1、模块 D电路搭建与应用工作任务1. 请根据系统的相关说明，选择所需要的控制模块和元器件，在提供的图纸上画出系统的模块接线图。2. 根据画出系统的模块接线图，搭建系统。3. 编写程序，调试系统相关的模块，将程序烧写到主机模块，实现系统的电路功能。子任务 1电子时钟系统一、电子时钟系统的相关说明系统整体框架如图 4-1-1 所示：图 4-1-1 系统整体框架1. 按键部分使用按键模块（KEY）中的独立按键作为输入；KEY1 作为设置键，KEY2 作为调整键；2. 显示部分显示部分是使用OLED 模块来显示的，用来显示时间及其他信息。二、电子时钟系统程序编写要求（一）系统初始化按主机模块上的复位键（
2、RST）或者主机模块重新上电，要求OLED 屏幕第二行居中显示“RTC CLOCK”，如图 4-1-2 界面。19图 4-1-2 显示初始化显示图 4-1-3 时间显示界面（二）系统设置及要求1.初始化完成后，过 3S 钟后系统进入时间显示界面，如图4-1-3 所示。第一行内容居中显示“RTC CLOCK”，第二行内容居中显示年月日，要求初始年月日与显示格式为 2021-10-10，第三行居中显示时间，要求初始时间与显示格式为 00:00:00；第四行居中显示星期几，要求初始星期显示“Mon”，星期一至星期日分别用“Mon”，“Tue”, “Wed”,“Thu”,“Fri”,“Sat”,“Su
3、n”来表示；进入时间显示界面后，时间开始正常走时。三、系统功能1. 当按下“KEY1”键之后，表示年份的数字（图D-3 中的 2021）开始闪烁，进入时间设置时间界面，此时按一下“KEY2”键，年份加1，再按一下“KEY2”键，年份再加1；如此重复，当年份数字加到 2030 时需要将年份数字变为 2020；2. 调整到正确的年份之后，当再按下“KEY1”键，则切换到月份闪烁，年份停止闪烁； 此时按一下“KEY2”键，月份加1，再按一下“KEY2”键，月份再加1；如此重复，月份的调整范围为 01-12；3. 调整到正确的月份之后，当再按下“KEY1”键，则切换到日期闪烁，月份停止闪烁； 此时按一
4、下“KEY2”键，日期份加1，再按一下“KEY2”键，日期再加1；如此重复，日期的调整范围为 01-31；4. 时间和星期的设置流程同步骤 2-4；按小时，分钟，星期的顺序依次调整；小时的设置范围：00-23；分钟设置的范围：00-59；星期的设置按“Mon”，“Tue”,“Wed”,“Thu”, “Fri”,“Sat”,“Sun”依次显示；5. 当“KEY1”按键和“KEY2”按键同时没有按超过 10S；则返回时间显示界面；时间正常走时。子任务 2音调发生器一、音调发生器的相关说明系统整体框架如图 4-2-1 所示：图 4-2-1 系统整体框架使用蜂鸣器模块（beep）产生不同的音调；二、音
5、调发生器的程序编写要求按主机模块上的复位键（RST）或者主机模块重新上电，要求蜂鸣器发出音调参数 528，音量参数 0.35 的声音，持续 5s；三、电路功能在 5s 时间过后，要求蜂鸣器发出 7 种不同的音调，每种音调发出的声音持续2s；第7 种音调发出等待 2s 后，返回继续发出第一种音调；如此重复；要求的音调和音量参数分别为:音调参数：528,587,659,698,784,880,988；音量参数：0.35,0.30,0.25,0.20,0.15,0.10,0.05子任务 3土壤湿度检测系统一、土壤湿度检测系统的相关说明系统整体框架如图 4-3-1 所示：图 4-3-1 系统整体框架1
6、. 土壤湿度传感器通过读取土壤湿度传感器的AD 值来测量土壤的湿度。2. 显示部分显示部分是使用OLED 模块来显示的，用来显示时间及其他信息。二、土壤湿度检测系统的制作要求（一）系统初始化按主机模块上的复位键（RST）或者主机模块重新上电，要求OLED 屏幕第二行居中显示“SOIL”，第三行居中显示“moisture”，如图 4-3-2 界面。图 4-3-2 显示初始化显示图 4-3-3 土壤湿度检测界面（二）系统设置及要求初始化完成后，过 3S 钟后系统进入土壤湿度检测界面，如图4-3-3 所示。第一行内容居中显示“moisture”，第二行内容居中显示 AD 采集的数值；要求检测数值范围
