樹(shù)莓派快速反應(yīng)檢測(cè)器設(shè)計(jì)

前面講了什么是流程圖，今天我們就利用流程圖來(lái)幫我們?cè)O(shè)計(jì)程序，看看如何在開(kāi)始程序設(shè)計(jì)時(shí)，借助流程圖來(lái)幫我們梳理思路。

要讓程序設(shè)計(jì)變得好玩，就要做一些有用或者有意思的程序出來(lái)，今天我們就要設(shè)計(jì)一個(gè)反應(yīng)檢測(cè)器，讓兩個(gè)人在看到一個(gè)信號(hào)燈變化時(shí)盡快按下按鈕，由程序來(lái)判斷誰(shuí)先按下，先按下的人獲得勝利。

用流程圖幫助梳理思路

要做這樣的反應(yīng)檢測(cè)器，大概的思路如下：

那么如何判斷誰(shuí)先按下呢？

我們可以設(shè)置2個(gè)按鈕，比如左按鈕和右按鈕，那么流程圖可以改為：

結(jié)合前面樹(shù)莓派讀取按鈕的知識(shí)，當(dāng)左右兩個(gè)按鈕都綁定一個(gè)函數(shù)，先按下的按鈕就會(huì)觸發(fā)該程序，把按鈕對(duì)象作為參數(shù)傳入該函數(shù)，然后判斷該按鈕的引腳數(shù)對(duì)應(yīng)左按鈕還是右按鈕就可以判斷出來(lái)哪個(gè)先按下了，從而判斷輸贏。

那么新的流程圖應(yīng)該如下：

電路和需要的器材

思路理清了，我們就可以設(shè)計(jì)電路了，變化的信號(hào)燈可以用LED。所以器件列表如下：

• 一個(gè)LED，顏色不限
• 一個(gè)1K歐姆電阻，配合LED使用。
• 兩個(gè)按鈕。
• 若干跳線，用于連接器件
• 面包板，可選，推薦使用
• GPIO擴(kuò)展板，可選，推薦使用

電路設(shè)計(jì)圖如下：

最終連接好的電路如下

Python代碼

現(xiàn)在可以按設(shè)計(jì)好的電路，讓指示燈點(diǎn)亮隨機(jī)時(shí)間后熄滅，左右2人看到燈熄滅后馬上按下按鈕。然后由程序來(lái)決出勝負(fù)。

隨機(jī)時(shí)間由random庫(kù)的uniform函數(shù)來(lái)生成，它的用法如下：

uniform(x,y)  #生成一個(gè)介于x和y之間的隨機(jī)浮點(diǎn)數(shù)，x是最小值，y是最大值

比如我們要讓燈亮5到10秒之間，那么可以使用uniform(5,10)來(lái)獲取隨機(jī)數(shù)，數(shù)值將是大于5，小于10的浮點(diǎn)數(shù)。

我們的程序代碼：

from gpiozero import LED,Button


from time import sleep
from random import uniform
from os import _exit



yellow= LED(5)   #黃燈鏈接了GPIO5


right = Button(17) #右按鈕連接了GPIO17
left = Button(22)  #左按鈕連接GPIO22


def btnPressed(button):
    btnpin = button.pin.number  #讀取按下的引腳編號(hào)
    print("pressed: "+str(btnpin))
    if btnpin == 17:   #是否為右引腳
        print("右邊按鈕被先按下，右邊贏！")
    else:
        print("左邊按鈕被先按下，左邊贏！")
    _exit(0)      #退出程序




right.when_pressed = btnPressed
left.when_pressed = btnPressed
yellow.on()   #黃燈亮
sleep(uniform(5,10))   # 等待5-10秒之間的隨機(jī)數(shù)
yellow.off()   #指示燈熄滅，玩家開(kāi)始按鍵。

運(yùn)行上面的程序，當(dāng)黃燈熄滅時(shí)，2個(gè)玩家都按下按鈕，程序可以判斷出來(lái)是誰(shuí)先按下了，但是這個(gè)程序有一個(gè)限制，每運(yùn)行一次就退出了，要再次比賽，則需要重新啟動(dòng)程序。

我們嘗試修改一下程序，每次決出勝負(fù)后，可以馬上進(jìn)行下一輪比賽。把指示燈控制部分移到while循環(huán)里。新代碼如下：

from gpiozero import LED,Button


from time import sleep
from random import uniform
from os import _exit
   
yellow= LED(5)   #黃燈鏈接了GPIO5


right = Button(17) #按鈕連接了GPIO17
left = Button(22)


def btnPressed(button):
    btnpin = button.pin.number
    print("pressed: "+str(btnpin))
    if btnpin == 17:
        print("右邊按鈕被先按下，右邊贏！")
    else:
        print("左邊按鈕被先按下，左邊贏！")


right.when_pressed = btnPressed
left.when_pressed = btnPressed
while True:
    yellow.on()
    sleep(uniform(5,10))
    yellow.off()
    print("waiting")
    left.wait_for_press()    #等待按鈕被按下，在按鈕按下前暫停此處
    right.wait_for_press()  #等待按鈕被按下，在按鈕按下前暫停此處

結(jié)果執(zhí)行后發(fā)現(xiàn)如下的比賽結(jié)果：

從程序輸出看，雖然可以通過(guò)輸出的先后順序判斷出是左邊的按鈕先按下，但是因?yàn)橛疫叺陌存I也差不多同時(shí)調(diào)用了btnPressed程序，也打印了右邊贏的信息，這顯然是應(yīng)該改進(jìn)的。

怎么改呢？

是不是可以加一個(gè)標(biāo)志變量呢？當(dāng)?shù)谝粋€(gè)按下的按鈕觸發(fā)了btnPressed函數(shù)后，下一個(gè)按鈕再次進(jìn)入時(shí)應(yīng)該看到這個(gè)標(biāo)志位，并且知道自己已經(jīng)輸了。流程圖應(yīng)該改為這樣

最終的程序如下：

from gpiozero import LED,Button


from time import sleep
from random import uniform
from os import _exit

yellow= LED(5)   #黃燈鏈接了GPIO5


isWon = False   # 標(biāo)志變量，第一個(gè)按下的按鈕會(huì)改變它為T(mén)rue


right = Button(17) #按鈕連接了GPIO17
left = Button(22)  #左按鈕連接GPIO22


def btnPressed(button):
    global isWon      #使用全局變量isWon
    if isWon == True:  # 已經(jīng)被更新為T(mén)rue，表示自己按晚了
        return       #什么也不做，直接退出該函數(shù)
    else:
        isWon = True    # 表示自己是贏家，把這個(gè)標(biāo)志位設(shè)為T(mén)rue 
    btnpin = button.pin.number   #讀取按下的引腳編號(hào)
    print("pressed: "+str(btnpin))
    if btnpin == 17:
        print("右邊按鈕被先按下，右邊贏！")
    else:
        print("左邊按鈕被先按下，左邊贏！")


right.when_pressed = btnPressed
left.when_pressed = btnPressed


while True:
    isWon  = False
    yellow.on()
    sleep(uniform(5,10))
    yellow.off()
    print("waiting")
    left.wait_for_press()
    right.wait_for_press()

運(yùn)行上面的代碼，可以每次循環(huán)進(jìn)行一次比賽，只有當(dāng)2個(gè)按鈕都按下，決出勝負(fù)后才會(huì)進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。從而實(shí)現(xiàn)了程序運(yùn)行時(shí)可以不斷進(jìn)行比賽的效果。