4.软硬件指南

4.1 ESP32主控器

4.1.1 ESP32主控器简介

这是一款以ESP32为核心，支持图形化编程和Python编程的智能主控器。它采用PC塑料外壳封装，板载PWM舵机接口、电机接口、可编程按钮、蜂鸣器等电子模块，并预留多个传感器接口，可拓展性强，统一4PN防反插接口，适配幻尔全系列传感器，使用方便安全。

5.1.2 ESP32主控器功能分布

4.1.3 ESP32主控器参数说明

产品名称	ESP32控制器
产品尺寸	88.0mm55.5mm42.5mm
充电电压	5V
充电电流	1500mA
充电时间	3.5h
电池容量	1200mA 3.7V锂电池2节
最大工作电压	8.4V
额定工作电压	7.4V

4.2 WonderCode编程软件

4.2.1 编程平台简介

WonderCode是幻尔产品专用的Scratch编程软件工具。软件支持图形化指令块与Python代码的自动转换，可采用拖拽指令块的方式即可进行程序编写，非常适合新手进行编程学习。

4.2.2 下载编程软件安装包

4.2.3 平台界面介绍

下图为“WonderCode”软件的功能区域示意图：①菜单栏，②指令区，③脚本区，④代码展示与上传区。

对应功能如下表所示：

图标	功能
	可以新建、保存和打开程序文件
	用于在线模式，仅作了解，无需掌握
	决定是否连接设备与软件以及确定连接端口
	用于查找帮助资料、检查更新以及安装驱动
	显示程序文件名，当未开始编程或文件未保存时，则显示“scratch作品”
	界面切换按钮，可在“在线模式”和“上传模式”之间进行切换
	选择界面显示语言，可切换英语、简体中文以及繁体中文
	在编写程序时可对操作进行撤销或恢复
	编辑方式切换按钮，“自动转码”将指令块程序转化为Python形式，切换至“Python编程”可直接使用Python来编辑程序
	将程序以Python代码的形式保存
	打开已保存的Python文件
	进行设备交互，将程序下载到主控板
	用于添加设备的扩展包
	从上至下分别控制代码编辑界面的放大、缩小以及恢复默认大小

4.2.4 基础代码块介绍

指令块	所在类别	功能说明
		程序暂停指定时长后继续执行后续代码，用于动作间隔、延时缓冲。
		读取设备上电运行的总毫秒时间，用于计时、延时判断逻辑。
		限定循环内部代码固定运行指定次数，次数完成后退出循环。
		无限循环运行内部嵌套指令，程序持续重复执行循环内逻辑。
		基础条件判断，条件成立时执行内部代码，不成立则直接跳过。
		双分支条件判断，条件成立执行“那么”内代码，不成立执行“否则”内代码。
		自定义输入延时数值，控制程序暂停对应时长。
		循环执行内部代码，直至指定条件成立后退出循环。
		提前终止当前循环结构，直接跳出循环执行后续程序。
		用于自定义函数内部，返回指定数据至函数调用处。
		对两个数值进行加法运算，返回结果。
		对两个数值进行减法运算，返回结果。
		对两个数值进行乘法运算，返回结果。
		对两个数值进行除法运算，返回结果。
		数值大小比较，对比两个数字，返回成立/不成立布尔值。
		逻辑与运算，多个条件同时成立整体结果才为真。
		逻辑或运算，任意一个条件成立整体结果即为真。
		布尔取反运算，将原有真假条件反转。
		布尔逻辑判断，对输入条件进行真假判定或取反运算。
		判断数组、元组、字典内是否存在指定元素，返回布尔结果。
		根据指定键名，提取字典中对应存储的数值或文本内容。
		将输入数值从原数值区间线性换算映射至目标区间，完成数值范围转换。
		自定义录入或调用文本内容，生成可参与拼接、判断、显示的字符串数据。
		将两段文本字符串拼接合并，输出完整的组合文本。
		将输入的数字数值转换为对应文本字符格式，用于文字显示、字符串拼接场景。
		创建自定义命名的变量容器，用于存储数字、文本等单份数据。
		读取已创建变量内部存储的数据，可参与运算、判断、输出等操作。
		给指定变量赋值，覆盖原有数据，将变量内容修改为设定值。
		对数值型变量进行自增运算，在原有数值基础上叠加指定数字。
		创建自定义名称的空白列表，用于批量存储多组数据。
		生成空白列表容器，可存放数字、文本等多类数据，用于后续增删改查操作。
		清空目标列表内所有存储元素，将列表重置为空列表。
		在指定列表对应序号元素前方插入自定义内容，完成列表元素新增插入操作。
		自定义创建函数积木，设置函数名称与传入参数（数字/文本类型），用于封装复用一段程序逻辑。
		为自定义函数提供数字或文本类型的参数输入值，供函数内部程序调用。
		调用已定义好的自定义函数积木，执行该函数内部封装的全部程序代码。
		创建自定义函数积木，用于封装一段可重复调用的程序逻辑。
		调用已定义好的自定义函数，执行函数内部封装的全部程序。