7、 0-4095；第三行显示的内容为：当检测数值范围在 0-1023 时，显示“Dry!”, 当数值范围在1024-2048 时，显示“Nomal”，当数值范围在 2048-4095 时，显示“To much”。子任务 4简易安防系统一简易安防系统的相关说明系统整体框架如图 4-4-1 所示：图 4-4-1 系统整体框架1. 人体感应传感器通过读取人体感应传感器（PIR）的数据来判断是否有人进入。2. 蜂鸣器模块蜂鸣器模块用来实现发声报警功能。二、简易安防系统提供能1. 当人体感应传感器模块（PIR）检测不到人体时，蜂鸣器不叫；2. 当人体感应传感器模块（PIR）初次检测到人体时，蜂鸣器以 50
8、0HZ 的频率叫；3. 当人体感应传感器模块（PIR）在两次间隔 10S 内再次检测到人体时，蜂鸣器以 700HZ的频率叫；4. 当人体感应传感器模块（PIR）在两次间隔 20S 后没有检测到人体时，蜂鸣器停止叫。子任务 5电机驱动系统一电机驱动系统的相关说明系统整体框架如图 4-5-1 所示：图 4-5-1 系统整体框架1. 按键模块使用按键模块（KEY）中的独立按键作为输入；KEY1 作为速度增加减少键，KEY2 作为旋转方向设置键；2. 电机驱动部分电机驱动部分是采用电机驱动模块（TB6612）和直流电机，通过按键设置，可以达到电机调速的目的二、电机驱动系统功能（一）系统初始化按主机模块
9、上的复位键（RST）或者主机模块重新上电，要求直流电机不转；（二）系统功能1. 当每按一下“KEY1”键之后，电机正转，速度按 20%转速增加，一直增加到转速为100%；2. 当转速达到 100%时；每按一下“KEY1”键之后，电机正转，速度按 20%转速减少， 一直减少到转速为 0；3. 每按一下“KEY1”键之后，按照步骤（1）（2）方式循环执行；4. 当每按一下“KEY2”键之后，电机运行方向切换，如果当前为正转，按下“KEY2” 键之后，则电机反转，如果当前为反转，按下“KEY2”键之后，则电机正转；5. 约定电机输出轴正对自己方向时，顺时针旋转时为正转。子任务 6光控多彩灯一、光控多
10、彩灯的相关说明 系统整体框架如图 4-6-所示：图 4-6-1 系统整体框架1. 光敏传感器模块通过光敏传感器模块（light sensor）的数据读取，可以知道环境的明暗程度；2. RGB 彩灯模块RGB 彩灯模块（WS2812）可以显示多种不同颜色； 二、光控多彩灯功能1. 读取光敏传感器的数值，使其可以控制RGB 彩灯模块；2. 当光敏传感器读取的数值大于 1024 时，RGB 彩灯模块U1-U4 依次逐个亮红色，当 U4 点亮之后，继续从U1-U4 依次逐个亮红色；3. 当光敏传感器读取的数值小于 1024 时，RGB 彩灯模块U1-U4 依次逐个亮蓝色，当 U4 点亮之后，继续从U1
11、-U4 依次逐个亮蓝色。子任务 7远程数据采集系统一、远程数据采集系统的相关说明系统整体框架如图 4-7-1 所示：图 4-7-1 系统整体框架1. 温湿度模块通过温湿度模块（DHT11）的数据读取，可以知道环境的温度和湿度；2. 气压传感器通过气压传感器（bmp280）的数据读取，可以知道环境的气压；3. AI 主机模块通过串口读取远程的数据，并显示在显示屏上；4. ESP32 主机模块读取传感器的数据，通过串口发送数据到远程主机上显示； 二、远程数据采集程序编写要求显示屏显示内容“Data”，“Acquisition”，“System”，要求分别显示三在行居中的位置，字体红色，字体大小设置
12、为scale= 2；如图 4-7-2 所示界面。图 4-7-2显示初始化显示图 4-7-3 数据显示界面2.初始化完成后，过 5S 钟后系统进入数据显示界面，如图 D-3 所示。图中的数值为其中某次所采集的数据；第一行内容居中显示“Data Display”，要求红色字体（color=(255,0,0)），字体大小设置为 scale= 2；第二行内容靠左边显示“Humidity：AA%”，要求红色字体（color=(255,0,0)），字体大小设置为 scale= 2；其中AA 为实际采集的湿度数据，实时变化，保持2 位整数显示；% 为湿度单位；第三行内容靠左边显示“Temperature：B
