- 项目介绍
项目目的：本项目的目标是基于STEP Pico制作一个反应测试器，通过计算灯亮时间到按键时间之差实现对人的反应时间的测试。
基本要求：经过随机时间，随机点亮板上的一个LED，按下板上的一个按键后，在显示屏上显示出从灯亮到按键之间的时间。
拓展功能：实现自主控制进行多轮游戏，并增加最佳反应时间的记录。
- 设计思路
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，也将OLED用起来，在OLED上显示时间信息。
- 环境配置
1.thonny：
Thonny 由爱沙尼亚的 Tartu 大学开发，它采用了不同的方法，因为它的调试器是专为学习和教学编程而设计的。它易于上手，查看变量方便，页面简洁，基础功能齐全，简单易上手，非常适合初学者。
2.硬禾学堂树莓派pico平台：
硬禾学堂为“2023寒假一起练”制作了一个平台，此平台作为2023年寒假在家一起练的平台之一，提供了详细的项目介绍、板卡硬件介绍、开源代码以及配套的视频直播课程，以便于初学者快速掌握，网址为：https://www.eetree.cn/project/detail/584
3.micropython：
MicroPython [1] 是 Python 3 语言的精简实现 ，包括Python标准库的一小部分，经过优化可在微控制器和受限环境中运行。除了实现一系列核心Python库之外，MicroPython还包括用于访问低级硬件的“机器”等模块。
- 流程图
- 硬件介绍
本项目基于树莓派Pico的嵌入式系统学习平台，专为嵌入式系统学习而设计，其可以通过C/C++以及MicroPython编程来学习嵌入式系统的工作原理和应用。板卡为树莓派Pico扩展板和硬禾版本树莓派Pico核心模块 - STEP Pico
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）
功能及管脚映射表：
- 实现的功能及图片展示
1.运行程序，游戏开始。
2.按下K2按钮，开始一局的测试。OLED上将提示“Begin！”
3.经过随机生成的时间Tn后，随机N号LED灯将亮起
4.按下K1按钮，LED灯熄灭，此时自动计算灯亮起到按下K1按钮的时间差，并显示在OLED上。同时会记录下此次游戏中最佳时间（即最快反应时间）并一同显示在OLED上。
- 可再次或多次按下K2按钮，继续再一局游戏。在程序结束前，将一直保存最佳时间。
- 主要代码片段及说明
from machine import Pin, SPI
from ssd1306 import SSD1306_SPI
import framebuf
from board import pin_cfg
spi = SPI(1, 100000, mosi=Pin(pin_cfg.spi1_mosi), sck=Pin(pin_cfg.spi1_sck))
oled = SSD1306_SPI(128, 64, spi, Pin(pin_cfg.spi1_dc),Pin(pin_cfg.spi1_rstn), Pin(pin_cfg.spi1_cs))通过SPI协议，导入ssd1306固件，在OLED屏上输出文字信息。
def k1_callback(pin):
global timer_start
global best_time
timer_reaction = time.ticks_ms() - timer_start # ticks_diff
print_result("Time:" + str(timer_reaction) + "ms")
if timer_reaction < best_time :
best_time = timer_reaction
print_best_result("Best time:" + str(best_time) + "ms")
ws2812b.off_all()
oled.fill(0)
k1 = button(pin_cfg.k1, k1_callback, trigger=Pin.IRQ_FALLING)在K1按钮及其回调函数中，先定义了两个全局变量timer_start和best_time分别用于存储灯亮开始时刻和此次游戏最佳反应时间。然后计算本局游戏反应时间，并比对最佳反应时间，最后将两个数据信息通过调用oled.text()和oled.show()函数显示在OLED灯上。语句oled.fill(0)用于OLED灯的清除屏幕。
def k2_callback(pin):
global timer_start
print_result("Begin!")
time.sleep(random.uniform(3,5))
ws2812b.on(random.randint(1,12))
timer_start = time.ticks_ms()
oled.fill(0)
k2 = button(pin_cfg.k2, k2_callback, trigger=Pin.IRQ_FALLING)在K2按钮及其回调函数中，沿用了K1按钮中的全局变量timer_start，按下按钮后显示“Begin！”以提示玩家。然后随机生成大于等于3小于5的浮点数作为随机时间，生成1到12的随机整数（由于板子上共有12个LED灯，序号分别为1到12）作为随机亮起的LED灯，同时重置timer_start记录灯亮时刻。
- 遇到的主要难题及解决方法
1.常规的循环结构加sleep函数只能实现被动开始游戏，即只能在sleep函数持续时间结束后才开始随机亮灯。
解决办法：引入K2按钮及其回调函数，将循环开始游戏改为按下K2进行游戏，实现了自主控制多轮游戏。
2.由于多次进行游戏，频繁且交替地输出了各种提示信息，导致OLED灯显示重叠，影响测试结果的显示。
解决办法：在每次输出完交互信息后，执行oled.fill(0)语句，将OLED灯的文本信息清除（信息清除并不等价于清屏，屏幕上仍然显示原先的信息）。
3.由于引入了两个按钮及其回调函数（即K1、K2按钮），并且K2中产生随机数进行亮灯，K1中需要将其熄灭，无法对K2中的随机数进行传递。
解决办法：不论点亮了哪个编号的LED灯，在K1中直接熄灭全部的灯，即把全部LED灯的color属性设置为"#000000"。
- 未来的计划或建议
1.继续学习micropython和STEP Pico的硬件结构和信息，深入研究其各个功能。
2.考虑到单次测量反应时间的结果具有较大不确定度，因此计划尝试在一局测试中进行连续多次亮灯-按键的循环测试，计算多次结果求取平均值作为本次反应时间的结果，并计算方差以评估测试者的反应稳定性。
3.增强趣味性和挑战性，计划尝试双人竞争的反应时间测试，如设置一局测试共十轮，每轮将随机亮起1个LED灯或2个LED灯，测试者A只能在亮起1个LED灯后按键，测试者B则为2个LED，最后统计各自的结果。
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