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synced 2024-12-26 21:30:55 +08:00
Merge pull request #26131 from wxy/20210319-Create-a-countdown-clock-with-a-Raspberry-Pi
RP:published/20210319 Create a countdown clock with a Raspberry Pi.md
This commit is contained in:
Xingyu.Wang
GitHub
commit
8af72df67a
@ -3,50 +3,50 @@
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[#]: author: (Chris Collins https://opensource.com/users/clcollins)
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[#]: collector: (lujun9972)
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[#]: translator: (Donkey-Hao)
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[#]: reviewer: ( )
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[#]: publisher: ( )
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[#]: url: ( )
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[#]: reviewer: (wxy)
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[#]: publisher: (wxy)
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[#]: url: (https://linux.cn/article-14731-1.html)
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使用树莓派做一个倒计时闹钟
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使用树莓派做一个倒计时器
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使用树莓派和 ePaper 显示器开始倒计时您的下一个假期。
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![Alarm clocks with different time][1]
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2021年[ Pi Day ][2]来了又走，留下美好的回忆以及[许多树莓派项目][3]等待我们去尝试。在任何令人精神振奋、充满欢乐的假期后回到工作中都很难， Pi Day 也不例外。当我们回望三月的时候，渴望那些天的快乐。但是不用害怕，亲爱的 Pi Day 庆祝者们，我们开始下一个 Pi Day 的漫长倒计时！
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> 使用树莓派和电子纸显示屏开始倒计时你的下一个假期。
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好了，严肃点。我做了一个 Pi Day 倒计时器，你也可以！
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不久前，我购买了一个 [树莓派 Zero W][4] 并且用它来 [解决 WiFi 较差的原因][5] 。我也对使用 ePaper 来作为显示器十分感兴趣。而我却没有一个很好的用途，但是那看起来很有趣！我买了一个十分适合放在树莓派的顶部的 2.13 英寸的 [ WaveShare 显示器][6] 。安装很简单：只需要将显示器接到树莓派的 GPIO 上即可。
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<ruby>[圆周率日][2]<rt>Pi Day</rt></ruby>（3 月 14 日） 来了又走，留下美好的回忆以及 [许多树莓派项目][3] 等待我们去尝试。在任何令人精神振奋、充满欢乐的假期后回到工作中都很难，圆周率日也不例外。当我们回望三月的时候，渴望那些天的快乐。但是不用害怕，亲爱的圆周率日庆祝者们，我们开始下一个节日的漫长倒计时！
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我使用 [树莓派系统][7] 来实现该项目，虽然其他的操作系统肯定也能完成。但是下面的 `raspi-config` 指令在树莓派系统上很容易使用。
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好了，严肃点。我做了一个圆周率日倒计时器，你也可以！
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### 设置树莓派和 ePaper 显示器
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不久前，我购买了一个 [树莓派 Zero W][4]，并且用它来 [解决 WiFi 信号较差的原因][5] 。我也对使用<ruby>电子纸<rt>ePaper</rt></ruby>来作为它的显示屏十分感兴趣。虽然我不知道该用它来干什么，但是！它看起来真的很有趣！我买了一个十分适合放在树莓派的顶部的 2.13 英寸的 [WaveShare 显示器][6] 。安装很简单：只需要将显示器接到树莓派的 GPIO 上即可。
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设置树莓派和 ePaper 显示器一起工作，需要你在树莓派上启用串行外设接口 (SPI) 软件，安装 BCM2835 C 库（来访问树莓派上的 Broadcom BCM 2835 芯片的 GPIO 函数），安装 Python GPIO 库来控制 ePaper 显示器。最后，你需要安装 WaveShare 的库来使用 Python 控制 2.13 英寸的显示器。
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我使用 [树莓派操作系统][7] 来实现该项目，虽然其他的操作系统肯定也能完成。但是下面的 `raspi-config` 命令在树莓派系统上很容易使用。
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### 设置树莓派和电子纸显示屏
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设置树莓派和电子纸显示屏一起工作，需要你在树莓派软件中启用串行外设接口（SPI），安装 BCM2835 C 库（来访问树莓派上的博通 BCM 2835 芯片的 GPIO 功能），安装 Python GPIO 库来控制电子纸显示屏。最后，你需要安装 WaveShare 的库来使用 Python 控制这个 2.13 英寸的显示屏。
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下面是完成这些的步骤。
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#### 启用 SPI
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树莓派上启用 SPI 最简单的方式是使用`raspi-config` 命令。SPI 总线允许串行数据通信与设备一起使用——在本例中，ePaper 显示：
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树莓派上启用 SPI 最简单的方式是使用 `raspi-config` 命令。SPI 总线允许与设备进行串行数据通信——在本例中，电子纸显示：
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```
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`$ sudo raspi-config`
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$ sudo raspi-config
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```
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从弹出的菜单中, 选择 **Interfacing Options** -> **SPI** -> **Yes** 来启用 SPI 接口，然后启动。
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从弹出的菜单中, 选择 “<ruby>接口选项<rt>Interfacing Options</rt> -> SPI -> <ruby>是<rt>Yes</rt></ruby>” 来启用 SPI 接口，然后启动。
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#### 安装 BCM2835 库
