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4. 四、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。
4.1.2 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 | 88.0mm*55.5mm*42.5mm |
| 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 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 |
4.2.3 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。 |
4.2.4 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S1~S6，注意黄色线接S，红色线接5V，棕色线接GND，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，舵机先以速度 50 正向转动 2 秒，再以速度 - 50 反向转动 2 秒，最后将舵机速度设为 0 停止转动。
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。
4.3.2 270°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。它是有限旋转舵机，也就是说舵机可以控制旋转角度，但有旋转角度限制，角度范围为0°到270°。
(2) 技术参数
| 工作电压 | DC 4.8-6V |
|---|---|
| 额定扭矩 | 1N.m |
| 转动范围 | 0°~270° |
| 产品线长 | 25cm |
| 产品尺寸 | 40mm*16mm |
(3) 接线示意图
将270°舵机接入主控器接口S1~S6，注意黄色线接S，红色线接5V，棕色线接GND，如下图所示：
(4) 案例实践
案例一：270 度舵机多角度延时转动 程序逻辑：下载程序后，270°积木舵机先转到135°，2秒后，再转到0°，2秒后，再转到270°，2秒后停止。
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：
- 使用270°舵机必须先进行初始复位。
- 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。
4.3.3 按键模块
(1) 简介
这是一款常见的按键模块，该模块自带一个白色的按键帽，这个模块广泛用于各种DIY实验，如环境监控、电子秤制作、智能车、机器人等。
(2) 技术参数
| 工作电压 | DC 5V |
|---|---|
| 工作电流 | 5mA |
| 接口型号 | 5264-4AW |
| 产品尺寸 | 39.5mm*23.5mm*24mm |
(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：按键触发蜂鸣器报警 程序逻辑：下载程序后，通过主控板载蜂鸣器测试按键传感器的按键状态，未按下按键时蜂鸣器不发声，按下按键时蜂鸣器发声。
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”等待0.2秒“，是因为物理按键在按下和松开的瞬间，金属触点会发生短暂的 “弹跳”，导致电平信号在短时间内反复跳变，程序会误以为是多次按下，等待0.2秒可以让按键的机械抖动稳定下来，确保程序检测到的是一次稳定的按键按下信号，避免误触发多次播放音调。
- 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。
4.3.4 声音传感器
(1) 简介
这是一款检测外界声音大小的传感器。这个传感器用途广泛，主要应用于制作声控机器人、声控开关、声控报警等设备。传感器兼容乐高孔位，可进行更多创意DIY设计。
(2) 技术参数
| 工作电压 | DC 5V |
|---|---|
| 工作电流 | 5mA |
| 麦克风类型 | 电容式驻极体 |
| 接口型号 | 5264-4AW |
| 产品尺寸 | 39.5mm*23.5mm*24mm |
(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：音量触发蜂鸣器报警 程序逻辑：下载程序后，通过主控板载蜂鸣器测试声音传感器，当声音传感器检测到音量大于30时，蜂鸣器报警1秒后停止，每隔0.05秒刷新一次检测状态，保证响应及时。
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：
- 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。
4.3.5 发光超声波传感器
(1) 简介
这是一款可发光的超声波测距模块，采用了一款工业级超声波测距芯片，芯片内部集成超声波发射电路、超声波接收电路、数字处理电路等。模块采用 IIC 通信接口，能通过 IIC通信进行读取超声波传感器测量的距离。传感器兼容乐高孔位，可进行更多创意DIY设计。
(2) 技术参数
| 工作电压 | DC 5V |
|---|---|
| 工作电流 | 2mA |
| 工作频率 | 40Hz |
| 有效测距量程 | 2cm~400cm |
| 通信方式 | IIC |
| 接口型号 | 5264-4AW |
| 产品尺寸 | 55.5mm*23.5mm*23.8mm |
(3) 接线示意图
- 它支持连接主控器上的 1/2/3/4 接口。
(4) 案例实践
案例一：超声波距离感应彩灯报警 程序逻辑：下载程序后，当超声波传感器检测到前方障碍物距离小于等于15cm时，超声波传感器的两个彩灯同时亮红灯，距离大于15cm时，超声波传感器的两个彩灯关闭，每隔0.1秒刷新一次检测状态，保证响应及时。
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：
- 使用超声波传感器，需要在启动时初始化超声波传感器的接口，图中程序启动时使用”关闭发光超声波彩灯（所有）“，是因为超声波传感器上电会亮蓝灯。
- 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。
4.3.6 触摸传感器
(1) 简介
这是一款基于电容感应原理的触摸传感器，这个传感器可应用于设备的开关控制，比如控制开关灯、门铃触摸按键等。传感器兼容乐高孔位，可进行更多创意DIY设计。
(2) 技术参数
| 工作电压 | DC 5V |
|---|---|
| 工作电流 | 5mA |
| 接口型号 | 5264-4AW |
| 产品尺寸 | 39.5mm*23.5mm*24mm |
(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：触摸开关控制彩灯亮灭 程序逻辑：下载程序后，通过主控板载RGB彩灯测试触摸传感器的按键状态，未按下触摸时RGB不亮，按下触摸时RGB亮红灯。
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：
- 使用触摸传感器，需要在启动时初始化触摸传感器的接口。
- 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。