13、B.XXc”，要求红色字体（color=(255,0,0)），字体大小设置为scale= 2；其中BB.XX 为实际采集的温度数据，实时变化，保持2 位小数显示；用 c 表示为温度单位；第四行内容靠左边显示“Pressure：AAAAAAPa”，要求红色字体（color=(255,0,0)），字体大小设置为scale= 2；其中AAAAAA 为实际采集的大气压数据，实时变化；用Pa 表示为气压单位。子任务 8二维码识别分拣系统一、二维码识别分拣系统的相关说明系统整体框架如图 4-8-1 所示：图 4-8-1 系统整体框架1. 舵机模块通过控制舵机旋转不同角度，来模拟物料分拣；舵机上需要安装舵机
14、摇臂；用舵机摇臂来模拟指示物料分拣；舵机摇臂选择单端摇臂；如图D-2 所示：2. AI 主机模块通过读取 AI 主机模块上摄像头采集的数据，经过处理，达到识别二维码的目的； 二、二维码识别分拣系统程序编写要求（一）初始化1. 舵机要求在起始位置，当舵机摇臂位置如图D-2 示意图所示时，正好在起始位置90； 表示当前没有检测到二维码；2. 主机模块开机或按复位按键后立即进入二维码识别界面；图 4-8-2舵机示意图图 4-8-3 舵机位置图图 4-8-4 舵机位置图（二）系统设置及要求1. 初始化完成后，主机模块摄像头没有识别到二维码，舵机转回起始位置，如图 4-8-2 所示；2. 当主机模块摄像
15、头识别到二维码物料1 上的二维码，则舵机转到 0 位置，如图 4-8-3 所示；主机模块摄像头没有识别到二维码，舵机转回起始位置，如图4-8-2 所示；3. 当主机模块摄像头识别到二维码物料 2 上的二维码，则舵机转到 180 位置，如图4-8-4 所示；主机模块摄像头没有识别到二维码，舵机转回起始位置，如图4-8-2 所示；4. 当主机模块摄像头识别到二维码时，需要框选出二维码，以表示识别到二维码了； 如图 4-8-5 所示。图 4-8-5 识别到二维码示意图子任务 9颜色识别系统一、颜色识别系统的相关说明系统整体框架如图 4-9-1 所示：图 4-9-1 系统整体框架1. RGB 彩灯模块
16、通过控制 RGB 彩灯模块（WS2812），来显示不同的颜色；2. AI 主机模块通过读取 AI 主机模块上摄像头采集的数据，经过处理，达到识别颜色的目的； 二、颜色识别系统功能（一）初始化1. RGB 彩灯模块初始不显示；2. 主机模块开机或按复位按键后立即进入颜色识别界面；3. 初始化完成后，主机模块摄像头没有识别到颜色，RGB 彩灯模块不显示；4. 当主机模块摄像头识别到红色物料，RGB 彩灯模块中 U1-U4 都显示红色；主机模块摄像头没有识别到红色物料，RGB 彩灯模块不显示；5. 当主机模块摄像头识别到绿色物料，RGB 彩灯模块中 U1-U4 都显示绿色；主机模块摄像头没有识别到绿
17、色物料，RGB 彩灯模块不显示；6. 当主机模块摄像头识别到蓝色物料，RGB 彩灯模块中 U1-U4 都显示蓝色；主机模块摄像头没有识别到蓝色物料，RGB 彩灯模块不显示；7. 当主机模块摄像头识别到有颜色的物料时，需要框选出物料，以表示识别到颜色了； 如图 4-9-2 所示。图 4-9-2 识别到颜色示意图子任务 10家居环境模拟系统搭建与应用一、家居环境模拟系统的相关说明系统整体框架如图 4-10-1 所示。图 4-10-1系统整体框架1. 按键部分使用按键模块（KEY）中的独立按键作为输入；KEY1 作为功能选择键，KEY2 作为确认/ 返回键.2. 显示部分显示部分是使用AI 主机模块