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如上所述，BCM2835 库是用在树莓派 Broadcom BCM2385 芯片的软件，它允许访问 GPIO 引脚来控制设备。
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在我写这篇文章之时，用于树莓派的最新 Broadcom BCM2385 库版本是 v1.68 。安装此库需要下载软件压缩包然后使用 `make` 来安装：
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如上所述，BCM2835 库是用于树莓派博通 BCM2385 芯片的软件，它允许访问 GPIO 引脚来控制设备。
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在我写这篇文章之时，用于树莓派的最新博通 BCM2385 库版本是 v1.68 。安装此库需要下载软件压缩包然后使用 `make` 来安装：
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```
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# 下载 BCM2853 库并解压
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$ curl -sSL <http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/bcm2835-1.68.tar.gz> -o - | tar -xzf -
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$ curl -sSL http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/bcm2835-1.68.tar.g> -o - | tar -xzf -
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# 进入解压后的文件夹
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$ pushd bcm2835-1.68/
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@ -62,8 +62,7 @@ $ popd
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#### 安装需要的 Python 库
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你用 Python 控制 ePaper 显示器需要安装 Python 库 `RPi.GPIO` ，还需要 `python3-pil` 包画图。显然， PIL 包已经不行了， Pillow 可以作为代替方案。我还没有为该项目测试 Pillow ，但它可行：
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你用 Python 控制电子纸显示屏需要安装 Python 库 `RPi.GPIO`，还需要使用 `python3-pil` 包来画图。显然，PIL 包已经不行了，但 Pillow 可以作为代替方案。我还没有为该项目测试过 Pillow ，但它可行：
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```
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# 安装需要的 Python 库
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@ -76,45 +75,42 @@ _注意：这些是 Python3 的指令。你可以在 WaveShare 网站查到 Pyth
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#### 下载 WaveShare 示例和 Python 库
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Waveshare 维护一个 Python 和 C 的 Git 库，用于使用其 ePaper 显示器和一些展示如何使用它们的示例。对这个倒计时时钟而言，你需要克隆这个库并用于 2.13 英寸的显示器：
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Waveshare 维护了一个 Python 和 C 的 Git 库，用于使用其电子纸显示屏和一些展示如何使用它们的示例。对这个倒计时时钟而言，你需要克隆这个库并使用用于 2.13 英寸显示屏的库：
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```
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# 克隆这个 WaveShare e-Paper git 库
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$ git clone <https://github.com/waveshare/e-Paper.git>
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$ git clone https://github.com/waveshare/e-Paper.gi>
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```
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如果你用不同的显示器或者其他公司产品，需要使用适配软件。
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Waveshare 提供了很多指导：
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* [WaveShare ePaper 设置指导][9]
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* [WaveShare ePaper 库安装指导][10]
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* [WaveShare 电子纸设置指导][9]
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* [WaveShare 电子纸库安装指导][10]
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#### 获得有趣的字体（选做）
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你可以随心所欲的使用显示器，为什么不搞点花样？找一个炫酷的字体！
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这有大量 [开放字体许可][11] 的字体可用。我十分喜爱 Bangers 字体。如果你看过 YouTube 那你见过这种字体了，它十分流行。你可以下载到本地的共享字体目录文件中，并且所有的应用都可以使用，包括这个项目：
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这有大量 [开放字体许可][11] 的字体可供选择。我十分喜爱 Bangers 字体。如果你看过 YouTube 那你见过这种字体了，它十分流行。你可以下载到本地的共享字体目录文件中，并且所有的应用都可以使用，包括这个项目：
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```
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# “Bangers” 字体是 Vernon Adams 用 Google 字体开放许可授权的字体
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# “Bangers” 字体是 Vernon Adams 使用 Google 字体开放许可授权的字体
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$ mkdir -p ~/.local/share/fonts
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$ curl -sSL <https://github.com/google/fonts/raw/master/ofl/bangers/Bangers-Regular.ttf> -o fonts/Bangers-Regular.ttf
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$ curl -sSL https://github.com/google/fonts/raw/master/ofl/bangers/Bangers-Regular.ttf -o fonts/Bangers-Regular.ttf
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```
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### 创建一个 Pi Day 倒计时器
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### 创建一个圆周率日倒计时器
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现在你已经安装好了软件，可以使用带有炫酷字体的 ePaper 显示器了。你可以创建一个有趣的项目：倒计时到下一个 Pi Day ！