4.2.5 ESP32主控器扩展库介绍

指令块	所在类别	功能说明
		程序主循环容器，上电初始化完成后持续循环执行内部代码。
		设备上电开机后仅执行一次，用于放置硬件初始化、参数配置等开机逻辑。
		驱动蜂鸣器播放指定音高、节拍的乐曲，后台模式下运行时不阻塞后续程序执行。
		调节蜂鸣器发声音量，取值范围 0~100，数值越大音量越高。
		立即停止蜂鸣器发声，终止当前播放的音调或乐曲。
		控制指定编号或全部RGB彩灯，设置为选定色彩点亮发光。
		通过RGB三通道数值自定义灯光色彩，控制对应彩灯输出混合色光。
		让指定RGB彩灯以选定颜色执行亮度渐变呼吸效果，可自定义明暗变化周期。
		开启RGB彩灯自动循环渐变多种色彩的流动炫彩灯光效果。
		熄灭指定编号或全部RGB彩灯，切断灯光输出。
		通过串口向电脑打印输出自定义文本字符串，用于调试查看信息。
		通过串口向电脑打印输出指定数字数值，用于数据调试打印。
		立刻终止指定接口360°舵机的转动动作，使舵机停止运转。
		控制指定接口的360°舵机，按设定的自定义速度持续转动。
		控制指定接口270°舵机，在设定时长内平稳转动至目标角度，自动延时等待舵机完成动作。

4.3 电子模块教程

4.3.1 360°积木舵机

(1) 简介

这是一款可以兼容各种乐高积木组件的舵机。使用时，我们一般使用 PWM（脉冲宽度调制）来控制。它是连续旋转舵机，通过 PWM 信号可以控制旋转速度和方向，但无法控制具体转动的角度。

(2) 技术参数

工作电压	DC 4.8-6V
额定扭矩	1N.m
转动范围	0°~360°
产品线长	25cm
产品尺寸	40mm*16mm

(3) 接线示意图

将360°舵机接入主控器接口，注意线接，线接，线接，如下图所示：

(4) 案例实践

案例一：舵机正反转延时启停

程序逻辑：下载程序后，360°积木舵机将按照50的速度，正转2秒，再反转2秒，最后停止。

程序下载说明：

按照动图依次点击"连接"，选择端口后，点击"上传"，完成程序下载，测试程序执行效果。

注意：

图中程序使用“设置舵机S1以的50速度转动”，是因为需要使用PWM信号控制360°积木舵机转动，而主控器PWM信号输出接口为S1~S6，因此这里使用了S1接口来发出信号给360°积木舵机。
程序源文件存放于「附录文件」目录内的「程序文件」，可前往该处下载压缩包获取。

4.3.2 点阵模块

(1) 简介

这是一款 LED 点阵屏显示模块，具有显示亮度高，显示时无闪烁，接线方便等特点，可以显示数字、文本、图案等内容。同时模块板载了乐高兼容孔位，能进行更多创意 DIY 设计。

(2) 技术参数

工作电压	DC 5V
工作电流	45mA
点阵像素	8×16点阵
点阵亮度	可调节8级亮度
接口型号	5264-4AW
产品尺寸	55.5mm23.5mm18.1mm

(3) 接线示意图

它支持连接主控器上的 5/6/7/8 接口。

(4) 案例实践

案例一：点阵屏循环图文显示

程序逻辑：下载程序后，控制点阵屏切换显示“Hi”、“123”和“❤”。

程序下载说明：

按照动图依次点击"连接"，选择端口后，点击"上传"，完成程序下载，测试程序执行效果。

注意：

使用点阵模块，需要在启动时初始化点阵模块的接口。
程序源文件存放于「附录文件」目录内的「程序文件」，可前往该处下载压缩包获取。

4.4 WonderLens视觉模块

4.3.1 模块简介

这是一款简单易用的AI视觉传感器，内置颜色识别、人脸识别、标签分类、视觉巡线、数字识别、路标识别、图像分类、特征学习共8种功能。

它告别繁琐复杂的训练过程和视觉算法，可以一键完成AI训练，帮您轻松实现各种AI视觉创意项目。

4.3.2 技术规格

工作电压	DC 5V
接口类型	IIC
接口型号	5264-4AW
产品尺寸	31.0mm24.0mm8.0mm

4.4.3 功能图解

WonderLens视觉模块上共有左右两个拨杆，可以左、右拨动及向下按，从功能上可分为导航拨杆和功能拨杆。其中屏幕左上角拨杆为导航拨杆，右上角为功能拨杆，如下图所示：

