如果你想要实现这样一个功能：当窗外开始下雨，窗户自动关闭
如果你想知道解决方案，可以直接跳到最后一部分。
我们仅看前半部分，那么你需要：检测窗外是否有雨水，并把这个信息传递给窗户控制器
这个过程中，你需要：
- 传感器：检测窗外是否有雨水/或者获取网络上的天气信息
- 单片机主控板：可以接收传感器的数据，并收发网络请求
- 执行器：窗户控制器，可以接收单片机的指令，控制窗户的开关
- 供电：保证传感器和主控板的正常工作
这个过程你需要知道以下内容：单片机如何烧录程序、传感器如何连接、如何获取传感器数据、如何发送网络数据、如何制作外壳（例如 3D 打印）。
传感器基础知识
- 负极表示符号： - / G / Gnd / 黑色
- 正极表示符号：+ / V / Vcc / 红色
- 信号管脚： S 可以表示信号，根据传感器的不同，参数范围是 0-1023 或 0 1
- 模拟量信号管脚表示符号： A 参数范围在 0-1023
- 数字量信号管脚表示符号：D 参数为 0 或 1
如 果标识与颜色发生冲突，一般以标识为准：例如接口上写着 V，但连接线颜色为黑，一般当作正极处理。
当单片机通电时，所有的引脚都带电，但是只有信号管脚的电压会随着传感器的变化而变化。
因此传感器的正负极理论上可以任意连接，只需保证信号管脚连接指定的即可。
A 口的功能比 D 口更加强大，因为 A 口可以接收模拟信号，而 D 口只能接收数字信号。因此部分传感器 D 接 A 也可以正常读数。
两管脚
常见的有扬声器、电机（俗称马达）。
这类设备因为较为特殊，一般有专门的接口，或者占用 2 个信号端口，通过信号的变化来工作。
马达往往需要更大的工作电压，如果没有专门的连接口，有可能需要在板上使用跳针切换工作电压。
三管脚
这类传感器数量最多，往往由 GVA 或者 GVD 组成。
使用时，正负极与单片机正负极连接，信号线与板上标注的 A 或 D 进行连接。
四管脚
四管脚传感器分为很多类
特殊接口的，譬如：人体温度传感器
正负极与信号口一般都专门对应的位置供连接。
双信号接口的，譬如：超声波
一般有四个接口：GVTE，其中 GV 正常连接，T 和 E 都接在信号管脚上。
同时接收 AD 的，譬如：烟雾传感器
一般有四个接口：GVAD，其中 GV 正常连接，D 表示有没有烟雾，A 表示烟雾浓度。分别接在对应的信号管脚即可。
五管脚
譬如：摇杆传感器
一般五个接口为：GVXYB，其中 GV 正常连接，X 表示 X 轴（是模拟量接 A）、Y 表示 Y 轴（是模拟量接 A）、B 表示按钮（是数字量接 D）
其他特殊类
其他特殊的传感器一般有特殊接口，譬如：摄像头、屏幕等。
根据说明接入即可。
与单片机通信
单片机（Microcontroller Unit，简称 MCU）是指一个微型计算机集成在一个单独的微型芯片中，它包括处理器（CPU）、内存（通常包括 RAM 和 ROM）、以及各种输入/输出（I/O）接口等在内的完整计算设备。
单片机设计用于嵌入式应用，通常在硬件设备中执行特定任务。例如，你的电视遥控器可能就是由一个单片机控制的，它可以接收你的输入，然后发送相应的信号到电视上。其他常见的单片机应用包括玩具、家用电器、医疗设备、汽车等。
有的单片机可以使用完整的 Python，譬如华硕的 thinker edge R、部分树莓派，有的 Arduino 板子、ESP32 等只能使用简化的 MicroPython。
当我们希望通过 windows 计算机的 USB 接口和单片机设备进行串口通信时，需要将 USB 接口转换为标准的串行接口，这个过程需要一个介于 USB 和串口之间的翻译，我下面的驱动就是这个翻译。
在搜索引擎中搜 CH341SER 驱动
过程中所有弹窗有下一步点下一步，有确认点确认
在编程软件中识别单片机
常用的编程软件有：Scratch、Mixly、Mixly2、MaixPy 等。
有的支持图形化编程与代码编程，有的需要仅支持代码编程。
下载对应的编程软件后，打开软件。
选择主控这个环节，不同软件的选择方式不同。
-
Vegeta 这样基于 Scratch 的编程软件，需要从左下角选择添加对应的主控型号。
-
Mixly 从右下角，串口旁的下拉菜单选择对应的主控型号。
-
Mixly2 从登录菜单中主控型号后，进入代码编辑页，右上角选择串口旁可以选择更加详细的主控型号。
-
MaixPy 从上方的工具页面中选择开发板型号。
通过连接线连接电脑与单片机。此时可能会有多种情况：
- 会提示：有串口连接，并弹出且仅弹出 1 个串口。
- 识别计算机上的所有串口，需要自己选择（可以通过反复插拔确认新增的端口号）。
- 不弹出任何串口，需要主控通电启动后才识别串口。
- 也有的串口时有时无，此时可以考虑：连接线接触不良（更换连接线），或者是主控/USB 电压不稳定——常见于学校机房（主控或电脑独立供电）