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现在你已经安装好了软件，可以使用带有炫酷字体的电子纸显示屏了。你可以创建一个有趣的项目：倒计时到下一个圆周率日！
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如果你想，你可以从该项目的 [GitHub repo][13] 直接下载 [countdown.py][12] 这个 Python 文件并跳到文章结尾。
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如果你想，你可以从该项目的 [GitHub 仓库][13] 直接下载 [countdown.py][12] 这个 Python 文件并跳到文章结尾。
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为了满足大家的好奇心，我将逐步讲解。
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#### 导入一些库
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```
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#!/usr/bin/python3
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# -*- coding:utf-8 -*-
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@ -134,11 +130,11 @@ waveshare_base = basedir.joinpath('e-Paper', 'RaspberryPi_JetsonNano', 'python')
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libdir = waveshare_base.joinpath('lib')
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```
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开始先导入一些标准库之后脚本中用。也需要你添加一些 PIL 的包： `Image`, `ImageDraw` ，和 `ImageFont` ，你会 用到这些包来画一些简单的图形。最后，为包含用于 2.13 英寸显示器的 Waveshare Python 库的本地 `lib` 目录设置一些变量，稍后你可以使用这些变量从本地目录加载库。
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开始先导入一些标准库之后脚本中用。也需要你从 PIL 添加 `Image`、`ImageDraw` 和 `ImageFont`，你会用到这些来画一些简单的图形。最后，为本地 `lib` 目录设置一些变量，该目录包含了用于 2.13 英寸显示屏的 Waveshare Python 库，稍后你可以使用这些变量从本地目录加载库。
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#### 字体大小辅助函数
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下一部分是为你选择的字体建立一个修改大小的辅助函数： Bangers-Regular.ttf 。该函数将整型变量作为大小参数并返回一个图形字体对象来用于显示：
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下一部分是为你选择的 Bangers-Regular.ttf 字体建立一个修改大小的辅助函数。该函数将整型变量作为大小参数，并返回一个图形字体对象来用于显示：
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```
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def set_font_size(font_size):
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@ -148,15 +144,14 @@ def set_font_size(font_size):
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#### 倒计时逻辑
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接下来是计算这个项目的一个函数：距下次 Pi Day 还有多久。如果 Pi Day 在一月，那么计算剩余天数将很简单。但是你需要考虑是否今年的 Pi Day 这一天已经过去了。如果是这样的话，那么计算量将会很大：
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接下来是计算这个项目的一个函数：距下次圆周率日还有多久。如果是在一月，那么计算剩余天数将很简单。但是你需要考虑是否今年的圆周率日是否已经过去了（允悲）。如果是的话，那么计算在你可以再次庆祝之前还有多少天：
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```
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def countdown(now):
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piday = datetime(now.year, 3, 14)
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# 如果错过了就增加一年
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if piday < now:
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if piday < now:
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piday = datetime((now.year + 1), 3, 14)
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days = (piday - now).days
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@ -167,8 +162,7 @@ def countdown(now):
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#### 主函数
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最后，到了主函数，需要初始化显示器并向它写数据。这时，你应该写一个欢迎语然后再开始倒计时。但是首先，你需要加载 Waveshare 库：
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最后，到了主函数，需要初始化显示屏并向它写数据。这时，你应该写一个欢迎语然后再开始倒计时。但是首先，你需要加载 Waveshare 库：
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```
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def main():
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@ -181,9 +175,9 @@ def main():
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sys.exit(1)
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```
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上面的代码片段检查以确保该库已下载到倒计时脚本旁边的目录中，然后加载“epd2in13_V2”库。 如果你使用不同的显示器，则需要使用不同的库。 如果你愿意，也可以自己编写。我发现阅读 Waveshare 随显示器提供的 Python 代码很有趣，它比我想象的要简单得多。
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上面的代码片段检查以确保该库已下载到倒计时脚本旁边的目录中，然后加载`epd2in13_V2` 库。如果你使用不同的显示屏，则需要使用不同的库。如果你愿意，也可以自己编写。我发现阅读 Waveshare 随显示屏提供的 Python 代码很有趣，它比我想象的要简单得多。
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下一段代码创建一个 EPD（ ePaper 显示器）对象以与显示器交互并初始化硬件：
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下一段代码创建一个 EPD（电子纸显示屏）对象以与显示器交互并初始化硬件：
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```
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logging.info("Starting...")
