树莓派教你轻松扩展IO口，采集数据一点就通

树莓派，作为一款极具性价比的单板计算机，因其强大的扩展性和丰富的应用场景，受到了广大电子爱好者和创客的喜爱。在这个快速发展的时代，数据的采集与分析变得尤为重要。而树莓派正好能够帮助我们轻松实现数据的采集。本文将详细介绍如何利用树莓派扩展IO口，采集数据。

一、树莓派的IO口概述

树莓派具有多个IO口，包括GPIO（通用输入输出）、SPI、I2C等。其中，GPIO是最常用的IO口，用于连接传感器、继电器、显示屏等外部设备。

1. GPIO口特点

• 3.3V供电：树莓派的GPIO口供电电压为3.3V，因此在使用时需要注意电压等级，避免损坏设备。
• 5V tolerant：GPIO口对5V电压有一定容忍度，可以连接5V供电的设备。
• 可编程：GPIO口可通过软件编程实现输入、输出、上拉/下拉等功能。

2. GPIO口引脚分配

树莓派不同的型号（如Zero、Pi 4等）具有不同的GPIO口引脚分配。以下以树莓派Pi 4为例，介绍其GPIO口引脚分配：

二、树莓派扩展IO口

为了实现数据的采集，我们需要利用树莓派的GPIO口连接各种传感器、继电器等外部设备。以下介绍几种常用的扩展IO口方法：

1. 使用扩展板

市面上有许多针对树莓派的扩展板，如Raspberry Pi HAT、Pi Plate等。这些扩展板可以提供额外的GPIO口、SPI、I2C接口等，方便连接外部设备。

2. 使用GPIO扩展模块

GPIO扩展模块如Pimoroni Pi T-Clock、Adafruit GPIO Breakout等，可以将多个GPIO口扩展到树莓派上。

3. 使用继电器模块

继电器模块可以将低电平的GPIO信号转换为高电平信号，从而控制大功率设备，如灯泡、电机等。

三、数据采集实例

以下以树莓派连接一个温度传感器（如DHT11）为例，介绍数据采集的过程。

1. 准备工作

• 一台树莓派
• 温度传感器（DHT11）
• 连接线

2. 连接电路

将温度传感器的数据线连接到树莓派的GPIO口，具体连接方式如下：

• VCC连接到3.3V电源
• GND连接到GND
• DATA连接到任意一个GPIO口（如GPIO17）

3. 编写程序

使用Python编写程序，读取温度传感器数据。以下是一个简单的示例代码：

import Adafruit_DHT
import time

sensor = Adafruit_DHT.DHT11
pin = 17

while True:
    humidity, temperature = Adafruit_DHT.read_retry(sensor, pin)
    if humidity is not None and temperature is not None:
        print('Temp={0:0.1f}*C  Humidity={1:0.1f}%'.format(temperature, humidity))
    time.sleep(2)

4. 运行程序

将程序保存为dht11.py，在树莓派上运行。程序将每隔2秒读取一次温度和湿度数据，并打印到屏幕上。

四、总结

通过本文的学习，相信你已经掌握了如何利用树莓派扩展IO口，采集数据的方法。在实际应用中，你可以根据自己的需求选择合适的传感器和扩展板，实现各种功能。希望这篇文章对你有所帮助，祝你学习愉快！