18、的显示屏来显示的，用来显示系统各部分的执行状态信息。3.舵机控制部分舵机控制部分通过控制舵机的旋转角度来模拟窗帘的打开和关闭；舵机上需要安装舵机摇臂；用舵机摇臂来模拟指示窗帘的打开和关闭状态；舵机摇臂选择单端摇臂；如图4-10-2 所示。图 4-10-2舵机示意图4.温度采集部分温度采集部分主要采用DS18B20 模块；采集环境的实际温度。5.彩灯模块显示彩灯模块（WS2812）显示，通过控制该模块显示多种不同的颜色及亮度；用来模拟房间里面的灯。6.直流电机部分直流电机部分为电机驱动模块（TB6612）与直流电机,用来模拟电影模式下，电影幕布的开启和关闭；二、家居环境模拟系统程序编写要求1.系
19、统初始化（1） 显示屏显示内容“Home control system”，要求红色字体，字体大小设置为 scale= 2；如图 4-10-3 所示界面。（2） 舵机要求在起始位置，当舵机摇臂位置如图4-10-2 示意图所示时，正好在起始位置 0；表示当前窗帘为关闭状态；（3） 彩灯模块中显示全灭；图 4-10-3显示初始化显示图 4-10-4 信息初始显示界面2.系统设置及要求（1） 初始化完成后，过 5S 钟后系统进入信息初始显示界面，如图4-10-4 所示。第一行内容显示“Function MODE”，要求绿色字体（color=(0,255,0)），字体大小设置为 scale= 2；第二行
20、内容显示“1.Auto Control”，要求红色字体（color=(255,0,0)），字体大小设置为 scale= 2；第三行内容显示“2.Moive MODE”，要求红色字体（color=(255,0,0)），字体大小设置为 scale= 2；第四行内容显示“Temperature:23.6”，要求蓝色字体（color=(0,0,255)），字体大小设置为 scale= 2；其中 23.6 表示温度模块采集的数据。表示为当前室内环境的温度；（2） 按下“ KEY1”键之后，第二行内容显示“ 1.Auto Control ”，变为黄色字体（color=(255,255,0)），如图 4-1
21、0-5 所示，表示当前选择的功能为自动控制功能；再次按下“ KEY1 ” 键， 第三行内容显示“ 2.Moive MODE ”， 变为黄色字体（ color=(255,255,0) ）， 第 二行 内容显 示“ 1.Auto Control ”， 变为 红色字 体（color=(255,0,0)），表示当前选择的功能为电影模式功能；再次按下“ KEY1 ” 键， 第二行内容显示“ 1.Auto Control ”， 变为黄色字体（ color=(255,255,0) ）， 第 三 行 内 容 显 示 “ 2.Moive MODE ”， 变 为 红 色 字 体（color=(255,255,0)
22、），如此循环。图 4-10-5 功能选择显示界面图 4-10-6 检测到人脸的状态显示界面四、系统功能（8 分）1. 按下“KEY2”键，进入自动控制功能界面，此时显示屏实时显示摄像头采集得图像信息，当摄像头采集到人脸信息后，要求显示屏上显示并框选出人脸，如图4-10-6 所示，此时舵机旋转到 1800 的位置，同时彩灯模块U 亮红色，U 亮绿色，U 亮蓝色；模拟当前有123人回家，家里窗帘打开，房屋各间房的灯亮起。再次按下“KEY2”键，显示屏界面返回到图 4-10-4 所示的信息初始显示界面，舵机旋转到00 位置，彩灯模块的U -U 三个灯全部熄13灭，模拟当前有人离家，家里窗帘关闭，房屋
23、各间房的灯熄灭。2. 先按下“KEY1”键，再按下“KEY2”键，进入电影模式功能界面，如图4-10-7 所示，显示屏第一行显示“2.Moive MODE”，要求红色字体（color=(255,0,0)），字体大小设置为 scale= 2；并显示moive.Jpg 图片；同时彩灯模块的U 灯亮起绿色，直流电机顺时针4旋转，旋转3S 后停止；模拟当前进入观看电影模式，电影幕布打开，电影氛围灯打开；再次按下“KEY2”键，显示屏界面返回到图4-10-4 所示的信息初始显示界面；并且彩灯模块的 U 熄灭；同时直流电机逆时针旋转，旋转 3S 后停止；模拟当前退出观看电影模式，电4影幕布关闭，电影氛围灯关闭。图 4-10-7电影模式功能
