ESP32S3——基于MicroPython开发（1）
ESP32S3——基于MicroPython开发
Thonny Python IDE 是款开源软件， 以极简方式设计， 对 MicroPython 的兼容性友善。 而且支持 Windows、 Mac OS、Linux、 树莓
派。 由于开源， 所以软件迭代速度快， 功能日趋成熟。 使用 Thonny 还有一个方便之处， 可直接在该软件中实现程序开发和下载。
import sys
import machine
import time
# 获取并打印 CPU 频率 (单位转换为 MHz)
freq = machine.freq() / 1000000
print(f"Device Info: {sys.platform}\nCPU Freq: {freq} MHz")
count = 0
try:
while True:
# 打印当前计数值
print(f"Hello World! {count}")
count += 1
# 延时 1 秒
time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:
# 当检测到键盘中断（CTRL+C）时执行此块代码
print("Exit")
第1章_LED实验
# 点亮第一个LED（共阴极）
# 导入Pin模块
from machine import Pin
led = Pin(7, Pin.OUT) # 构建led对象，GPIO7输出
led.value(1) # 使IO7输出高电平，点亮LED
# led.value(0) # 使IO7出低电平，熄灭LED
from machine import Pin # 导入Pin模块
import time # 导入time模块
led = Pin(7,Pin.OUT) # 构建led对象，GPIO7输出
# 循环
while True:
led.value(1) # 使IO7输出高电平，点亮LED
time.sleep(0.5) # 延时0.5秒
led.value(0) # 使IO7输出低电平，熄灭LED
time.sleep(0.5) # 延时0.5秒
Python中用到延时，可使用time模块，time模块中常用的几个延时函数如下：
第2章_蜂鸣器鸣响
让 ESP32 的 IO 口输出一个 2KHz 频率的脉冲信号控制板载无源蜂鸣器发声：
from machine import Pin # 导入Pin模块
import time # 导入time模块
beep = Pin(7,Pin.OUT) # 定义蜂鸣器控制对象
# 程序入口
if __name__ == "__main__":
i = 0
while True:
i = not i # 非运算
beep.value(i)
time.sleep_us(250) # 脉冲频率为2kHz
频率为2KHz，则周期为0.5ms，若占空比为50%，则高低电平分别输出时间为0.25ms，即250us，如下图所示：
简单举例：
def hello():
print("hello")
# 只有直接运行本文件时才会调用hello()
if __name__ == "__main__":
hello()
- 直接运行
python test.py→ 打印 hello - 在另一个文件写
import test→ 不会自动打印 hello，只会导入 hello 函数
作用
- 写模块 / 工具库：模块被导入时不会自动跑测试代码
- 方便给当前脚本写自测代码，导入给别人用的时候不会乱执行
一句话总结：用来区分：当前脚本是直接运行，还是被当作库导入。
第3章_继电器实验
继电器接线示意图如下所示：
默认情况下，常闭触点和公共触点是导通连接在一起的，当继电器工作后，公共触点和常闭触点就断开，然后常开触点和公共触点导通连接在一起，就行船型开关一样。
COM 为公共触点、 NO 为常开触点、NC 为常闭触点。
# 导入Pin模块
from machine import Pin
import time
# 定义继电器控制对象
relay = Pin(7,Pin.OUT)
# 程序入口
if __name__ == "__main__":
i = 0
while True:
i = not i
relay.value(i)
time.sleep(1)
第4章_按键控制实验
# 导入Pin模块
from machine import Pin
import time
# 定义按键控制的对象
key1 = Pin(10,Pin.IN,Pin.PULL_UP)
key2 = Pin(11,Pin.IN,Pin.PULL_UP)
key3 = Pin(12,Pin.IN,Pin.PULL_UP)
key4 = Pin(13,Pin.IN,Pin.PULL_UP)
# 定义LED控制对象
led1 = Pin(1,Pin.OUT)
led2 = Pin(2,Pin.OUT)
led3 = Pin(3,Pin.OUT)
led4 = Pin(4,Pin.OUT)
# 定义按键键值
KEY1_PRESS,KEY2_PRESS,KEY3_PRESS,KEY4_PRESS = 1,2,3,4
key_en = 1
# 按键扫描函数
def key_scan():
global key_en # 全局变量
# 如果允许检测key_en == 1,并且任意按键按下
if key_en == 1 and (key1.value() == 0 or key2.value() == 0 or
key3.value() == 0 or key4.value() == 0):
time.sleep_ms(10) # 消抖延时
key_en = 0 # 锁住，不在重复触发
# 判断是哪个按键按下，返回按键编号
if key1.value() == 0:
return KEY1_PRESS
elif key2.value() == 0:
return KEY2_PRESS
elif key3.value() == 0:
return KEY3_PRESS
elif key4.value() == 0:
return KEY4_PRESS
