第二届“树莓派”
创意设计大赛成果展示
简介
“树莓派”是为学习计算机编程教育而设计，只有信用卡大小的微型电脑。为了培养同学们的动手实践能力，提高同学们的创新意识与学科素养，我院特开展数理学院第二届“树莓派”创意设计大赛。自开赛以来，受到同学们的积极参与，现将大赛相关流程公布如下：
1.大赛共设置一等奖2名，二等奖5名，三等奖10名；
2.作品提交截至后，学院专家会对作品和提交内容进行打分，大赛也会进行作品展示和投票环节。在最终成绩排名中，队伍组成将占比10%，投票分数占比30%，专家组评分占比60%。
3.大赛将在4月21日（本周四）中午11:30-13:00于紫竹食堂外进行成果展示与投票环节。投票期间每位手机用户有一次投票机会，各参赛队伍禁止刷票，违者将取消参赛资格。现场将会设置精美小礼品，欢迎大家到现场观看，为自己心仪的队伍投出属于你的一票哦~
成果展示
01
刘雅菲组：
基于树莓派的家庭环境监测
功能原理：
将DS18B20温度传感器模块的VCC引脚链接树莓派的1号引脚（3.3V），DQ引脚链接树莓派的6号引脚（GND），GND引脚链接树莓派的7号引脚（GPIO.7）后，用网线将树莓派与电脑连接，再将树莓派与温度传感器模块连接后的实物放入测温环境中，通过编程实现温度传感器模块感知到的外界温度通过Python转换后显示在树莓派界面上，以达到对家庭温度监测的目的。
02
刘一涵组：
环境监测及其家具应用
功能原理：
以树莓派为主控中心，连接温湿度传感器、红外发射器、红外接收管、小风扇、LED灯，以LED灯的亮灭表示加湿器的开关，同时用继电器控制风扇电路和红外发射器电路。由温湿度传感器测定环境的温度和湿度，并实时反馈给树莓派；接下来，由用python编译的程序对输入数据进行判断，当温度高于目标值时，执行打开空调（控制红外发射器发射红外线）或打开风扇的命令（接通风扇电路），同理，当湿度低于目标值时，执行打开加湿器（以LED灯指代）的命令。以此智能调控室内温湿度，达到使其维持在一个舒适的室内环境的目的。
03
李茜组：
基于树莓派的mesh网关
功能原理：
由于蓝牙Mesh设备没有直接上网的能力，所以需要一种设备，同时具有蓝牙通信能力和联网能力，这个设备就是网关。网关是蓝牙Mesh设备与互联网连接的跳板，从而实现远程控制的功能。从云端下发的指令会通过蓝牙Mesh网关下发给蓝牙Mesh设备；蓝牙Mesh设备的状态也可以通过网关上报给服务端。本产品以控制蓝牙音箱，蓝牙耳机为例搭建智能家居网关，实现无线环境数据传输；提供有线接口及AP热点，手机、PC等终端接入网络并获取应用服务，可扩展性强，具有实际应用价值。
04
张傲东组：
树莓派透明小电视
功能原理：
树莓派小电视主要由树莓派3B、1.3英寸LCD分光棱镜和3D打印的外壳组成，分光棱镜通过将LCD屏幕显示的图像一部分进行透射一部分进行反射从而实现透明的显示效果。LCD的屏幕驱动芯片为ST,树莓派通过SPI通信协议控制LCD进行图像显示，并通过树莓派的GPIO引脚控制三个按键和摇杆进行屏幕的操作。整个图形界面程序通过Python进行编程，从而实现显示图片、日期和时间、树莓派的CPU温度和空间占用等等，由于使用python编程可以调用各种各样的库以及树莓派CPU较强的算力，本项目扩展性极强，显示效果炫酷，二次开发可以实现更多功能。
05
侯洁组：
树莓派实现垃圾分类
功能原理：
该垃圾分类项目主要在于对各种垃圾进行所属归类，本次项目采用Keras深度学习框架搭建卷积神经网络模型实现图像分类，最终移植在树莓派上进行实时视频流的垃圾识别。项目实现过程中主要考虑PC端性能，并尽可能优化模型大小，训练可采用GPU，但调用模型测试的时候用CPU运行，测试帧率和准确性（测试10张左右图像的运行时间取平均值或实时视频流的帧率）。部署在树莓派端，在本地进行USB摄像头实时视频流的垃圾分类（归类）。该项目采用了一种基于“计算机视觉”摄像头的系统，其在经过训练后可以识别上各个种类的垃圾，然后给出垃圾的相应种类，极大的提高了垃圾分类的效率。
06
庞苒组：
树莓派和老旧电视机秒变”家庭影院“
功能原理：
在搭载RaspberryPiOS系统的树莓派3B中安装Linux发行版的Kodi，安装各项插件，启动开机自启，通过HDMI，及音频端口与非智能电视机进行连接，通过鼠标和键盘进行可视化设置，连通音频接口配置输出参数，播放时有画面和声音，改造后的电视支持多软件投屏，可以通过pvr插件并插入播放源来观看有线电视；可以管理本地媒体资源（包括视频、音频以及图片），安装Exodus插件后可以播放远端媒体资源，还可以通过安装音乐播放器，达到听音乐的效果。树莓派的作用就类似于一个电视盒子，但是可播放范围更广，播放更稳定，携带安装更加便利。
07
姚建羽组：
基于树莓派的人脸识别系统
功能原理：
对于输入的人脸图像或者视频流，树莓派首先判断是否存在人脸，若存在人脸，则会进一步给出每个脸的位置、大小和各个主要面部器官的位置信息。依据这些信息，我们能够将其与已知的人脸进行对比，从而识别每个人脸的身份。
硬件部分我们采用树莓派4B，它由主板、摄像头和风扇组成，充电宝作为电源为其供电。软件部分我们采用VNCViewer连接树莓派，利用OpenCV内部已经训练好的人脸模型，将从摄像头采集到的图片转为灰度图，然后运用分类器进行人脸识别。
08
贾金旭组：
“极品飞车”——创意小车设计
功能原理：
本创意智能小车由底盘、摄像头、巡线、避障、测距电机驱动、稳压等功能模块组成。以树莓派作为主控板，以python和C语言作为程序设计语言，运用GPIO、wifi通信控制原理、嵌入式开发板、传感器的作原理，使小车具有简单的巡线、避障、测距和实时回传高清视频图像等功能。除此之外，本小车还可以进行扩展与改造，实现诸多其他的功能。在疫情防控常态化阶段，创意智能小车可以帮助人们进行物资采买等工作！
09
潘丹梓组：
基于树莓派的超声波测距报警系统
功能原理：
通过超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播时碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为v,而根据计时器记录的测出发射和接收回波的时间差△t,就可以计算出发射点距障碍物的距离S,即:S=v·△t/2。
通过超声波的测距的原理得到障碍物与探头的实时距离（间隔约0.5s），并可通过设置，实现距离小于某一测定值时（本装置测定值为cm），LED灯闪烁两次以实现报警目的，使佩戴者实时高效地掌握需