- 还有的默认的波特率需要调整，否则无法识别传输信号。
连接成功后记得初始化固件，使其恢复到软件对应的固件版本。类似 Android 手机的刷机/恢复出厂设置。
单片机编程
这里的传感器特指狭义的通过半导体检测物理量的传感器，如温度传感器、湿度传感器、光敏传感器等。这些传感器的特点是：输出信号是数字/模拟信号。
数字量传感器的输出信号是数字 信号，他的特点是只 返回/发出 两种状态：高电平和低电平。对应在代码中是 1 和 0 。
-
如声音传感器如果是数字量传感器，当检测到声音时输出高电平，否则输出低电平。
-
如小灯，输出高电平表示亮，输出低电平表示灭。
模拟量传感器的输出信号是模拟信号，他的特点是输出的电压值是连续变化的。对应在代码中是 0-1023（通常如此，并非绝对） 。
-
还是以声音传感器为例，如果是模拟量传感器，当检测到声音时输出的电压值会随着声音的大小而变化。
-
还是以小灯为例，输出最大值表示最亮，输出最小值表示最暗，亮度会随输出的电压值变化。
有的传感器同时支持数字量和模拟量输出，有的不是。
因此，对于不确认的传感器，我们一般先假设传感器是模拟量传感器，如果不是，再当作数据量处理。
模拟量传感器读取
下面以 32 接口为例
import machine
adc32 = machine.ADC(machine.Pin(32))
while True:
print(adc32.read_u16())
模拟量传感器输出
下面以 0 接口为例
import machine
pwm0 = machine.PWM(machine.Pin(0))
pwm0.duty_u16(0)
pwm0.duty_u16(255)
然而，有些动力类传感器需要设置占空比：占空比主要与脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）相关，它是一种模拟信号的数字化表示方法。在 PWM 中，一个周期内的高电平时间占总周期时间的比例就是占空比。
传感器的输出类型可以有多种，包括模拟电压、模拟电流、数字信号（如 I2C、SPI、UART 等）、频率、PWM 等。只有在使用 PWM 输出的传感器时，才需要设置占空比。例如，一些伺服电机会使用 PWM 信号来控制其位置，这时就需要设置占空比。
对于其他类型的传感器，如模拟电压输出的传感器、数字信号输出的传感器等，就不需要设置占空比。这些传感器的输出通常是连续的或者是特定的数字信号，不涉及到占空比的概念。
from machine import Pin, PWM
import time
# 创建一个PWM对象
pwm = PWM(Pin(2))
# 设置PWM信号的频率为50Hz
# 每秒50个周期，所以每个周期的时间是1秒/50，即20ms。
pwm.freq(50)
# 一般来说，当PWM信号的高电平时间为1ms时，舵机转到0度；
# 当高电平时间为2ms时，舵机转到最大角度。
# 这个范围内的其他高电平时间对应的是0到180度之间的其他角度。
# 转到0度（）
pwm.duty(52) # 1ms / 20ms * 1024 = 51.2 取不低于最小值的整:52
time.sleep(1) # 等待一段时间让舵机转到指定位置
# 转到180度
pwm.duty(102) # 2ms / 20ms * 1024 = 102.4 取不高于最大值的整：102
time.sleep(1) # 等待一段时间让舵机转到指定位置
# 关闭PWM
pwm.deinit()
数字量传 感器读取
import machine
pin0 = machine.Pin(0, machine.Pin.IN)
while True:
print(pin0.value())
数字量传感器输出
import machine
import time
pin13 = machine.Pin(13, machine.Pin.OUT)
while True:
pin13.value(0)
time.sleep_ms(50)
pin13.value(1)
time.sleep_ms(50)
单片机网络通信
获取天气
心知天气 API 分为免费版、付费版等多个坂本，不同的版本返回的数据数量有所不同。
免费版仅返回三种基本数据，付费版可以返回多种数据。mixly 中默认的 KEY 为高级付费版，可返回全部数据。
数据返回的格式为字典，因此可以通过如下方式进行解包，下面的代码提供了部分数据解包的方法。
需要注意的是，该功能为联网功能，需要在联网环境下使用，确保 wifi 名和密码正确。
import mixiot
import machine
import seniverse_api
mixiot.wlan_connect('wifiname','wifipassword')
