一、Sense HAT 是什么：叠上去的一块板

HAT ＝ Hardware Attached on Top，意思是"装在（树莓派）上面的硬件"。它不是随便一块扩展板，而是有规格的：

• 必须对准那 40 针排针，直接压上去（板上有对应的母座）；
• 板上带一颗小芯片记录"我是什么板子"（就是 7-1 说的那两根"别动"的针——系统开机时会去读它，所以系统能自动认出"上面插了一块 Sense HAT"）；
• 尺寸和树莓派一样大，装上去正好。

二、上面有些什么

三大部分，正好对应你前三节学的东西：

2.1 8×8 RGB LED 矩阵（＝ 64 颗灯）

64 颗灯排成 8 行 8 列，每颗都能单独调颜色。（普通 LED 只能亮／灭，这里的每颗灯相当于 7-4 讲的"三色 ＋ 可调亮度"。）

它的坐标：x 从 0（最左）到 7（最右），y 从 0（最上）到 7（最下）——和 6-6 讲的列表下标一样从 0 开始。

2.2 五向摇杆（＝ 一个更高级的按钮）

上、下、左、右、按下（中）五个方向。它其实是 7-3 那个按钮的升级版：不只"按没按"，还能告诉你"往哪个方向推"。

2.3 一堆环境与运动传感器

九轴 IMU 是什么：加速度计（3 轴）＋ 陀螺仪（3 轴）＋ 磁力计（3 轴）＝ 9 轴。三个合起来，才能算出"板子在空间里的姿态"（手机能自动转屏，靠的就是这套）。

V2 版还多一个色彩传感器（能测环境光的颜色和亮度）。

三、装上它：两步

3.1 硬件：断电、对准、压下去

1. 先关机、拔掉电源（这一点没有例外）；
2. 把 Sense HAT 八 轻轻对准 40 针排针——注意方向：板子上的孔要和排针一一对齐，别硬按；
3. 确认四周都平贴、没有歪斜，然后用配的螺丝／铜柱固定（避免它被碰歪）。

如果你的板子上已经有别的东西插在排针上，得先拔掉（或者用"堆叠排针"叠着插，但那是进阶话题）。

3.2 软件：一条命令

上电、连上网之后：

sudo apt update
sudo apt install sense-hat
sudo reboot

三条命令各干什么：

验证 I2C 打开了：

ls /dev/i2c*

看到什么算成功：出现 /dev/i2c-1。

再看一眼板子在不在总线上：

sudo apt install -y i2c-tools
i2cdetect -y 1

你会看到什么：一张十六进制的格子表，其中某几个格子里印着地址（如 1c、5c、6a）。

读结果：有地址 ＝ 板子被认出来了（每个传感器占一个 I2C 地址）。整张表全是 --（空格）＝ 它没接好——回去检查排针对齐没有，或者 I2C 没开。

四、用它：四个方向

4.1 点亮矩阵

from sense_hat import SenseHat

sense = SenseHat()

sense.show_message("Hello", text_colour=(0, 255, 0), scroll_speed=0.06)   # 滚动显示
sense.show_letter("A")                                                   # 显示一个字符
sense.set_pixel(0, 0, 255, 0, 0)                                         # 左上角点一颗红灯
sense.clear(0, 0, 255)                                                   # 整块变蓝
sense.clear()                                                            # 全灭

几个常用参数：

还有更高级的两招：

sense.set_rotation(180)     # 整块显示转 180 度（取决于你的板子朝哪边）
sense.set_pixels([...])     # 一次画 64 颗灯（列表必须正好 64 个元素）

4.2 读传感器

print(sense.get_temperature())       # 温度（℃）
print(sense.get_humidity())          # 湿度（%）
print(sense.get_pressure())          # 气压（hPa）
print(sense.get_accelerometer_raw()) # 三轴加速度（原地原始值）
print(sense.get_gyroscope_raw())     # 三轴角速度
print(sense.get_compass())           # 罗盘方向（角度）
print(sense.get_orientation())       # 姿态：俯仰 pitch／横滚 roll／偏航 yaw

4.3 用摇杆

from sense_hat import SenseHat, ACTION_PRESSED

sense = SenseHat()

for event in sense.stick.get_events():
    print(event.direction, event.action)     # 例如 up pressed

