樹莓派“識色”圖形化程式設計案例二則
文/山東省招遠第一中學 牟曉東
常規的顏色感測器內建有紅、綠、藍三基色感測元器件，在濾色器的作用下從可視光的區域中進行顏色資料的獲取，輸出RGB數值。如果將顏色感測器接入樹莓派進行“識色”，然後在古德微機器人網站進行“積木”式圖形化程式設計，可以非常方便地開發出一些比較有趣、實用的創客作品模組，比如看卡識色的“變色龍”燈帶和視覺障礙者的“紅綠燈語音提醒器”。
一、看卡識色的“變色龍”燈帶
1。功能實現
根據顏色感測器獲取到不同卡片（或其它物體）的顏色資訊，分解出對應的RGB數值，作為燈帶60顆燈珠的發光三基色，相當於“複製”卡片的顏色再“貼上”到每一顆燈珠上，實現“變色龍”燈帶的顯示效果。
2。實驗器材及連線
實驗器材包括樹莓派3B+和古德微擴充套件板各一塊，GY-33 TCS34725顏色感測器（帶遮光筒）一個，可程式設計ws281x燈帶一條，公對母異色杜邦線四根，各種顏色卡片若干。
首先將燈帶插入擴充套件板的18號引腳，注意三根線的標註要與擴充套件板一一對應；接著，將四根杜邦線一端連線顏色感測器（VCC、GND、SCL和SDA端），另一端連線至擴充套件板IIC介面（VCC、GND、CLK和DATA端）；最後，給樹莓派通電，啟動作業系統（如圖1）。
3。進行圖形化程式設計
訪問古德微機器人網站（http：//www。gdwrobot。cn），登入進入自己賬號後點擊“裝置控制”進入“積木”介面，開始圖形化程式設計：
首先，透過模組語句“設定GPIO‘18’可控制燈帶‘60’個燈並設定亮度為‘50’”對燈帶進行初始化；接著，建立一個“重複當‘真’執行”的迴圈結構，透過模組語句“輸出除錯資訊‘獲取顏色檢測感測器的資料’”，將顏色感測器獲取的RGB資料以陣列的形式在LOG除錯資訊區輸出，比如：“［172，144，240］”；然後建立三個變數：“紅色分量”、“綠色分量”和“藍色分量”，分別賦值為從RGB資料列表中的“第一”、“第二”和“最後”序列值，即分別獲取對應的顏色分量數值；再建立一個內部迴圈結構，設定60個燈珠的發光顏色為對應的三個變數值；最後，新增“燈帶重新整理顯示”模組語句，控制燈帶按照設定的顏色效果發光，再新增“等待0。2秒”，防止程式執行佔用過多的系統資源而“宕機”（如圖2）。
4。測試“變色龍”燈帶
將程式儲存後點擊“連線裝置”，再點選“執行”按鈕進行測試。此時，會在除錯資訊區不斷顯示有顏色感測器實時獲取的各組RGB顏色資料；嘗試將紅色、綠色、藍色和黃色卡片分別放置於顏色感測器的遮光筒附近，燈帶立刻會隨之變色，發出對應顏色的光（如圖3），實現了“變色龍”燈帶的顯示效果。
二、視覺障礙者的“紅綠燈語音提醒器”
1。功能實現
顏色感測器“負責”實時檢測十字路口的紅綠燈變換情況，根據不同顏色的燈光訊號資訊，樹莓派控制音箱發出對應的語音提醒資訊，比如“綠燈，行！”、“紅燈，停！”。
2。實驗器材及連線
實驗器材包括樹莓派3B+和古德微擴充套件板各一塊，顏色感測器一個，杜邦線四根，紅色、黃色和綠色LED燈各一支，音箱一個。
保持顏色感測器與案例1相同的連線方式，然後，將紅色、黃色和綠色LED燈分別連線至擴充套件板的5號、6號和12號引腳（注意長腿為正極、短腿為負極），用來模擬路口紅綠燈；接著，將音箱的連線線插入樹莓派的圓形音訊輸出孔，通電，啟動作業系統（如圖4）。
3。進行圖形化程式設計
首先，建立一個名為“紅綠燈”的函式，作用是模擬路口“紅綠燈”實現的功能：綠燈（12號）亮10秒，閃爍三次，熄滅；黃燈（6號）亮3秒，熄滅；紅燈（5號）亮10秒，熄滅（如圖5）。
接著，建立對應的子執行緒（注意名稱要與函式完全一致），對函式進行呼叫；然後，再建立一個“重複當‘真’執行”的迴圈結構，將顏色感測器獲取的顏色資料在LOG除錯資訊區進行實時顯示輸出；建立兩個變數“紅色分量”和“綠色分量”，分別為其賦值為顏色感測器輸出資料的RGB列表中的第一個和第二個資料；建立第三個變數，名為“最大值分量”，為其賦值為RGB列表中數值最大的資料，表示RGB分量中最“佔優勢”的顏色對應資料；接著，建立一個“如果…執行…否則如果…執行…否則…”三分支選擇結構，判斷條件為“最大值分量”與“綠色分量”或“紅色分量”是否相等，相等則說明對應顏色的LED燈亮起，執行的動作分別是輸出文字除錯資訊和音箱播放對應的語音資訊：“綠燈，行！”和“紅燈，停！”，注意要分別新增“等待3秒”模組語句，作用是等待音箱播放完語音提醒；如果兩個條件均不符合，說明是黃色LED燈亮起，則執行“黃燈，等！”的文字資訊輸出和提醒語音的播放（如圖6）。
4。測試“紅綠燈語音提醒器”
將程式儲存後點擊“執行”按鈕進行測試，“紅綠燈”LED開始迴圈閃亮工作，同時顏色感測器在不斷檢測燈光的顏色，並且音箱中也會響起對應的“綠燈，行！”、“黃燈，等！”和“紅燈，停！”提醒語音，實現了預設的視覺障礙者“紅綠燈語音提醒器”的功能（如圖7）。
