一、介绍
电位器（Potentiometer）是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件。电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成。当电刷沿电阻体移动时，在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。
电位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用。后者可视作一可变电阻器，由于它在电路中的作用是获得与输入电压(外加电压)成一定关系的输出电压，因此称之为电位器。
二、组件
★Raspberry Pi主板*1
★树莓派电源*1
★40P软排线*1
★PCF8591模数转换器模块*1
★电位器传感器模块*1
★双色LED灯模块*1
★双色LED模块*1
★面包板*1
★跳线若干
三、实验原理
电位器传感器
电位器模块原理图
在本实验中，PCF8591用于读取电位计的模拟值，并将值的大小转化成相应大小的模拟电压值，输出到LED，来控制LED的亮度，就好像用旋钮控制台灯亮度一样。
将电位器的引脚SIG（OUT）连接到PCF8591的引脚AIN0。将双色LED的引脚R或引脚G连接到PCF8591的引脚AOUT。旋转电位器旋钮，观察LED的亮度变化。
四、实验步骤
第1步：连接电路。
树莓派 | T型转接板 | PCF8591模块 |
|---|---|---|
SDA | SDA | SDA |
SCL | SCL | SCL |
5V | 5V | VCC |
GND | GND | GND |
电位器模块 | T型转接板 | PCF8591模块 |
|---|---|---|
SIG（OUT） | * | AIN0 |
VCC | 5V | VCC |
GND | GND | GND |
双色LED模块 | T型转接板 | PCF8591模块 |
|---|---|---|
R | * | AOUT |
G | * | * |
GND | GND | GND |
电位器传感器实验电路图
电位器传感器实验实物接线图
第2步：PCF8591模块采用的是I2C（IIC）总线进行通信的，但是在树莓派的镜像中默认是关闭的，在使用该传感器的时候，我们必须首先允许IIC总线通信。
打开I2C总线通信
第3步：开始编程。这里先编写一个PCF8591.py库文件，后面再编写一个python程序引入这个库文件。
PCF8591.py库文件就是PCF8591模块的程序，单独编写是为了便于重用。在这个脚本中，我们使用了一个放大器用于模拟输入和一个LED灯用于模拟输出，模拟输入不能超过3.3V！
该程序也可以单独运行，用于测试3个电阻模块的功能。需用短路帽连接AIN0和INPUT0（电位计模块），连接AIN1和INPUT1（光敏电阻模块），以及连接AIN2和INPUT2（热敏电阻模块）。
连接LED灯，AIN0（模拟输入0）端口用于接收来自电位计模块的模拟信号，AOUT（模拟输出）用于将模拟信号输出到双色LED模块，以便改变LED的亮度。
PCF8591的详细内容请查看树莓派基础实验12：PCF8591模数转换器实验。
代码语言：javascript复制#!/usr/bin/env python
#------------------------------------------------------
#
# 您可以使用下面语句将此脚本导入另一个脚本：
# “import PCF8591 as ADC”
#
# ADC.Setup(Address) # 查询PCF8591的地址：“sudo i2cdetect -y 1”
# i2cdetect is a userspace program to scan an I2C bus for devices.
# It outputs a table with the list of detected devices on the specified bus.
# ADC.read(channal) # Channal范围从0到3
# ADC.write(Value) # Value范围从0到255
#
#------------------------------------------------------
#SMBus (System Management Bus,系统管理总线)
import smbus #在程序中导入“smbus”模块
import time
# for RPI version 1, use "bus = smbus.SMBus(1)"
# 0 代表 /dev/i2c-0， 1 代表 /dev/i2c-1 ,具体看使用的树莓派那个I2C来决定
bus = smbus.SMBus(1) #创建一个smbus实例
#在树莓派上查询PCF8591的地址：“sudo i2cdetect -y 1”
def setup(Addr):
global address
address = Addr
def read(chn): #channel
if chn == 0:
bus.write_byte(address,0x40) #发送一个控制字节到设备
if chn == 1:
bus.write_byte(address,0x41)
if chn == 2:
bus.write_byte(address,0x42)
if chn == 3:
bus.write_byte(address,0x43)
bus.read_byte(address) # 从设备读取单个字节，而不指定设备寄存器。
return bus.read_byte(address) #返回某通道输入的模拟值A/D转换后的数字值
def write(val):
temp = val # 将字符串值移动到temp
temp = int(temp) # 将字符串改为整数类型
# print temp to see on terminal else comment out
bus.write_byte_data(address, 0x40, temp)
#写入字节数据，将数字值转化成模拟值从AOUT输出
if __name__ == "__main__":
setup(0x48)
#在树莓派终端上使用命令“sudo i2cdetect -y 1”，查询出PCF8591的地址为0x48
while True:
print '电位计 AIN0 = ', read(0) #电位计模拟信号转化的数字值
print '光敏电阻 AIN1 = ', read(1) #光敏电阻模拟信号转化的数字
print '热敏电阻 AIN2 = ', read(2) #热敏电阻模拟信号转化的数字值
tmp = read(0)
tmp = tmp*(255-125)/255 125
# 125以下LED不会亮，所以将“0-255”转换为“125-255”，调节亮度时灯不会熄灭
write(tmp)
time.sleep(2)第4步：编写电位器控制程序。转动电位器的轴，你可以看到屏幕上打印的值从0（最小）变为255（最大）。LED灯逐渐变得更亮。
代码语言：javascript复制#!/usr/bin/env python
import PCF8591 as ADC
import time
def setup():
ADC.setup(0x48)
def loop():
status = 1
while True:
print 'Value:', ADC.read(0)
#读取AIN0通道上模拟信号转化成数字信号的值，范围是0~255
Value = ADC.read(0) #值越大，LED灯越亮
outvalue = map(Value,0,255,120,255)
ADC.write(outvalue)
#为AOUT模拟输出，写入数字信号值（范围0~255），会转化为相应的模拟电压输出
#但是当outvalue的值在120以下时，LED灯就基本熄灭了，所以需要map()函数转换一下
time.sleep(0.2)
def destory():
ADC.write(0)
def map(x,in_min,in_max,out_min,out_max):
#将范围是0~255的输入值转化成范围120~255的输出值
#这样转化方式也能提高控制LED亮度的精度
return (x-in_min) * (out_max-out_min) / (in_max - in_min) out_min
if __name__ == '__main__':
try:
setup()
loop()
except KeyboardInterrupt:
destory()