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@ -198,11 +192,10 @@ def main():
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epd.Clear(0xFF)
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```
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关于 ePaper 的一个有趣之处：它仅在将像素从白色变为黑色或从黑色变为白色时才使用电源。这意味着当设备断电或应用程序因任何原因停止时，屏幕上的任何内容都会保留下来。从功耗的角度来看，这很好，但这也意味着您需要在启动时清除显示，否则您的脚本只会覆盖屏幕上已有的内容。 因此，`epd.Clear(0xFF)` 用于在脚本启动时清除显示。
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关于电子纸的一个有趣之处：它仅在将像素从白色变为黑色或从黑色变为白色时才耗电。这意味着当设备断电或应用程序因任何原因停止时，屏幕上的任何内容都会保留下来。从功耗的角度来看，这很好，但这也意味着你需要在启动时清除显示，否则你的脚本只会覆盖屏幕上已有的内容。 因此，`epd.Clear(0xFF)` 用于在脚本启动时清除显示。
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接下来，创建一个“画布”来绘制剩余的显示输出：
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```
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# 创建一个图形对象
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# 注意："epd.heigh" 是屏幕的长边
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@ -217,15 +210,12 @@ def main():
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#### 欢迎语
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接下来，你将开始画一些画。这涉及在你之前创建的“画布”对象上设置数据。这还没有将它绘制到 ePaper 显示器上——你现在只是在构建你想要的图像。由你为这个项目绘制带有一块馅饼的图像，来创建一个庆祝 Pi Day 的欢迎信息：
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接下来，你将开始画一些画。这涉及在你之前创建的“画布”对象上设置数据。这还没有将它绘制到电子纸显示屏上——你现在只是在构建你想要的图像。由你为这个项目绘制带有一块馅饼的图像，来创建一个庆祝圆周率日的欢迎信息：
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![画一块馅饼][14]
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(Chris Collins, [CC BY-SA 4.0][15])
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很可爱，不是吗？
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```
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logging.info("Set text text...")
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bangers64 = set_font_size(64)
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@ -235,20 +225,20 @@ def main():
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bmp = Image.open(basedir.joinpath("img", "pie.bmp"))
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image.paste(bmp, (150,2))
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```
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最后，_最后_，你可以展示你画的图画：
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最后，_真是是最后了_，你可以展示你画的图画：
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```
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logging.info("Display text and BMP")
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epd.display(epd.getbuffer(image))
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```
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That bit above updates the display to show the image you drew.
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上面那段话更新了显示屏，以显示你所画的图像。
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接下来，准备另一幅图像展示你的倒计时：
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#### Pi Day 倒计时
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首先，创建一个用来展示倒计时的项目。也需要设置数字的字体大小：
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#### 圆周率日倒计时
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||||
首先，创建一个用来展示倒计时的图像对象。也需要设置数字的字体大小：
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```
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logging.info("Pi Date countdown; press CTRL-C to exit")
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@ -262,15 +252,13 @@ That bit above updates the display to show the image you drew.
