Présentation du Sense Hat aux RMLL de 2016

dimanche 19 juin 2022
par Alain BUSSER

L’utilisation du Sense Hat en ICN avait été présentée aux RMLL de 2016 à Saint-Joseph. Cela avait été l’occasion de proposer des activités menées en mini-projet. Ces activités peuvent toujours être pratiquées, en NSI.

Cet article est mis à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Partage dans les Mêmes Conditions 2.0 France.

Les RMLLd de 2016 à Saint-Joseph ont eu leur propre station météo affichant en temps réel la température, l’hygrométrie et la pression atmosphérique. L’appareil sur lequel ces données étaient mesurées et affichées est formé

d’un Raspberry Pi
d’un Sense Hat

Le Sense Hat est une extension du Raspberry Pi développée pour Astro Pi (un ordinateur à base de Raspberry Pi utilisé dans la station spatiale internationale). Son succès en ISN vient de son seul actuateur (virtuel ou en tout cas, optique) qui est la matrice de LEDs qui le recouvre presque complètement. Par exemple un jeu de Candy Crush a été programmé par des élèves d’ISN sur le Sense Hat.

Mais ce sont les nombreux et discrets senseurs qui font l’intérêt du Sense Hat pour la station spatiale internationale. Par exemple la mesure régulière de la pression atmosphérique et du taux d’humidité de l’air donne le graphique suivant (fait avec le logiciel libre R) :

Les données ont été enregistrées dans un fichier csv à l’aide de ce script :

from sense_hat import SenseHat
import time
sense = SenseHat()

fichier = open("hygro.csv","w")

for n in range(240):
	fichier.write(str(sense.get_humidity()))
	fichier.write(" , ")
	fichier.write(str(sense.get_pressure()))
	fichier.write('\n')
	time.sleep(60)

fichier.close()

Et oui ! C’est en Python (langage) qu’on programme le Sense Hat [1] ! Durant les RMLL, ont été montrés des exemples de mini-projets d’ISN qu’on peut faire avec le Sense Hat, comme

La station météo ;

Le script

from sense_hat import SenseHat

sense = SenseHat()
white = (255,255,255)
for n in range(8):
	message = "Welcome to the RMLL, the meteo today: "
	message += "temperature: " + str(round(sense.get_temperature(),1)) + " Celsius;  "
	message += "Pressure: " + str(int(sense.get_pressure())) + " hPa; "
	message += "humidity: " + str(int(sense.get_humidity())) + "% "
	sense.show_message(message,text_colour=white)

Un niveau à bulle en une vingtaine de lignes de Python ;

Le script

from sense_hat import SenseHat

sense = SenseHat()
on_continue = True


while on_continue:
	vecteur = sense.get_accelerometer_raw()
	x = -vecteur['x']*10 + 3.5
	y = -vecteur['y']*10 + 3.5
	
	for i in range(8):
		for j in range(8):
			n = int(100*max(2-(i-x)**2-(j-y)**2,0))
			sense.set_pixel(i,j,n,n,n)
	
	if (x-4)**2>20 or (y-4)**2>20:
		on_continue = False

La simulation d’un robot type fourmi de Langton, représenté par un pixel mobile sur la matrice de LEDs

Le script

from time import *
from sense_hat import SenseHat


sense = SenseHat()
sense.clear()

def mettre_bleu(x,y,n):
	(r,g,b) = sense.get_pixel(x,y)
	sense.set_pixel(x,y,r,g,n)

def mettre_rouge(x,y,n):
	(r,g,b) = sense.get_pixel(x,y)
	sense.set_pixel(x,y,n,g,b)


def gauche():
	global direction
	direction = (direction+1) % 4

def droite():
	global direction
	direction = (direction+3) % 4

def avance():
	global direction, x,y
	mettre_bleu(x,y,0)
	x = (x+dx[direction]) % 8
	y = (y+dy[direction]) % 8
	mettre_bleu(x,y,255)

dx = [1,0,-1,0]
dy = [0,1,0,-1]
direction = 1
x,y = 4,4

sense.set_pixel(x,y,0,0,255)


for n in range(2000):
	avance()
	(r,g,b) = sense.get_pixel(x,y)
	if r>0:
		gauche()
		mettre_rouge(x,y,0)
	else:
		droite()
		mettre_rouge(x,y,255)
	sleep(0.1)

