反应时间测试器

一.项目描述

具体要求：随机点亮板上的一个LED，按下板上的一个按键，在显示屏上显示出从灯亮到按键之间的时间，这是心理学上的一个重要实验

实现方式：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，也可以将OLED用起来，在OLED上显示时间信息。

设计思路：预计在按下k2后，在oled屏上显示开始信息，随后经过定义范围内的随机时间，让12个led灯中的一个随机亮起。接下来开始计时。当接收到来自k1按钮的反馈后，计算间隔时间，显示在oled屏上。计时器开始休眠，等到下一次k2按钮传来反馈，进入下一次循环。

二.硬件介绍

STEP Pico是一款低成本，高性能的微控制器开发板，具有灵活数字接口（完全兼容Raspberry PiPico）。

硬件上，采用Raspberry Pi官方自主研发的RP2040微控制器芯片，搭载了ARMCortex MO+双核处理器，高达133MHz的运行频率，内置了264KB SRAM 和2MB闪存，还板载有多达26个多功能的GPIO引脚。

软件上，可选择树莓派提供的C/C++SDK，或者使用MicroPython进行开发，且配套有完善的开发资料教程，可方便快速入门开发并嵌入到产品中。

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：

主要硬件：

WS2812B是一款智能控制LED光源，控制电路和RGB芯片集成在一个5050个组件的封装中。内部包括智能数字端口数据锁存器和信号整形放大驱动电路。还包括一个精密的内部振荡器和一个12V电压可编程恒流控制部分，有效地保证像素点光的颜色高度一致。

数据传输协议采用单一NZR通信方式。像素上电复位后，DIN端口接收控制器的数据，第一个像素采集初始的24位数据，然后发送给内部数据锁存器，另一个由内部信号整形放大电路整形的数据通过DO端口发送给下一个级联像素。每个像素传输后，信号减少24位。像素采用自动整形传输技术，使得像素级联数不受信号传输的限制，只依赖于信号传输的速度。

LED具有驱动电压低、环保节能、亮度高、散射角大、一致性好、功耗低、寿命长等优点。以上集成在LED上的控制芯片电路更加简单，体积小，安装方便。

SSD1306是一款带控制器的用于OLED点阵图形显示系统的单片CMOS OLED/PLED驱动器。它由128个SEG（列输出）和64个COM（行输出）组成。该芯片专为共阴极OLED面板设计。

SSD1306内置对比度控制器、显示RAM（GDDRAM）和振荡器，以此减少了外部元件的数量和功耗。该芯片有256级亮度控制。数据或命令由通用微控制器通过硬件选择的6800/8000系通用并行接口、I2C接口或串行外围接口发送。该芯片适用于许多小型便携式应用，如手机副显示屏、MP3播放器和计算器等。

三.实现的功能及图片展示

本项目实现要求的所有功能，每过3-5秒随机亮灯，按下k1后灯熄灭同时oled屏幕上显示反应时间，经过3秒后重复循环。此外，对原有功能进行了一定的改进，不再是自动重复循环，设定为按下k1显示时间后按下k2后开始新的一轮。同时在亮灯开始前屏幕上会显示“are you ready?”

按下k2，显示开始信息

经过3-5秒，led灯随机亮起

按下k1，测试结束，灯熄灭，显示反应时间

四.主要代码片段及说明

import ws2812b
import time
import random
from oled import oled
from button import button
from board import pin_cfg
from button import k2
from machine import Pin

调用函数模块

def print_ready():
    oled.fill(0)
    que = "are you ready?"
    oled.text(que,0,32)
    oled.show()

显示开始信息

def print_result(msg):
    print(msg)
    oled.fill(0)  
    oled.text(msg,0,32)
    oled.show()
timer_start = 0
def k1_callback(pin):
    ws2812b.off_all()
    global timer_start
    timer_reaction = time.ticks_ms() - timer_start
    print_result("time was " + str(timer_reaction) + "ms")
k1 = button(pin_cfg.k1, k1_callback, trigger=Pin.IRQ_FALLING)

显示反应时间

while True:
    if k2.value() == True:
        print_ready()
        time.sleep(random.uniform(3,5))
        ws2812b.on(random.randint(1,12))
        timer_start = time.ticks_ms()
        time.sleep(3)

主函数：k2按下，显示开始信息，休眠3-5秒随机亮起灯，按下k1后显示反应时间

五.遇到的主要难题及解决方法

显示开始信息后，未及时请立屏幕上信息导致反应时间显示后字符重叠无法看清，加入oled.fill(0)后解决。

六.未来的计划或建议

本次的寒假一起练项目非日常有趣，既学习到了有用的知识，也体会到了学习新事物的快乐，但是还存在一些未解决的问题，比如如果在开始信息提示后，未在灯亮前便按下按钮，显示时间会错误，因为知识浅薄而不知道如何解决。以后我会更加努力学习有关python编程的知识，同时对于寒假一起练项目有一定的建议，鉴于寒假时期已经经过了一段时间的在校学习时间，可以提供一些更为复杂的内容，同时对于一些bug的修改提出要求。