摇杆的用法和 7-3 的按钮一模一样——只是"事件"多了个方向。这是本节最值得体会的一点：你已经学过的概念，换个设备还在用。

五、⚠️ 两个必须知道的坑

5.1 温度读数偏高：不是坏了

你会读到 40 多度甚至更高，吓一跳。原因：温度传感器就在 CPU 旁边几毫米的地方——它测的是"被 CPU 烤热的板子"，不是"室温"。

两个解法：

对比着看：sense.get_temperature() 和 sense.get_temperature_from_pressure() 两个数差好几度是正常的——这本身就是一个很好的实验：让你亲眼看到"传感器读数是"环境 ＋ 它自己的处境"共同决定的。

5.2 显示方向不对：不是接线错

你装的方向和板子"以为"的方向可能差了 90° 或 180°，于是"上"变成了"下"。

sense.set_rotation(180)     # 依次试 0 / 90 / 180 / 270，哪个正就用哪个

六、动手 Demo：三小步

第 1 步 · 打招呼

nano hat_hello.py

from sense_hat import SenseHat

sense = SenseHat()
sense.set_rotation(0)                       # 方向不对就改 0/90/180/270

sense.show_message("PI", text_colour=(0, 255, 0), scroll_speed=0.08)
sense.show_letter("7", text_colour=(255, 255, 0))
sense.clear()
print("看到了吗？")

跑：python3 hat_hello.py

看到什么算成功：矩阵上滚出绿色的 PI，然后显示一个黄色的 7，最后熄灭。如果字是倒着的，把 set_rotation 改成 180 再跑一次。

第 2 步 · 一次把所有传感器读一遍

nano hat_sensors.py

from sense_hat import SenseHat
import time

sense = SenseHat()

for i in range(5):
    t1 = sense.get_temperature()
    t2 = sense.get_temperature_from_pressure()
    h = sense.get_humidity()
    p = sense.get_pressure()
    acc = sense.get_accelerometer_raw()
    o = sense.get_orientation()

    print(f"--- 第 {i + 1} 次 ---")
    print(f"温度（传感器）: {t1:.1f} °C    温度（气压推算）: {t2:.1f} °C")
    print(f"湿度: {h:.1f} %       气压: {p:.1f} hPa")
    print(f"加速度: x={acc['x']:+.2f} y={acc['y']:+.2f} z={acc['z']:+.2f} g")
    print(f"姿态: 俯仰 {o['pitch']:.1f}°  横滚 {o['roll']:.1f}°  偏航 {o['yaw']:.1f}°")
    time.sleep(2)

跑：python3 hat_sensors.py

你会看到什么算成功（数字会随环境变化，下面是示意）：

--- 第 1 次 ---
温度（传感器）: 41.3 °C    温度（气压推算）: 33.8 °C
湿度: 46.2 %       气压: 1002.7 hPa
加速度: x=+0.01 y=-0.03 z=+1.00 g
姿态: 俯仰 0.4°  横滚 -0.4°  偏航 152.3°

读结果 · 三个数慢慢看：

动手试试：把板子某一边抬起来，再跑一次，看 x / y / z 怎么变。你刚才做的事，就是"用代码读出一个物理动作"。

第 3 步 · 摇杆控制一个小点（小游戏雏形）

nano hat_joystick.py

from sense_hat import SenseHat, ACTION_PRESSED
import time

sense = SenseHat()
sense.clear()

x, y = 3, 3          # 从中间开始

def draw():
    sense.clear()
    sense.set_pixel(x, y, 255, 255, 255)

def move(dx, dy):
    global x, y
    x = min(7, max(0, x + dx))       # 夹在 0~7 之间，出不了边界
    y = min(7, max(0, y + dy))
    draw()

draw()
print("用摇杆移动白点，Ctrl+C 退出。")

try:
    while True:
        for event in sense.stick.get_events():
            if event.action == ACTION_PRESSED:
                if event.direction == "up":
                    move(0, -1)      # 往上＝y 变小（y=0 在最上面）
                elif event.direction == "down":
                    move(0, 1)
                elif event.direction == "left":
                    move(-1, 0)
                elif event.direction == "right":
                    move(1, 0)
        time.sleep(0.05)
finally:
    sense.clear()