On peut même expérimenter avec plusieurs fourmis de couleurs différentes interagissant entre elles :

from time import *
from sense_hat import SenseHat


sense = SenseHat()
sense.clear()

def mettre_bleu(x,y,n):
	(r,g,b) = sense.get_pixel(x,y)
	sense.set_pixel(x,y,r,g,n)

def mettre_rouge(x,y,n):
	(r,g,b) = sense.get_pixel(x,y)
	sense.set_pixel(x,y,n,g,b)

def mettre_vert(x,y,n):
	(r,g,b) = sense.get_pixel(x,y)
	sense.set_pixel(x,y,r,n,b)


def gauche1():
	global direction1
	direction1 = (direction1+1) % 4

def droite1():
	global direction1
	direction1 = (direction1+3) % 4

def avance1():
	global direction1, x1,y1
	mettre_bleu(x1,y1,0)
	x1 = (x1+dx[direction1]) % 8
	y1 = (y1+dy[direction1]) % 8
	mettre_bleu(x1,y1,255)

def gauche2():
	global direction2
	direction2 = (direction2+1) % 4

def droite2():
	global direction2
	direction2 = (direction2+3) % 4

def avance2():
	global direction2, x2,y2
	mettre_bleu(x2,y2,0)
	x2 = (x2+dx[direction2]) % 8
	y2 = (y2+dy[direction2]) % 8
	mettre_bleu(x2,y2,255)

dx = [1,0,-1,0]
dy = [0,1,0,-1]
direction1 = 1
direction2 = 2
x1,y1 = 6,6
x2,y2 = 3,3

sense.set_pixel(x1,y1,0,0,255)
sense.set_pixel(x2,y2,0,0,255)


for n in range(4000):
	avance1()
	(r,g,b) = sense.get_pixel(x1,y1)
	if r>0:
		gauche1()
		mettre_rouge(x1,y1,0)
	else:
		droite1()
		mettre_rouge(x1,y1,255)
	avance2()
	(r,g,b) = sense.get_pixel(x2,y2)
	if g>0:
		gauche2()
		mettre_vert(x2,y2,0)
	else:
		droite2()
		mettre_vert(x2,y2,255)
	sleep(0.01)

Des jeux style Lightsout... ou le jeu de la vie de Conway !

Le script

from time import sleep as attendre
from random import *
from sense_hat import SenseHat

sense = SenseHat()
sense.clear()

matrice = [[0]*8 for i in range(8)]

def lecture():
	global matrice, ecosysteme
	for i in range(8):
		for j in range(8):
			matrice[i][j] = ecosysteme[8*i+j][1]/255

def ecriture():
	global matrice, ecosysteme
	for i in range(8):
		for j in range(8):
			voisins = matrice[(i+7)%8][(j+7)%8]
			voisins += matrice[(i+7)%8][j]
			voisins += matrice[(i+7)%8][(j+1)%8]
			voisins += matrice[i][(j+7)%8]
			voisins += matrice[i][(j+1)%8]
			voisins += matrice[(i+1)%8][(j+7)%8]
			voisins += matrice[(i+1)%8][j]
			voisins += matrice[(i+1)%8][(j+1)%8]
			if voisins is 3 or (voisins is 2 and matrice[i][j]>0):
				ecosysteme[8*i+j] = v
			else:
				ecosysteme[8*i+j] = m

v = [0,255,0]
m = [0]*3
ecosysteme = []
for n in range(64):
	if random()<0.3:
		ecosysteme += [v]
	else:
		ecosysteme += [m]
		
sense.set_pixels(ecosysteme)

for gener in range(200):
	lecture()
	ecriture()
	sense.set_pixels(ecosysteme)
	attendre(0.02)

La simulation d’un mouvement brownien.

Le script

from random import *
from time import *
from sense_hat import SenseHat


sense = SenseHat()
sense.clear()

dx = [1,0,7,0]
dy = [0,1,0,7]

x1,y1 = 4,4
x2,y2 = 0,0
x3,y3 = 0,7

sense.set_pixel(x1,y1,0,0,255)
sense.set_pixel(x2,y2,255,0,0)
sense.set_pixel(x3,y3,0,255,0)


while 2+2==4:
	(r,g,b) = sense.get_pixel(x1,y1)
	sense.set_pixel(x1,y1,r,g,0)
	indice = randrange(4)
	x1 = (x1+dx[indice]) % 8
	y1 = (y1+dy[indice]) % 8
	(r,g,b) = sense.get_pixel(x1,y1)
	sense.set_pixel(x1,y1,r,g,255)
	(r,g,b) = sense.get_pixel(x2,y2)
	sense.set_pixel(x2,y2,0,g,b)
	indice = randrange(4)
	x2 = (x2+dx[indice]) % 8
	y2 = (y2+dy[indice]) % 8
	(r,g,b) = sense.get_pixel(x2,y2)
	sense.set_pixel(x2,y2,255,g,b)
	(r,g,b) = sense.get_pixel(x3,y3)
	sense.set_pixel(x3,y3,r,0,b)
	indice = randrange(4)
	x3 = (x3+dx[indice]) % 8
	y3 = (y3+dy[indice]) % 8
	(r,g,b) = sense.get_pixel(x3,y3)
	sense.set_pixel(x3,y3,r,255,b)
	sleep(0.1)

Ces mini-projets peuvent encore être menés, mais en NSI puisque l’enseignement d’ISN n’existe plus, et que les projets sont une part importante du programme de NSI.

[1] Le code source de l’interface est sur github.

IREMI de la Réunion

Institut de recherche sur l'enseignement des mathématiques et de l'informatique

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