# 全部按键松开，恢复使能标记key_en == 1,允许下次检测
elif key1.value() == 1 and key2.value() == 1 and key3.value() == 1 and key4.value() == 1:
key_en = 1
return 0
# 程序入口
if __name__ == "__main__":
key = 0
i_led1,i_led2,i_led3,i_led4 = 0,0,0,0 # 定义变量，用于LLED状态翻转
led1.value(i_led1) # 初始化LED,熄灭状态
led2.value(i_led2)
led3.value(i_led3)
led4.value(i_led4)
while True:
key = key_scan() # 按键扫描
if key == KEY1_PRESS: # K1键按下
i_led1 = not i_led1
led1.value(i_led1)
if key == KEY2_PRESS: # K2键按下
i_led2 = not i_led2
led2.value(i_led2)
if key == KEY3_PRESS: # K3键按下
i_led3 = not i_led3
led3.value(i_led3)
if key == KEY4_PRESS: # K4键按下
i_led4 = not i_led4
led4.value(i_led4)
第5章_直流电机实验
from machine import Pin
import time
# 定义直流电机控制对象
dc_motor = Pin(15,Pin.OUT,Pin.PULL_DOWN)
# 程序入口
if __name__ == "__main__":
dc_motor.value(1) # 电机开启
time.sleep(3)
dc_motor.value(0) # 电机停止
print("while···")
try:
while True:
pass
except KeyboardInterrupt:
# 当检测到键盘中断（CTRL+C）时执行此块代码
print("Exit")
在配置IO上下拉时，为了初始状态让电机停止，此时配置为下拉，即ULN2003输入为低，输出则为高阻态，电机停止。
在 Python 中， pass 是一个空语句， 为了保持程序结构的完整性。 一般情况下， pass 不做任何事情， 被用做占位符。
第6章_步进电机实验
28BYJ48 步进电机自带减速器， 为五线四相步进电机， 直径为 28mm， 实物如下所示：
28BYJ48 电机内部结构等效图如下所示：
步进电机旋转控制图：
28BYJ48 步进电机旋转驱动方式如下表：
28BYJ48 步进电机主要参数如下所示：
在上图中 28BYJ48 步进电机主要参数中可以看到有一个减速比： 1:64， 步进角为 5.625/64 度， 如果需要转动一圈， 那么需要
360/5.625*64=4096 个脉冲信号。
减速比这个和之前介绍的直流减速电机有点类似， 所以 28BYJ48 步进电机实际上是： 减速齿轮+步进电机组成， 28BYJ48 步进电机减速
齿轮实物图如下所示：
减速齿轮计算方法如下所示：
# 导入Pin模块
from machine import Pin
import time
# 定义按键控制对象
key1 = Pin(10,Pin.IN,Pin.PULL_UP)
key2 = Pin(11,Pin.IN,Pin.PULL_UP)
key3 = Pin(12,Pin.IN,Pin.PULL_UP)
key4 = Pin(13,Pin.IN,Pin.PULL_UP)
# 定义步进电机控制对象
motor_a = Pin(1,Pin.OUT,Pin.PULL_DOWN)
motor_b = Pin(2,Pin.OUT,Pin.PULL_DOWN)
motor_c = Pin(3,Pin.OUT,Pin.PULL_DOWN)
motor_d = Pin(4,Pin.OUT,Pin.PULL_DOWN)
# 定义按键键值
KEY1_PRESS,KEY2_PRESS,KEY3_PRESS,KEY4_PRESS = 1,2,3,4
key_en = 1
# 按键扫描函数
debounce_t = 0
DEB_TIME = 10
def key_scan():
global key_en, debounce_t
now = time.ticks_ms()
if key_en == 1 and (key1.value() == 0 or key2.value() == 0 or
key3.value() == 0 or key4.value() == 0):
if time.ticks_diff(now, debounce_t) > DEB_TIME:
key_en = 0
if key1.value() == 0:
return KEY1_PRESS
elif key2.value() == 0:
return KEY2_PRESS
elif key3.value() == 0:
return KEY3_PRESS
elif key4.value() == 0:
return KEY4_PRESS
elif key1.value() == 1 and key2.value() == 1 and key3.value() == 1 and key4.value() == 1:
debounce_t = time.ticks_ms()
key_en = 1
return 0
# 步进电机发送脉冲函数 8拍半步驱动
def step_motor_send_pulse(step,fx):
temp = step
if fx == 0:
temp = 7 - step
if temp == 0:
motor_a.value(1)
motor_b.value(0)
motor_c.value(0)
motor_d.value(0)
elif temp == 1:
motor_a.value(1)
motor_b.value(1)
motor_c.value(0)
motor_d.value(0)
elif temp == 2:
motor_a.value(0)
motor_b.value(1)
motor_c.value(0)
motor_d.value(0)
elif temp == 3:
motor_a.value(0)
motor_b.value(1)
motor_c.value(1)
motor_d.value(0)
elif temp == 4:
motor_a.value(0)
motor_b.value(0)
motor_c.value(1)
motor_d.value(0)
elif temp == 5:
motor_a.value(0)
motor_b.value(0)
motor_c.value(1)
motor_d.value(1)
elif temp == 6:
motor_a.value(0)
motor_b.value(0)
motor_c.value(0)
motor_d.value(1)
elif temp == 7:
motor_a.value(1)
motor_b.value(0)
motor_c.value(0)
motor_d.value(1)
# 程序入口
if __name__ == "__main__":
key = 0
fx1 = 1
STEP_MAXSPEED = 1
STEP_MINSPEED = 5
speed1 = STEP_MAXSPEED
step1 = 0
print("while···")
try:
while True:
key = key_scan()
if key == KEY1_PRESS:
fx1 = not fx1 # K1：换向
elif key == KEY2_PRESS:
if speed1 < STEP_MINSPEED:
speed1 += 1 # K2：减速，延时变大
elif key == KEY3_PRESS:
if speed1 > STEP_MAXSPEED:
speed1 -= 1 # K3：加速，延时变小
elif key == KEY4_PRESS:
pass # 可以在这里扩展功能：启停/固定步数
step_motor_send_pulse(step1,fx1)
step1 += 1
if step1 == 8:
step1 = 0
time.sleep_ms(speed1)
except KeyboardInterrupt:
# 当检测到键盘中断（CTRL+C）时执行此块代码
motor_a.value(0)
motor_b.value(0)
motor_c.value(0)
motor_d.value(0)
print("Exit, motor power off")
关于非阻塞消抖：
# 简化版
DEB_TIME = 10
now = time.ticks_ms()
if key_en == 1 and 任意按键低电平:
if time.ticks_diff(now, old_time) > DEB_TIME:
key_en = 0
return按键编号
elif 全部按键高电平:
old_time = time.ticks_ms()
key_en = 1
逻辑简化版原理：
- 一旦检测有按键按下，开始计时；
- 持续 10ms仍然保持按键按下 → 判定有效按键，触发一次；
- 锁定
key_en，不再重复触发； - 必须等到所有按键全部松开，重置时间戳，解锁，等待下一次按键。
time.ticks_ms()：返回系统开机以来的毫秒计数器
时间差专用计算函数：time.ticks_diff(now, old_time)，它自动处理计数器溢出，算正确时间差。
第7章_外部中断实验
from machine import Pin
import time
# 按键IO
key1 = Pin(1,Pin.IN,Pin.PULL_UP)
key2 = Pin(2,Pin.IN,Pin.PULL_UP)
key3 = Pin(4,Pin.IN,Pin.PULL_UP)
key4 = Pin(5,Pin.IN,Pin.PULL_UP)
# LED_Pin13
led1 = Pin(13,Pin.OUT)
led1_state = 0
# 全局变量
key_flag = 0
DEB_MS = 10
last_t = 0
# 中断回调函数，只打标记，不做任何延时、IO动作
def key1_irq(pin):
global key_flag
key_flag = 1
def key2_irq(pin):
global key_flag
key_flag = 2
def key3_irq(pin):
global key_flag
key_flag = 3
def key4_irq(pin):
global key_flag
key_flag = 4
if __name__ == "__main__":
led1.value(led1_state)
# 绑定外部中断，下降沿触发
key1.irq(key1_irq, Pin.IRQ_FALLING)
key2.irq(key2_irq, Pin.IRQ_FALLING)
key3.irq(key3_irq, Pin.IRQ_FALLING)
key4.irq(key4_irq, Pin.IRQ_FALLING)
while True:
now = time.ticks_ms()
if key_flag !=0:
# 非阻塞消抖
if time.ticks_diff(now, last_t) > DEB_MS:
if key_flag == 1 and key1.value() ==0:
led1_state = not led1_state
led1.value(led1_state)
elif key_flag ==2 and key2.value() ==0:
led1_state = not led1_state
led1.value(led1_state)
elif key_flag ==3 and key3.value() ==0:
led1_state = not led1_state
led1.value(led1_state)
elif key_flag ==4 and key4.value() ==0:
led1_state = not led1_state
led1.value(led1_state)
last_t = now
key_flag = 0 #清除标志，等待下次按键
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