跑：python3 hat_joystick.py

看到什么算成功：中间有一颗白点，用摇杆推它四处移动，到边就停住。

读结果：min(7, max(0, ...)) 这个套法叫边界夹取——先和 0 取较大者（防小于 0），再和 7 取较小者（防大于 7）。这是所有游戏里"角色不能走出屏幕"的标准写法。

这一小段代码里，已经有一个游戏的全部要素了：一个位置（x, y）、一个渲染函数（draw()）、一个输入处理（摇杆事件）。你在这一节串起来的东西，就是 7-3 到 7-5 的全部积累。

七、30 秒实验：用气压算一算"我在几米高"

气压随高度下降，所以从气压能反推海拔：

python3 -c "
p = 1000.0        # 把它改成你刚才读到的气压值
h = 44330 * (1 - (p / 1013.25) ** (1 / 5.255))
print(f'气压 {p:.1f} hPa  →  大约海拔 {h:.0f} 米')
"

你会看到什么（用 p = 1000.0 时）：

气压 1000.0 hPa  →  大约海拔 111 米

读结果：1013.25 hPa 是海平面的标准大气压，所以气压低于它就意味着"比海平面高"。把 p 换成你自己读到的值跑一遍，就知道自己大概在海拔多少米。

八、常见误区

1. "sense.get_temperature() 读到 41 度，是板子出问题了" —— 不是。温度传感器紧挨着 CPU，测的是"被烤热的板子"。想接近室温就用 get_temperature_from_pressure()，或者用排线把 HAT 引开。
2. "show_message 能显示中文" —— 不能。它只有一套很小的英文字体，中文会变成问号／方块。矩阵上的文字只能用英文和数字。
3. "显示的字是倒的，说明接线接反了" —— 不是接线问题。HAT 是整块压上去的，没有接反这回事。用 set_rotation() 调方向（依次试 0／90／180／270）。
4. "传感器这么多，肯定占掉了一堆 GPIO 针" —— 它主要靠 I2C（两根线）通信，板上自带小控制器替它管灯和摇杆。这也是 HAT 这种形态存在的意义：不占用你一堆针。
5. "i2cdetect 全是空格，是软件没装好" —— 先查排针有没有插到底、有没有对齐（物理接触问题最常见），再查 I2C 开了没有（ls /dev/i2c*）。
6. "摇杆和 7-3 的按钮是两种完全不同的东西" —— 本质一样，都是"读一个输入 ＋ 触发一段代码"，摇杆只是多了方向信息。学过的概念换个设备照样用，这就是本节最想让你体会的一点。
7. "set_pixels() 里放多少个元素都行" —— 必须正好 64 个（8×8），少了或多了会报错。顺序是从左上开始、一行一行排下去。

• ☑ 第七章 完结 —— 教材这一章已读完全部六节：认清 40 针的构成与编号、学会用 gpiozero 指挥它们、让 LED 亮起来也让按钮有反应、用 PWM 做出"半亮"的模拟输出、外接 ADC 芯片读出模拟电压，最后用一整块 Sense HAT 把"灯 ＋ 按钮 ＋ 一堆传感器"一次装好
• ☑ 第八章 当树莓派遇到 Arduino 开发板 —— 已完结：在树莓派使用 Python 建立串口通信（请来一位补短板的伙伴：认清 Arduino 这块"没有操作系统的板子"、在树莓派上把开发环境装好、第一次把代码灌进芯片、用 Python 从外面指挥它，最后自己订一份串口协议把两块板子接成一条双向回路）

相关笔记

• 模拟输入 —— 上一节：外接 ADC 芯片读模拟量，本节那些传感器就是"打包好的同类能力"
• 认识 Arduino Uno 开发板 —— 下一章起点：请来一位专门补树莓派短板的伙伴
• 在树莓派使用 Python 建立串口通信 —— 下一章小结：自己订一份协议，把两块板子接成一条双向回路
• 数字输出与输入 —— 摇杆就是按钮的升级版；ACTION_PRESSED 与 when_pressed 是同一种思路
• 模拟输出 —— 64 颗灯要做"彩色"，靠的就是三色 PWM 混色
• 认识树莓派的 GPIO 引脚 —— HAT 身份识别为什么占着 BCM 0／1，答案在那里
• 设置 Raspberry Pi OS —— I2C 开关的位置（sense-hat 包会自动开，但知道它在哪更放心）
• 🍓 树莓派 · 索引 —— 全课路线图