Python开关灯|极客教程

Python开关灯

在现代社会中，电灯已经成为人们生活中不可或缺的用品。而通过编程控制开关灯，不仅方便了人们的生活，还体现了现代科技的魅力。本文将讨论如何使用Python编程语言来实现开关灯的功能。

1. 准备工作

在进行Python开关灯编程之前，我们需要准备一些硬件设备：

Raspberry Pi 或者 Arduino 开发板
一根连接开发板和灯泡的电线
一个电灯泡
一个继电器模块（可选，用于控制交流电的开关）

确保硬件设备连接正确，并且可以正常工作。

2. 使用GPIO控制灯

GPIO（General Purpose Input/Output）是一种通用的硬件引脚，可以通过编程控制其输入和输出。在Raspberry Pi或者Arduino开发板上，都有GPIO接口，可以通过编程来控制灯的开关。

Raspberry Pi

在Raspberry Pi上，我们可以使用RPi.GPIO库来控制GPIO。首先，我们需要安装RPi.GPIO库：

pip install RPi.GPIO

然后，我们可以编写Python代码来控制灯的开关：

import RPi.GPIO as GPIO
import time

# 设置GPIO模式为BCM
GPIO.setmode(GPIO.BCM)

# 设置GPIO引脚
led_pin = 18
GPIO.setup(led_pin, GPIO.OUT)

# 开灯
print("Turn on the light")
GPIO.output(led_pin, GPIO.HIGH)
time.sleep(1)

# 关灯
print("Turn off the light")
GPIO.output(led_pin, GPIO.LOW)

# 清理GPIO引脚
GPIO.cleanup()

上面的代码首先导入RPi.GPIO库，并设置GPIO模式为BCM。然后，设置一个GPIO引脚为输出模式，控制灯的亮灭。代码中使用GPIO.HIGH和GPIO.LOW来控制GPIO引脚的输出电压，从而控制灯的开关状态。

Arduino

在Arduino上，我们可以使用pyserial库和Firmata协议来控制GPIO。首先，在Arduino上上传StandardFirmata程序：

#include <Arduino.h>
#include <Firmata.h>

void setup() {
  Firmata.setFirmwareVersion(0, 1);
  Firmata.attach(ANALOG_MESSAGE, analogWriteCallback);
  Firmata.begin(57600);
}

void loop() {
  Firmata.processInput();
}

void analogWriteCallback(byte pin, int value) {
  if (pin < 14) {
    analogWrite(pin, value);
  }
}

然后，我们可以编写Python代码来控制Arduino的GPIO：

import serial
import time

ser = serial.Serial('COM3', 57600)

def write_analog(pin, value):
    command = bytearray([0xE0 | (pin & 0x0F), value & 0x7F, (value >> 7) & 0x7F])
    ser.write(command)

# 开灯
print("Turn on the light")
write_analog(9, 255)
time.sleep(1)

# 关灯
print("Turn off the light")
write_analog(9, 0)

ser.close()

上面的代码通过串口通信与Arduino进行通信，控制其GPIO的输出电压来控制灯的亮灭。

3. 使用继电器控制交流电灯

在现实生活中，我们通常使用的是交流电灯，而交流电的电压较高，无法直接通过GPIO控制。这时，我们可以使用继电器模块来控制交流电的开关。

Raspberry Pi

使用继电器控制交流电灯的原理与直流电灯类似，只是需要连接继电器模块。下面是一个示例代码：

import RPi.GPIO as GPIO
import time

# 设置GPIO模式为BCM
GPIO.setmode(GPIO.BCM)

# 设置GPIO引脚
relay_pin = 26
GPIO.setup(relay_pin, GPIO.OUT)

# 开灯
print("Turn on the light")
GPIO.output(relay_pin, GPIO.HIGH)
time.sleep(1)

# 关灯
print("Turn off the light")
GPIO.output(relay_pin, GPIO.LOW)

# 清理GPIO引脚
GPIO.cleanup()

Arduino

使用Arduino控制继电器模块也是相似的，只需连接正确的引脚并发送开关信号即可。示例代码如下：

import serial
import time

ser = serial.Serial('COM3', 57600)

def write_digital(pin, value):
    command = bytearray([0x90 | (pin & 0x0F), value])
    ser.write(command)

# 开灯
print("Turn on the light")
write_digital(9, 1)
time.sleep(1)

# 关灯
print("Turn off the light")
write_digital(9, 0)

ser.close()