轻松实现按键称重功能的Python代码

小蓝 • 2024-12-17 16:06 • 编程

一、背景和概述

按键称重在实际运用中是比较常见的需求，例如，在称重传感器没有办法得到的情况下，使用按键手动输入重量成为了一个简单可行的解决方案。本文将介绍如何使用Python轻松实现这一功能。

二、方案设计

首先，我们需要准备一个按键，将其连接到单片机发出的GPIO信号上。当按键被按下时，该GPIO信号置为高电平，否则为低电平。我们需要解决的问题是在按下按键时如何知道重量。

一种可行的方法是使用串口和计算机通讯。单片机通过串口向计算机发送当前按键的状态和时间戳等信息，计算机对这些信息进行处理，从而得到重量值。这种方法需要使用单片机和计算机进行通讯，增加了开发的难度，同时也增加了成本。

另外一种方法是在单片机中预置一些按键与重量值的对应表格，当按键被按下时，单片机直接由表格中查找对应的重量值。这种方法无需使用复杂的通讯模块，在单片机中处理简单，但需要占用单片机的存储器空间。

还有一种方法是使用Python程序处理按键状态并确定重量值。这种方法需要使用单片机将按键状态信息通过串口发给计算机，由Python程序获取计算机串口发来的数据进行处理，并计算相应重量值。这种方法相对第一种方法更加简单，不需要在单片机上开发通讯模块，同时也降低了单片机的运算负担。

三、实现过程

本篇文章介绍第三种方法，即使用Python程序处理按键状态并确定重量值。

1. 软件准备

在编写代码之前，我们需要安装Python的串口通讯库，可以使用pip进行安装，命令如下：

pip install pyserial

2. 单片机端处理

在单片机端，我们需要按照官方文档的说明连接按键到GPIO口上，并应用相应的引脚配置。

当按键被按下时，通过串口向计算机发送状态信息。判断按键被按下的代码如下：

// 假设按键连接在P1口上
if (P1 == 0)
{
     // 按键被按下，将按键状态通过串口发出，代码略
}

获取按键时间戳的代码如下：

// 获取当前时间戳，单位为毫秒
unsigned long ts = millis();
// 将时间戳通过串口发出，代码略

3. Python端处理

在Python程序中，我们需要通过串口接收单片机发出的指令，判断指令的类型，并进行相应的处理。接收串口数据的代码如下：

import serial
ser = serial.Serial('COM1', 9600)
msg = ser.readline().decode().strip()

在获得串口数据之后，需要根据指令类型进行判断，并解析相应的数据。接收到按键状态指令后，我们需要记录下按键的状态和时间戳。代码如下：

if msg.startswith('key:'):
    key, ts = msg.split(':')[-2:]
    key_status = int(key)
    key_ts = int(ts)
    # 进行重量计算，代码略

计算重量值的方法很简单：当按键状态改变时，计算时间差，根据时间差计算重量值，然后将重量值打印出来即可。代码如下：

# 当前按键状态为按下
if key_status == 1:
    if last_key_status == 0:
        last_key_ts = key_ts
    else:
        if last_key_ts < key_ts:
            weight = (key_ts - last_key_ts) * weight_per_ms
            print('weight:', weight)
else:
    last_key_status = 0

四、总结

本文介绍了使用Python实现按键称重功能的方法。该方法需要将按键的状态和时间戳通过串口发送给计算机，Python程序接收这些信息，计算出当前的重量值。与另外两种方法相比，本方法更加简单，不需要实现复杂的通讯模块，同时单片机的运算负担也得到了一定的减轻。

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