表中出現(xiàn)10個最佳分?jǐn)?shù)

name ［i］ = f.readline（）

name ［i］ = name ［i］ ［： len （name ［i］） - 1 ］

voltage ［ i］ = f.readline（）

電壓［i］ = 浮動（電壓［i］ ［： len （電壓［i］） - 1 ］）

f.close（）

clear（）

＃設(shè)置最大電壓

max = 50.00

＃關(guān)燈

for i in 范圍（ 11 ， 24 ， 1 ）：

if i ！= 14 和 i ！= 17 和 i ！= 20 ：

gpio.output（i，gpio。 HIGH ） ＃設(shè)置為HIGH，繼電器關(guān)閉

＃ start

while True ：

＃初始屏幕

print ”記錄： n “

i 范圍（ 10 ）：

print name ［i］ ， “：” ，電壓［I］， “ V ”

current_name = raw_input （ “將您的名字寫下來開始：” ）

clear（）

＃更改最大值

if current_name == “ max ” ：

max = 輸入（ ”寫下最大電壓：（ 2位小數(shù)）“ ）

clear（）

else ：

＃啟動警告

for i in 范圍（ 11 ， 24 ， 1 ）： ＃循環(huán)在PIN 11中啟動并在PIN 24中停止

if i ！= 14 和 i ！= 17 和 i ！= 20 ： ＃ PIN 14和20是GND引腳，20是3.3 V引腳

gpio.output（i， gpio。低） ＃打開燈

time.sleep（ 0.5 ）

k = 10

for i in 范圍（ 23 ， 10 ， - 1 ）：

clear（）

if i ！= 14 和 i ！= 17 和 i ！= 20 ：

subprocess.Popen （［ 的 aplay 的 ， 的音像/的 + STR （k）的 + 的的.wav 的 ］）

時間。睡眠（ 0.03 ）

clear（）

打印 “準(zhǔn)備《！跨度》 n ” ，k

時間。睡眠（ 1 ）

k - = 1

gpio.output（i，gpio。 HIGH ） ＃關(guān)燈（逐個）

subprocess.Popen（ ［ 的 aplay 的 ， 的音像/go.wav 的 ］） ＃播放開始音樂

time.sleep（ 0.03 ）

clear（）

打印 ” GO！“

time.sleep（ 1 ）

clear（）

＃電壓讀數(shù)

current_voltage = 0.00

voltage1 = 0.00

i 范圍（ 200 ）：

ser.flushInput（）

previous = voltage1

voltage1 = float （ser.readline（）） ＃收集由RX-TX傳輸?shù)腁rduino數(shù)據(jù)

clear（）

打印 voltage1， ” V “

if voltage1 》 current_voltage：

current_voltage = voltage1

＃取決于產(chǎn)生的電壓，更多燈點亮。

如果 voltage1 《 max / 10 ：

for i 范圍（ 11 ， 24 ， 1 ）：

if i ！= 14 和 i ！= 17 和 i ！= 20 ：

gpio.output（i，gpio。 HIGH ）

如果 voltage1 》 = max / 10 ：

gpio.output（ 11 ，gpio。 LOW ）

i 范圍（ 12 ， 24 ， 1 ）：

if i ！= 14 和 i ！= 17 和 i ！= 20 ：

gpio.output（i，gpio。 HIGH ）

if voltage1 》 = 2 * 最大 / 10 ：

《 范圍（ 11 ， 13 ， 1 ）：

gpio。輸出（i，gpio。低）

for i 范圍（ 13 ， 24 ， 1 ）：

如果 i ！= 14 和 i ！= 17 和 i ！= 20 ：

gpio.output（i，gpio。 HIGH ）

如果 voltage1 》 = 3 * max / 10 ：

i 范圍（ 11 ， 14 ， 1 ）：

gpio.output（i，gpio。 LOW ）

i 范圍（ 15 ， 24 ， 1 ）：

如果 i ！= 17 和 i ！= 20 ：

gpio.output（i，gpio。 HIGH ）

if voltage1 》 = 4 * max / 10 ：

for i in 范圍 （ 11 ， 16 ， 1 ）：

if i ！= 14 ：

gpio.output（i，gpio。 LOW ）

for i 范圍（ 16 ， 24 ， 1 ）：

if i ！= 17 和 i ！= 20 ：

gpio.output（i，gpio。 HIGH ）

if voltage1 》 = 5 * max / 10 ：

范圍 span》 11 ， 17 ， 1 ）：

如果 i ！= 14 ：

gpio.output（i，gpio。 LOW ）

for i 范圍（ 18 ， 24 ， 1 ）：

如果 i ！= 20 ：

gpio.output（i，gpio。 HIGH ）

如果 voltage1 》 = 6 * max / 10 ：

for i 范圍（ 11 ， 19 ， 1 ）：

if i ！= 14 和 i ！= 17 ：

gpio.output（i，gpio。 LOW ）

i 范圍（ 19 ， 24 ， 1 ）：

如果 i ！= 20 ：

gpio.output（i，gpio。 HIGH ）

if voltage1 》 = 7 * 最大 / 10 ：

for i in 范圍（ 11 ， 20 ， 1 ）：

if i ！= 14 和 i ！= 17 ：
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