So programmieren Sie Arduino mit Python: Vollständiger praktischer Leitfaden

  • Die Integration von Arduino und Python ermöglicht vielseitige und effektive Projekte.
  • PySerial ist der Schlüssel zum Aufbau der Kommunikation zwischen beiden über die serielle Schnittstelle.
  • Es können sowohl grundlegende als auch fortgeschrittene Aufgaben erfüllt werden, einschließlich Sensoren und maschineller Bildverarbeitung.
  • Die Identifizierung des seriellen Ports und die Konfiguration beider Umgebungen sind wesentliche Schritte.

Python Arduino

Die Arduino-Programmierung mit Python eröffnet eine Welt voller Möglichkeiten für diejenigen, die sich für Elektronik und Softwareentwicklung begeistern. Durch die Integration dieser beiden Tools können Sie die Vielseitigkeit von Arduino als Mikrocontroller mit der Leistungsfähigkeit und Einfachheit von Python kombinieren, um innovative Projekte zu erstellen. In diesem Artikel erfahren Sie, wie Sie beide Welten verbinden und gehen auf die wesentlichen Schritte ein, um mit der Entwicklung eigener Anwendungen mithilfe dieser Technologien zu beginnen.

Arduino, eine Plattform von hardware libreist bekannt für seine Benutzerfreundlichkeit und Anpassungsfähigkeit Python, eine High-Level-Programmiersprache, zeichnet sich durch ihre Einfachheit und Effektivität aus. Obwohl Arduino normalerweise in einer eigenen Sprache programmiert ist, die auf C++ basiert, ist es dank Bibliotheken wie z. B. möglich, mit ihm über Python zu kommunizieren PySerial, die die Kommunikation über die serielle Schnittstelle ermöglichen. Hier werden wir ausführlich untersuchen, wie diese Integration von Grundprinzipien bis hin zu fortgeschritteneren praktischen Beispielen durchgeführt werden kann.

Voraussetzungen zum Starten

Bevor Sie mit der Programmierung von Arduino mit Python beginnen, müssen Sie unbedingt sicherstellen, dass Sie über die erforderlichen Tools und Konfigurationen verfügen:

  • Ein Arduino-Board: Modelle mögen Arduino UNO, Nano oder Mega eignen sich perfekt für diese Art von Projekten.
  • USB-Kabel: Notwendig, um das Arduino-Board an den Computer anzuschließen.
  • Python installiert: Sie können die neueste Version von Python von der offiziellen Website herunterladen.
  • Installieren Sie die PySerial-Bibliothek: Diese Bibliothek ist entscheidend für die Kommunikation zwischen Arduino und Python. Die Installation erfolgt durch Ausführen des Befehls pip install pyserial.

Grundkonfiguration auf Arduino

Der erste Schritt, um Arduino mit Python zu verbinden, ist die Konfiguration Skizze von Arduino. Dieser in der Arduino-IDE geschriebene Code ermöglicht es der Platine, die von Python an sie gesendeten Daten zu empfangen und zu verarbeiten. Mit dem folgenden Programm können Sie beispielsweise eine LED an Pin 13 abhängig von den empfangenen Daten ein- und ausschalten:

void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(13, OUTPUT); } void loop() { if (Serial.available() > 0) { char data = Serial.read(); if (data == '1') { digitalWrite(13, HIGH); } else if (data == '0') { digitalWrite(13, LOW); } } }

Dieser Code stellt die Kommunikation über die serielle Schnittstelle mit 9600 Baud her und wartet auf den Empfang der Zeichen '1' o '0' um die integrierte LED ein- oder auszuschalten.

Verbindung mit Python

Sobald der Arduino konfiguriert ist, ist es an der Zeit, ein Python-Programm zu schreiben, das die Verbindung zur Platine aufbaut und Befehle sendet. Unten finden Sie ein einfaches Beispiel für die Verwendung der Bibliothek PySerial:

import serial import time # Konfiguration der seriellen Arduino-Schnittstelle = serial.Serial('COM3', 9600) time.sleep(2) # Warten, bis die Verbindung stabilisiert ist # Befehle senden arduino.write(b'1') print("LED an " ) time.sleep(2) arduino.write(b'0') print("LED aus") arduino.close()

Dieses Skript öffnet die serielle Schnittstelle und sendet den Befehl '1' Um die LED einzuschalten, warten Sie zwei Sekunden und senden Sie dann '0' um es auszuschalten. Denken Sie daran, den COM-Port entsprechend dem Betriebssystem und dem Anschluss Ihres Boards anzupassen.

Identifizierung der seriellen Schnittstelle

Damit Arduino und Python ordnungsgemäß kommunizieren können, ist es wichtig, den seriellen Port zu identifizieren, an dem das Arduino angeschlossen ist. In Windows, können Sie es im Geräte-Manager überprüfen. In Systemen Linux o macOSVerwenden Sie den Befehl ls /dev/ im Terminal, um etwas Ähnliches zu finden /dev/ttyUSB0.

Erweitertes Beispiel: Sensorablesung

Eine weitere praktische Anwendung der Kommunikation zwischen Arduino und Python besteht darin, Daten von an Arduino angeschlossenen Sensoren auszulesen und in Echtzeit in Python anzuzeigen. Zum Beispiel für a Temperatursensor:

Arduino-Code:

int sensorPin = A0; void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { int sensorValue = analogRead(sensorPin); Serial.println(sensorValue); Verzögerung (1000); }

Python-Code:

import serial import time arduino = serial.Serial('COM3', 9600) time.sleep(2) while True: sensor_data = arduino.readline().decode('utf-8').strip() print(f"Value Sensor: {sensor_data}")

Dieses Beispiel empfängt Sensorwerte auf Arduino und gibt sie auf der Python-Konsole aus, sodass Daten in Echtzeit überwacht werden können.

Erweiterung der Möglichkeiten durch künstliches Sehen

Wenn Sie Ihr Projekt auf die nächste Stufe heben möchten, können Sie Python und Arduino für Entwicklungsaufgaben integrieren. künstliches Sehen mit OpenCV. Zum Beispiel ein System, das erkennt, ob jemand eine Maske trägt, und abhängig vom Ergebnis farbige LED-Leuchten einschaltet:

  • Un LED Azul zeigt an, dass die Person eine Maske trägt.
  • Un Rot führte Es schaltet sich ein, wenn keine Maske erkannt wird.

Mit Mediapipe und OpenCV könnten Sie ein Modell für die Gesichtserkennung trainieren und die Ergebnisse an den Arduino senden, um die LEDs entsprechend anzusteuern.

Die Verbindung von Arduino und Python eröffnet unzählige Möglichkeiten für kreative und pädagogische Projekte. Von einfachen Aufgaben wie der Steuerung von LEDs bis hin zu erweiterten Anwendungen mit Sensoren und Bildverarbeitung bieten diese Tools eine perfekte Kombination, um Ihre Kenntnisse in Elektronik und Programmierung zu maximieren.


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