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为了使它显示的时候更像一个倒计时，更新图像的一部分是更加有效的手段，仅更改已经改变的显示数据部分。下面的代码准备以这样方式运行：
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```
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# 准备更新显示
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epd.displayPartBaseImage(epd.getbuffer(piday_image))
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epd.init(epd.PART_UPDATE)
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```
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最后，需要计时，开始一个无限循环来检查据下次 Pi Day 还有多久并显示在 ePaper上。如果到了 Pi Day ，你可以输出一些庆祝短语：
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最后，需要计时，开始一个无限循环来检查据下次圆周率日还有多久，并显示在电子纸上。如果到了圆周率日，你可以输出一些庆祝短语：
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```
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while (True):
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@ -295,7 +283,7 @@ That bit above updates the display to show the image you drew.
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time.sleep(5)
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```
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||||
脚本最后做了一些错误处理，包括捕获键盘中断，这样你可以使用 **Ctrl**+**C** 来结束无限循环，以及一个根据计数来打印 'day' 或 'days' 的函数：
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脚本最后做了一些错误处理，包括捕获键盘中断，这样你可以使用 `Ctrl + C` 来结束无限循环，以及一个根据计数来打印 `day` 或 `days` 的函数：
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```
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except IOError as e:
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@ -319,19 +307,16 @@ if __name__ == "__main__":
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main()
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```
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现在你已经拥有一个倒计时脚本并显示剩余天数！这是在我的树莓派上的显示（视频经过加速，我没有足够的磁盘空间来保存一整天的视频）：
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现在你已经拥有一个倒计时并显示剩余天数的脚本！这是在我的树莓派上的显示（视频经过加速，我没有足够的磁盘空间来保存一整天的视频）：
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![Pi Day Countdown Timer In Action][16]
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(Chris Collins, [CC BY-SA 4.0][15])
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#### 安装 systemd 服务（选做）
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如果你希望在系统打开时运行倒计时显示并且无需登录并运行脚本，您可以将可选的 systemd 单元安装为 [systemd 用户服务][17].
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如果你希望在系统打开时运行倒计时显示，并且无需登录并运行脚本，你可以将可选的 systemd 单元安装为 [systemd 用户服务][17]。
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将 GitHub 上的 [piday.service][18] 文件复制到 `${HOME}/.config/systemd/user`，如果该目录不存在，请先创建该目录。然后你可以启用该服务并启动它：
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```
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$ mkdir -p ~/.config/systemd/user
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$ cp piday.service ~/.config/systemd/user
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@ -345,11 +330,11 @@ $ loginctl enable-linger $USER
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该脚本将输出到 systemd 日志，可以使用 `journalctl` 命令查看输出。
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### 它开始看起来很像 Pi Day ！
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### 它开始看起来像是圆周率日了！
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现在你拥有了一个树莓派 Zero W 显示在 ePaper显示器上的 Pi Day 倒计时器！并在系统启动时使用 systemd 单元文件启动！现在只有 350 天左右我们才可以再次相聚庆祝奇妙的设备———树莓派。通过我们的小项目，我们可以一目了然地看到确切的天数。
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这就是你的作品！一个显示在电子纸显示屏上的树莓派 Zero W 圆周率日倒计时器！并在系统启动时使用 systemd 单元文件启动！现在距离我们可以再次相聚庆祝圆周率日还有好多天的奇妙设备———树莓派。通过我们的小项目，我们可以一目了然地看到确切的天数。
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||||
但事实上，任何人都可以全年都在心中举行 Pi Day，因此请享受使用自己的树莓派创建一些有趣且具有教育意义的项目吧！
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但实际上，每个人都可以在每一天在心中庆祝圆周率日，因此请使用自己的树莓派创建一些有趣且具有教育意义的项目吧！
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@ -358,7 +343,7 @@ via: https://opensource.com/article/21/3/raspberry-pi-countdown-clock
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作者：[Chris Collins][a]
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选题：[lujun9972][b]
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译者：[Donkey](https://github.com/Donkey-Hao)
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校对：[校对者ID](https://github.com/校对者ID)
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校对：[wxy](https://github.com/wxy)
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本文由 [LCTT](https://github.com/LCTT/TranslateProject) 原创编译，[Linux中国](https://linux.cn/) 荣誉推出
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