Различия

Показаны различия между двумя версиями страницы.

--- products:laboratory_iot:exp50 [2020/06/01 18:40] – создано labuser29
+++ products:laboratory_iot:exp50 [2021/07/21 16:47] (текущий) – [Программный код эксперимента] labuser29
@@ Строка 9: / Строка 9: @@
 Системная библиотека ''time'' предлагает функцию ''ticks_ms()'', которая возвращает количество миллисекунд с начала запуска микроконтроллера. Это значение обновляется аппаратно по прерыванию от таймера, который настроен точно и не зависит от действий программы. Поэтому лучше ориентироваться именно на это значение.
-При запуске таймера мы будем запоминать текущее значение ''ticks_ms()'' и следить за его изменением
+При запуске таймера мы будем запоминать текущее значение ''ticks_ms()'' и следить за его изменением.
 ==== Схема эксперимента ====
 {{ :products:esp-iot:exp24.1_mont.png?direct&600 |}}
-//Рисунок 1. Монтажная схема эксперимента//
+//Рисунок 1. Монтажная схема эксперимента для дисплея с 8 выводами//
+{{ :products:esp-iot:exp24.1_mont_11pin.png?direct&600 |}}
+//Рисунок 2. Монтажная схема эксперимента для дисплея с 11 выводами//
+==== Класс Stopwatch====
+<code python [enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="1"]>
+class Stopwatch:
+    def __init__(self):
+        self.hours = 0 # Значение часов
+        self.mins = 0 # Значение минут
+        self.secs = 0 # Значение секунд
+        self.start_time = 0 # Время запуска
+        self.state = 0 # Состояние. 0 - секундомер не запущен, 1 - запущен
+        self.backcolor = tft.rgbcolor(255,251,240) # Цвет фона
+        self.fontcolor = tft.rgbcolor(39,40,51) # Цвет шрифта
+        self.draw_init() # Вызов функции отображения начального значения- нулей
+    # Функция вывода начального значения секундомера- нулей
+    def draw_init(self):
+        self.draw_value(98, 132, 2, 0) # Выводим на дисплей 0 секунд
+        self.draw_value(55, 125, 3, 0) # Выводим на дисплей 0 минут
+        self.draw_value(5, 125, 3, 0) # Выводим на дисплей 0 часов
+        # Выводим разделитель часов и минут
+        tft.text(41, 125, ":", font.terminalfont, self.fontcolor, 3)
+        # Выводим разделитель минут и секунд
+        tft.text(90, 130, ":", font.terminalfont, self.fontcolor, 2)
+    # Основная функция секундомера, отсчет времени
+    def tick(self):
+        if self.state: # отсчет производим только, если секундомер запущен
+            # Находим разницу в миллисекундах между текущим временем и временем запуска
+            diff = time.ticks_diff(time.ticks_ms(), self.start_time)
+            hours = diff // (1000 * 60 * 60) # Деление без остатка. Находим сколько целых часов прошло
+            diff = diff % (1000 * 60 * 60) # Находим остаток после деления на часы и сохраняем в diff
+            mins = diff // (1000 * 60) # Деление без остатка. Находим сколько целых минут прошло
+            diff = diff % (1000 * 60) # Находим остаток после деления на минуты и сохраняем в diff
+            secs = diff // (1000) # Деление без остатка. Находим сколько целых секунд прошло
+            # Если сохраненное ранее значение секунд отличается от вычисленных- обновляем и выводим на дисплей
+            if secs != self.secs:
+                self.secs = secs
+                self.draw_value(98, 132, 2, secs)
+            # Если сохраненное ранее значение минут отличается от вычисленных- обновляем и выводим на дисплей
+            if mins != self.mins:
+                self.mins = mins
+                self.draw_value(55, 125, 3, mins)
+            # Если сохраненное ранее значение часов отличается от вычисленных- обновляем и выводим на дисплей
+            if hours != self.hours:
+                self.hours = hours
+                self.draw_value(5, 125, 3, hours)
+    # Функция запуска и остановки секундомера
+    def start_stop(self):
+        if self.state: # Если секундомер запущен- останавливаем
+            self.state = 0
+        else: # Иначе- запускаем
+            self.state = 1
+            self.start_time = time.ticks_ms() # Сохраняем время запуска секундомера
+    # Функция отображения на дисплее значений
+    def draw_value(self, x, y, size, value):
+        # Перед выводом на дисплей новых данных закрашиваем старые прямоугольником с цветом фона
+        tft.rect(x+2, y, 6 * size * 2, 8 * size -2, self.backcolor)
+        # Если значение для вывода менее 10, то добавляем ведущий ноль, чтобы всегда было 2 знака
+        # конвертируем значение из числа в строку
+        if value < 10:
+            value = '0' + str(value)
+        else:
+            value = str(value)
+        # Выводим значение в виде строки на дисплей в нужном месте нужным цветом и размером
+        tft.text(x, y, value, font.terminalfont, self.fontcolor, size)
+</code>
+Класс содержит конструктор ''__init__'' и методы:
+  * ''draw_init'' — отображает начальное значение таймера, нули, как в прошлом эксперименте.
+  * ''start_stop'' — запускает и останавливает секундомер.
+  * ''draw_value'' — выводит значение часов минут или секунд. В качестве параметров принимает координаты, размер шрифта и значение.
+  * ''tick'' — системная функция секундомера. Она определяет сколько часов, минут и секунд прошло с момента его запуска. Эту функцию необходимо вызывать постоянно.
