基于STEP Pico的一个反应测试器

内容介绍

项目介绍：

本期很高兴参加硬禾学堂举办的寒假一起练活动，这个寒假因硬禾学堂，使用STEP Pico开发板，通过直播，录播方式学习MicroPython的编程开发。

此次我们使用到的开发板是硬禾学堂自行设计的开发板-STEP Pico

STEP Pico的外设非常丰富

板卡硬件：

2个按键输入
4个单色LED
12个WS2812B RGB三色灯
1个姿态传感器
1个128*64 OLED显示屏
1个蜂鸣器
1个可调电位计（用于电压表）
1路音频信号输入（用于示波器）
8位R-2R电阻网络构成的DAC（用于DDS信号发生器）

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本期任务要求：

项目1 - 制作一个反应测试器

具体要求：随机点亮板上的一个LED，按下板上的一个按键，在显示屏上显示出从灯亮到按键之间的时间，这是心理学上的一个重要实验

实现方式：通过软件产生随机数，程序启动以后在随机数控制的时间下点亮板上的LED，被测试者按下按键以后，处理器计算从点亮灯到接收到按键之间的时间差，并将时间差通过USB显示在PC上，也可以将OLED用起来，在OLED上显示时间信息。

设计思路：

此次我们通过题目分析，设计一个反应测试器。为了显示效果更加突出，本次采用板载的ws2812彩灯作为反应时间测试灯，左面的白色按键KEY1,作为用户的按键，按下去即可知道自己的反应时间，已ms为单位。

硬件分析：

WS2812需要独立的引脚，进行传输信号，因此在初始化之前，将使用的的引脚定义好。

OLED 屏幕用于显示反应时间。方便查看每一次的反应时间

KEY1作为用户按键，为了不会干扰主程序，按键的判断采用中断方法，当用户按键按下时。记录按键的时间，并且完成计算：初始时间-按下时间=反应时间

并且将反应时间显示在OLED屏幕上。

此次硬件框图如图所示：

硬件框图

FjFizVeHojmTEI9iKXdnXlsgScoK

软件流程如图所示：

软件流程图

FjQ5iFuWTNzCUZ9BhnwYAt_XwX3S

首先在写程序之前，先把需要本次使用的外设库引入到我们的程序中：

其中包含了按键库，oled屏幕，ws2812库，还有一个用于随机的random函数。

from button import button
from board import pin_cfg
from oled import oled
from machine import Pin
import random
import time
import ws2812b

板载有12颗WS2812灯，为了显示随机性，我们将每次显示不同位置的灯光作为用户的参考，随机地址为1-12。并且加入了随机的时间，随机时间为1-3S，这个时间用于灯光的延长。达到了动态随机的效果。

    ws2812b.on(int(random.uniform(1,12)),"#00FF00")#产生随机LED位置
    time.sleep(int(random.uniform(1,3)))#产生随机时间

记录时间的标志位

timer_start = time.ticks_ms()#开始计时时间等于现在计时时间

采用中断方式来获取用户按下的时间，并且计算反应时间，并通过oled输出到屏幕上

按键中断函数

#K1中断函数
k1 = button(pin_cfg.k1,k1_callback,trigger=Pin.IRQ_FALLING)

计算反应时间

1、通过串口输出

2、通过oled屏幕显示

#   结束计时
#   反应时间=开始计时-按键按下
def k1_callback(pin):
    global timer_start
    timer_reaction = time.ticks_ms() - timer_start    
    timer_reaction = round((timer_reaction-3000)/1000,2)#取小数点后两位
    print(timer_reaction)
    oled.fill (0)
    oled.text("Reaction Time:",5,25)
    oled.text(str(timer_reaction) + 'S',45,35)
    oled.show()

为了更好的游戏效果，我加入了重置游戏的界面，可以提醒即将开始下一轮的游戏倒计时

    for i in range(3,0,-1):
        oled.text("Reset game",25,25)
        oled.text(str(i) + 'S',55,35)
        oled.show()
        time.sleep(1)#下一轮游戏时间
        oled.fill(0)
        oled.show()

硬件介绍

ws2812：WS2812是一款智能控制LED光源，其控制电路和RGB芯片集成在一个5050组件的封装中。内部包括智能数字端口数据锁存器和信号整形放大驱动电路。

0.96寸oled: 0.96’OLED（4Pin）模块采用SSD1306为主芯片，像素为128*64，通讯方式可选择SPI或IIC（地址默认0x78），引脚完全兼容IIC（即在设置为IIC模式时，可只接4根线），默认是4-Wire SPI通讯模式，自发光自由视角，功耗低。

STEP Pico:STEPPicO是一款低成本，高性能的微控制器开发板，具有灵活数字接口（完全兼容RaspberryPiPico）。硬件上，采用RaspberryPi官方自主研发的RP2040微控制器芯片，搭载了ARMCorteXM0+双核处理器，高达133MHz的运行频率，内置了264KBSRAM和2MB闪存，还板载有多达26个多功能的GPIO引脚软件上，可选择树莓派提供的C/C++SDK，或者使用MicroPython进行开发且配套有完善的开发资料教程，可方便快速入门开发并嵌入到产品中。

功能及展示

1.随机点亮12个LED灯，颜色为绿色。

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