物联网实战：Raspberry Pi 结合 Python 控制传感器-小浪学习网

使用 raspberry pi 和 python 可以控制传感器。1) 通过 gpio 接口和 rpi.gpio 库实现传感器数据的读取和控制。2) 使用 adafruit_dht 库读取 dht11 传感器的温湿度数据。3) 将传感器数据存储到 sqlite 数据库中进行后续分析。

物联网实战：Raspberry Pi 结合 Python 控制传感器

引言

在物联网（iot）领域，Raspberry Pi 因其低成本和高扩展性成为了许多爱好者和专业人士的首选工具。结合 python 语言的强大功能，我们可以轻松地实现各种传感器的控制和数据采集。本文将带你深入了解如何使用 Raspberry Pi 和 Python 来控制传感器，从基础知识到实战应用，帮助你掌握物联网开发的核心技能。

基础知识回顾

Raspberry Pi 是一款小型单板计算机，具有 GPIO 接口，可以连接各种传感器和执行器。Python 则是一种易学易用的编程语言，适用于快速开发和原型设计。在物联网项目中，常用的传感器包括温度传感器、湿度传感器、光传感器等。

在开始之前，确保你已经安装了 Raspbian 操作系统，并配置好了 Python 环境。如果你对这些还不熟悉，可以参考 Raspberry Pi 的官方文档进行设置。

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核心概念或功能解析

Raspberry Pi 和 Python 的结合

Raspberry Pi 通过 GPIO 接口与传感器进行通信，而 Python 则通过 RPi.GPIO 库来控制这些接口。RPi.GPIO 库提供了一系列函数，使得我们可以轻松地读取传感器数据或控制输出。

import RPi.GPIO as GPIO import time  # 设置 GPIO 模式 GPIO.setmode(GPIO.BCM)  # 设置 GPIO 引脚 GPIO.setup(18, GPIO.IN)  # 假设传感器连接到 GPIO 18  try:     while True:         # 读取传感器数据         sensor_value = GPIO.input(18)         print(f"传感器值: {sensor_value}")         time.sleep(1) except KeyboardInterrupt:     GPIO.cleanup()

这个简单的示例展示了如何使用 Python 读取 GPIO 引脚上的传感器数据。通过这种方式，我们可以实时监控传感器的状态。

工作原理

Raspberry Pi 的 GPIO 引脚可以设置为输入或输出模式。当设置为输入模式时，Raspberry Pi 可以读取连接到该引脚的传感器数据。传感器通常会通过电压变化来表示不同的状态，Raspberry Pi 通过检测这些变化来获取数据。

在 Python 中，RPi.GPIO 库会将这些电压变化转换为数字信号，方便我们进行处理和分析。需要注意的是，不同类型的传感器可能需要不同的读取方法和处理逻辑。

使用示例

基本用法

让我们来看一个更实际的例子，使用 DHT11 温湿度传感器来读取环境的温度和湿度。

import Adafruit_DHT  # 使用 DHT11 传感器 sensor = Adafruit_DHT.DHT11 pin = 4  # 传感器连接到 GPIO 4  # 读取传感器数据 humidity, temperature = Adafruit_DHT.read_retry(sensor, pin)  if humidity is not None and temperature is not None:     print(f"温度: {temperature:.1f}°C")     print(f"湿度: {humidity:.1f}%") else:     print("读取传感器失败")

这个例子展示了如何使用 Adafruit_DHT 库来读取 DHT11 传感器的数据。需要注意的是，DHT11 传感器的读取过程可能需要多次尝试才能成功，因此使用 read_retry 函数来提高读取成功率。

高级用法

在实际应用中，我们可能需要将传感器数据存储到数据库中，以便后续分析和处理。以下是一个使用 SQLite 数据库存储传感器数据的例子。

import Adafruit_DHT import sqlite3 import time  # 使用 DHT11 传感器 sensor = Adafruit_DHT.DHT11 pin = 4  # 传感器连接到 GPIO 4  # 连接到 SQLite 数据库 conn = sqlite3.connect('sensor_data.db') cursor = conn.cursor()  # 创建表 cursor.execute('''     CREATE TABLE IF NOT EXISTS sensor_data (         id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,         timestamp DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,         temperature REAL,         humidity REAL     ) ''')  try:     while True:         # 读取传感器数据         humidity, temperature = Adafruit_DHT.read_retry(sensor, pin)          if humidity is not None and temperature is not None:             # 插入数据到数据库             cursor.execute('INSERT INTO sensor_data (temperature, humidity) VALUES (?, ?)', (temperature, humidity))             conn.commit()             print(f"数据已存储: 温度: {temperature:.1f}°C, 湿度: {humidity:.1f}%")         else:             print("读取传感器失败")          time.sleep(60)  # 每分钟读取一次 except KeyboardInterrupt:     conn.close()

这个例子展示了如何将传感器数据存储到 SQLite 数据库中，并设置每分钟读取一次数据。通过这种方式，我们可以长时间监控环境的变化，并进行后续的数据分析。