+Код класса снабжен комментариями, подробно описывающими почти каждую строку. Кроме этого дадим несколько пояснений. Когда мы говорим "Сохраняем время запуска секундомера", то имеется в виду, что мы сохраняем значение количества миллисекунд с момента запуска микроконтроллера. И все упоминания времени следует читать в этом ключе.
+Функция ''diff = time.ticks_diff(time.ticks_ms(), self.start_time)'' нужна для нахождения разницы между  количеством миллисекунд, прошедших со старта микроконтроллера при запуске секундомера и сейчас. Несмотря на то, что это есть обычное число, которое можно было бы вычесть обычным знаком минус, лучше это делать с помощью данной функции. Дело в том, что это значение может переполниться и обнулиться и начать считать "по второму кругу". Тогда простое вычитание даст ошибку. Только функция ''ticks_diff'' гарантирует правильное значение.
+Заострим внимание на вычислении количества часов:
+<code python>
+hours = diff // (1000 * 60 * 60)
+diff = diff % (1000 * 60 * 60)
+</code>
+Оператор ''%%//%%'' — это оператор деления без остатка. Например 5 %%//%% 2 = 2. А остаток 0.5 был отброшен.
+А оператор ''%'' — напротив возвращает только остаток от деления. 5 % 2 = 0.5
+Сначала мы вычисляем целое количество часов, а потом мы вычисляем по сути сколько осталось после выделения целого количества часов. После этого там останется значение меньше одного часа. Его мы уже будем делить на минуты. А после вычитания минут будем определять сколько осталось секунд.
+Теперь сделаем программу с использованием данного класса
+==== Программный код эксперимента ====
+<file python Exp50.py[enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="1"]>
+from machine import Pin, SPI
+from tft import TFT_GREEN
+import font
+import time
+_init()
+machine.freq(160000000)
+dc  = Pin(4, Pin.OUT)
+cs  = Pin(2, Pin.OUT)
+rst = Pin(5, Pin.OUT)
+spi = SPI(1, baudrate=40000000, polarity=0, phase=0)
+tft = TFT_GREEN(128, 160, spi, dc, cs, rst, rotate=0)
+tft.initr(tft.BGR) # tft.initr(tft.RGB) #Если вместо синего цвета отображается красный, а вместо красного синий
+tft.clear(tft.rgbcolor(255,251,240))
+tft.draw_bmp(0,0,'time.bmp')
+class Stopwatch:
+    def __init__(self):
+        self.hours = 0
+        self.mins = 0
+        self.secs = 0
+        self.start_time = 0
+        self.state = 0
+        self.backcolor = tft.rgbcolor(255,251,240)
+        self.fontcolor = tft.rgbcolor(39,40,51)
+        self.draw_init()
+    def draw_init(self):
+        self.draw_value(98, 132, 2, 0)
+        self.draw_value(55, 125, 3, 0)
+        self.draw_value(5, 125, 3, 0)
+        tft.text(41, 125, ":", font.terminalfont, self.fontcolor, 3)
+        tft.text(90, 130, ":", font.terminalfont, self.fontcolor, 2)
+    def tick(self):
+        if self.state:
+            diff = time.ticks_diff(time.ticks_ms(), self.start_time)
+            hours = diff // (1000 * 60 * 60)
+            diff = diff % (1000 * 60 * 60)
+            mins = diff // (1000 * 60)
+            diff = diff % (1000 * 60)
+            secs = diff // (1000)
+            if secs != self.secs:
+                self.secs = secs
+                self.draw_value(98, 132, 2, secs)
+            if mins != self.mins:
+                self.mins = mins
+                self.draw_value(55, 125, 3, mins)
+            if hours != self.hours:
+                self.hours = hours
+                self.draw_value(5, 125, 3, hours)
+    def start_stop(self):
+        if self.state:
+            self.state = 0
+        else:
+            self.state = 1
+            self.start_time = time.ticks_ms()
+    def draw_value(self, x, y, size, value):
+        tft.rect(x+2, y, 6 * size * 2, 8 * size -2, self.backcolor)
+        if value < 10:
+            value = '0' + str(value)
+        else:
+            value = str(value)
+        tft.text(x, y, value, font.terminalfont, self.fontcolor, size)
+class Button:
+    def __init__(self, p, pressSate):
+        self.pin = Pin(p, Pin.IN)
+        self.pressSate = pressSate
+        self.oldState = not pressSate
+    def onPress(self):
+        state = self.pin.value()
+        if state != self.oldState:
+            self.oldState = state
+            if state == self.pressSate:
+                return True
+        return False
+stopwatch = Stopwatch()
+stopwatch.start_stop()
+while True:
+    stopwatch.tick()
+</file>
+Код эксперимента должен быть понятен. Сначала как обычно подключаем библиотеки, настраиваем SPI и дисплей. Потом код класса секундомера и в конце мы создаем объект секундомера
+<code python[enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="98"]>
+stopwatch = Stopwatch()
+</code>
+Запускаем его
+<code python[enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="99"]>
+stopwatch.start_stop()
+</code>
+И в бесконечном цикле вызываем его метод ''tick()''. В нем он занимается отслеживаем времени и отображением изменений на дисплее
+<code python[enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="101"]>
+while True:
+    stopwatch.tick()
+</code>
+Теперь наш секундомер умеет считать время. Но еще не слушается управления. В следующем эксперименте мы добавим управление с помощью кнопки и получим полноценный секундомер.