micropython中如何用单片机制作鞋码匹配仪

发布时间：2021-12-22 13:36:36 作者：柒染
来源：亿速云阅读：137

# MicroPython中如何用单片机制作鞋码匹配仪

## 一、项目背景与需求分析

在现代智能穿戴设备领域，精准测量足部尺寸对鞋类产品定制、运动健康监测具有重要意义。传统鞋码测量依赖人工比对，存在主观性强、效率低下的问题。本项目基于MicroPython开发环境，利用ESP32单片机和低成本传感器，构建一套智能鞋码匹配系统，可实现：
- 非接触式足长/足宽测量
- 自动换算国际标准鞋码（欧码/美码/厘米）
- 数据可视化显示
- 测量记录存储功能

## 二、硬件系统设计

### 2.1 核心组件清单
| 组件 | 型号 | 功能 |
|------|------|------|
| 主控芯片 | ESP32-WROOM-32 | 处理传感器数据，运行匹配算法 |
| 测距传感器 | VL53L0X | 激光TOF测距（精度±3mm） |
| 压力传感器 | FSR402 | 足部接触检测 |
| 显示屏 | SSD1306 0.96" OLED | 128x64分辨率图形显示 |
| 扩展模块 | MicroSD卡槽 | 测量数据存储 |

### 2.2 电路连接方案
```python
# MicroPython引脚定义示例
from machine import Pin, I2C

i2c = I2C(0, scl=Pin(22), sda=Pin(21))  # I2C0用于传感器
display_i2c = I2C(1, scl=Pin(18), sda=Pin(19))  # I2C1用于显示屏

tof = VL53L0X(i2c)
oled = SSD1306_I2C(128, 64, display_i2c)
fsr = ADC(Pin(34))  # 压力传感器模拟输入

三、MicroPython软件实现

3.1 核心算法设计

3.1.1 鞋码转换公式

def convert_to_shoe_size(length_mm):
    # 国际鞋码转换公式
    eu_size = round(length_mm * 0.667 - 66.67)  # 欧码公式
    us_size = eu_size - 33  # 美码转换
    return {'cm': length_mm/10, 'eu': eu_size, 'us': us_size}

3.1.2 多点测量算法

def multi_point_measure():
    positions = [0, 50, 100]  # 三个测量点(mm)
    readings = []
    for pos in positions:
        move_stepper(pos)  # 控制步进电机移动
        readings.append(tof.read())
    return sum(readings)/len(readings)  # 返回平均值

3.2 关键代码实现

3.2.1 传感器数据采集

def get_foot_metrics():
    start_time = time.ticks_ms()
    while fsr.read() < 500:  # 等待足部接触
        if time.ticks_diff(time.ticks_ms(), start_time) > 10000:
            raise TimeoutError("未检测到足部")
    
    length = measure_length()
    width = measure_width()
    return process_metrics(length, width)

3.2.2 OLED显示驱动

def show_results(size_data):
    oled.fill(0)
    oled.text("EU: {}".format(size_data['eu']), 0, 10)
    oled.text("US: {}".format(size_data['us']), 0, 30)
    oled.text("CM: {:.1f}".format(size_data['cm']), 0, 50)
    oled.show()

四、系统优化与校准

4.1 传感器校准方法

使用标准长度参照物（如250mm校准块）
采集10次测量数据求平均值
计算补偿系数：

calibration_factor = actual_length / measured_length

4.2 低功耗优化

# 深度睡眠模式配置
def enter_sleep():
    rtc = machine.RTC()
    rtc.irq(trigger=rtc.ALARM0, wake=machine.DEEPSLEEP)
    rtc.alarm(rtc.ALARM0, 60000)  # 60秒后唤醒
    machine.deepsleep()

五、完整系统工作流程

用户将脚放入测量区域
压力传感器触发测量启动
激光传感器进行三维扫描
MicroPython处理数据并计算鞋码
结果展示在OLED屏上
数据存储至MicroSD卡
系统进入低功耗模式等待下次测量

六、进阶功能扩展

6.1 蓝牙数据传输

import ble_simple_peripheral

def send_via_ble(data):
    peripheral = ble_simple_peripheral.Peripheral()
    peripheral.advertise()
    peripheral.send(str(data))

6.2 Web服务支持

import network
import usocket as socket

ap = network.WLAN(network.AP_IF)
ap.config(essid='ShoeSizeMeter')
ap.active(True)

def web_handler():
    conn = socket.socket()
    conn.bind(('',80))
    conn.listen(5)
    while True:
        client = conn.accept()
        request = client.recv(1024)
        response = "Your size: {}".format(last_measurement)
        client.send(response)
        client.close()

七、常见问题解决

测量不准确：
- 检查传感器安装是否水平
- 重新运行校准程序
- 确保测量环境光照稳定

系统崩溃：

try:
   main_loop()
except Exception as e:
   print("Error:", e)
   machine.reset()

显示异常：
- 检查I2C地址是否正确（通常0x3C）
- 确认供电电压稳定（3.3V）

八、项目应用前景

本系统可扩展应用于： - 智能鞋柜自动匹配 - 运动科学足部分析 - 零售业智能导购 - 医疗康复监测

通过MicroPython的快速开发特性，开发者可在2-3周内完成原型开发，物料成本控制在$20以内，具有较高的商业推广价值。

注意事项：
1. 实际开发时需根据具体传感器型号调整驱动代码
2. 测量精度受环境温度影响，建议在15-30℃环境使用
3. 本项目代码遵循MIT开源协议 “`

该方案完整实现了基于MicroPython的智能鞋码测量系统，包含硬件选型、核心算法、优化方法和扩展功能，可根据实际需求调整传感器类型和显示方式。通过模块化设计，各功能组件可独立测试与升级。