print(seniverse_api.weather_now('SGJl0ExVN-4j27msR','北京'))
onenet 物联网传输数据至云端
onenet 物联网是中国移动推出的物联网交互平台，主要面向一般开发者，因此 AIbox 这款设备可以使用 onenet 物联网平台进行数据传输。
相比于 mixio 这样专注于单片机的物联网平台来说，onenet 的文档与接口可能会频繁变动，如有出入以官网教程为准。
onenet 物联网平台网址：https://open.iot.10086.cn/doc/
文档中提供了传输文本与文件 2 种方式
import json
import asyncio
import websockets
from uuid import uuid4
# 音频文件测试路径。
audioFile = "test.mp3"
# 使用自己产品Id和apikey替换下列参数。
productId = "x"
apikey = "x"
#发送文本请求
async def textRequest(ws):
content = {
"aiType":"dm",
"topic": 'nlu.input.text',
"recordId": uuid4().hex,
"refText": "测试" #修改文本请求的输入
}
try:
await ws.send(json.dumps(content))
resp = await ws.recv()
print(resp)
except websockets.exceptions.ConnectionClosed as exp:
print(exp)
#发送音频请求
async def audioRequest(ws):
content = {
"aiType": "dm", #可选dm/asr, dm获取对话结果，asr只获取asr结果
"topic": "recorder.stream.start",
"recordId": uuid4().hex,
"audio": {
"audioType": "mp3", #修改为测试文件的类型
"sampleRate": 16000, #修改为测试文件的sampleRate
"channel": 1, #修改为测试文件的channel
"sampleBytes": 2 #修改为测试文件的sampleBytes
},
"asrParams": {
"realBack": True, #实时返回asr结果
"enableVAD": True, #启动VAD
"enablePunctuation": True, #返回结果是否带拼音
"enableTone": True, #返回结果是否带声调
"enableConfidence": True, #返回结果是否带置信度
"enableNumberConvert": True, #返回结果是否进行数字转换
},
}
try:
#发送文本消息
await ws.send(json.dumps(content))
# 发送音频消息
with open(audioFile, 'rb') as f:
while True:
chunk = f.read(400) #wav buffsize=3200 其他的400
if not chunk:
await ws.send(bytes("", encoding="utf-8"))
break
print(len(chunk))
await ws.send(chunk)
async for message in ws:
print(message)
resp = json.loads(message)
if 'dm' in resp:
break
except websockets.exceptions.ConnectionClosed as exp:
print(exp)
ws.close()
async def dds_demo():
url = f"ws://botai-dsg.and-home.cn:4443/dsg/v1/prod?productId={productId}&apikey={apikey}"
print(url)
async with websockets.connect(url) as websocket:
#await textRequest(websocket) #发送文本请求
await audioRequest(websocket) #发送音频请求
asyncio.get_event_loop().run_until_complete(dds_demo())
后话
最后，通过大量的学习和试错打样，你发现米家雨水传感器，淘宝 46 包邮，搞活动更便宜，这大概是你最后的选择。