操作方式	导航拨杆	功能拨杆
向左拨动	向左切换菜单项	进入学习
按下	收起任务栏/退出	确认/设置
向右拨动	向右切换菜单项	补光灯开关/删除

4.4.4 功能介绍

(1) 颜色识别

基础颜色识别功能

进入模式
- 首次开机，画面会停留在“颜色识别”的功能栏；
- 回到主界面拨动【导航拨杆】，直至屏幕顶部显示“颜色识别”的菜单栏。
学习新颜色并识别
使用颜色识别功能，需要先对颜色进行学习，学习步骤如下：
(1) 在颜色识别主界面拨【功能拨杆】的笔状图标进入学习界面；

(2) 将屏幕中心的十字架对准要学习的颜色色块，所选色块将被一个白色框突出显示；

(3) 拨杆向左拨动，按下【功能拨杆】中的相机图标开始学习，学习成功后，会收到一个结果提示；

(4) 学习成功后，当视觉模块在画面中发现已识别的颜色时，会立即标出与该颜色匹配的最大物体，并显示对应的颜色ID。

删除颜色
进入颜色识别的学习界面，使用【功能拨杆】选择想要删除的颜色ID，然后按下垃圾桶图标对应的【功能拨杆】按钮即可完成删除。

颜色识别功能参数说明
在颜色识别主菜单下向下按【功能拨杆】的齿轮图标便可进入本功能的参数设置界面

颜色识别参数设置项包括：“颜色范围”、“重置参数”。

颜色范围：用于控制颜色学习时的识别范围，适当的设置可以帮助精确识别目标颜色，避免框选到不相关的区域。
一个合适的值通常是20，这个值能在多数情况下达到理想的识别效果。如果设置的数值过大，可能会导致学习时的白框覆盖整个屏幕；若设置数值过小，可能仅框住部分目标颜色，影响识别的准确性。
值得注意的是，已学习的颜色ID会保存其学习时的颜色范围，不会受到新的“颜色范围”设置的影响。若需调整已学习颜色ID的识别范围，则需重新学习。
重置参数：将颜色识别功能参数重新恢复至出厂设置。需要注意的是重置后退出设置界面时需要保存新设置，否则重置后的参数不会被保存。

(2) 人脸识别

检测人脸

进入模式
回到主界面拨动【导航拨杆】，直至屏幕顶部显示“人脸识别”的菜单栏。
检测人脸
进入模式后，人脸检测便自动开始运行，检测成功则会用白色方框框出。

学习特定人脸
要识别特定的人脸，需要先对检测的人脸进行学习。
- 学习单张人脸
1. 向左拨动【功能拨杆】的笔状图标按钮，进入人脸学习模式；

进入人脸学习模式后，屏幕中心显示一个“＋”，菜单栏显示“人脸ID:1”、“人脸ID:2”等项。此处人脸ID相当于电脑中的文件名，用于保存数据和标记不同的人脸。将屏幕中心“＋”对准人脸的中心。注意：为了更好的学习效果，请严格遵循本步要求，否则可能会学习失败！

对准后，向左拨动【功能拨杆】的相机图标按钮进行人脸学习。学习完成后按OK即可关闭对话框（成功或失败都会有对话框弹出提示用户学习结果）。学习成功后菜单栏处对应的人脸ID后会显示√，标记该人脸学习完成。

学习多张人脸
例如我们前面学习了人脸ID:1，如需学习多张人脸，只需在人脸学习模式中向右拨动【导航拨杆】至其他人脸ID，例如“人脸ID:2”，再按照前面学习ID1 时的步骤操作即可。

识别特定人脸
完成学习后，再识别到相同人脸时，会用不同颜色的彩色框框出该人脸，并显示人脸对应的ID。

删除人脸
若不需要再识别到某ID的人脸，可对已学习过的人脸进行删除。在人脸学习界面使用【导航拨杆】移动到需要删除的人脸ID界面，再向右拨动【功能拨杆】的垃圾桶图标即可删除。

人脸识别功能参数说明
在人脸识别主菜单下向下按【功能拨杆】的齿轮图标便可进入本功能的参数设置界面。人脸识别参数设置项包括“检测阈值”、“NMS 阈值”、“识别阈值”、“重置参数”。

检测阈值：用于设置人脸检测时的阈值，数值越大越准确、越不易误识别，但过高的数值会使检测率降低，甚至检测不到人脸。
NMS 阈值：一般无需了解，维持默认值即可。
识别阈值：用于设置识别特定人脸时的阈值，数值越大越准确，越不容易误识别。过小的识别阈值会导致将错误的人脸误识别为特定人脸，而过高的阈值则会导致识别不到、或只能在严格的特定位置、角度才能识别到特定人脸。
重置参数：用于将人脸识别的功能参数全部重置为默认值。需要注意的是重置后退出设置界面时需要保存新设置，否则重置后的参数不会被保存。