3.1.3 Rückfahrwarnung

Einführung

In diesem Projekt werden wir ein LCD, einen Summer und Ultraschallsensoren verwenden, um ein Rückfahrassistenzsystem zu erstellen. Wir können es auf ein ferngesteuertes Fahrzeug setzen, um den tatsächlichen Prozess des Rückwärtsfahrens in eine Garage zu simulieren.

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir folgende Komponenten.

../_images/4.1.9_reversing_alarm_list.png

Schaltplan

Der Ultraschallsensor erfasst die Entfernung zwischen sich und dem Hindernis, die auf dem LCD in Form von Code angezeigt wird. Gleichzeitig lässt der Ultraschallsensor den Summer Tonsignale unterschiedlicher Frequenz ausgeben, je nach Entfernungswert.

T-Board Name

physisch

wiringPi

BCM

GPIO23

Pin 16

4

23

GPIO24

Pin 18

5

24

GPIO17

Pin 11

0

17

SDA1

Pin 3

SCL1

Pin 5
../_images/4.1.9_reversing_alarm_schematic.png

Experimentelle Verfahren

Schritt 1: Bauen Sie den Schaltkreis.

../_images/4.1.9_reversing_alarm_circuit.png

Schritt 2: Wechseln Sie das Verzeichnis.

cd ~/raphael-kit/python-pi5

Schritt 3: Ausführen.

sudo python3 3.1.3_ReversingAlarm_zero.py

Während der Code ausgeführt wird, erkennt der Ultraschallsensormodul die Entfernung zum Hindernis und zeigt die Informationen über die Entfernung auf dem LCD1602 an; außerdem gibt der Summer ein Warnsignal aus, dessen Frequenz sich mit der Entfernung ändert.

Bemerkung

  • Wenn Sie den Fehler FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1' erhalten, beziehen Sie sich bitte auf I2C-Konfiguration, um den I2C zu aktivieren.

  • Bei der Fehlermeldung ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2' führen Sie bitte sudo pip3 install smbus2 aus.

  • Wenn der Fehler OSError: [Errno 121] Remote I/O error auftritt, bedeutet dies, dass das Modul falsch verkabelt ist oder defekt ist.

  • Wenn der Code und die Verkabelung in Ordnung sind, das LCD jedoch keinen Inhalt anzeigt, können Sie das Potentiometer auf der Rückseite drehen, um den Kontrast zu erhöhen.

Code

Bemerkung

Sie können den untenstehenden Code modifizieren/zurücksetzen/kopieren/ausführen/stoppen. Bevor Sie dies tun, sollten Sie jedoch zum Quellcodepfad wie raphael-kit/python-pi5 wechseln. Nachdem Sie den Code geändert haben, können Sie ihn direkt ausführen, um das Ergebnis zu sehen.

#!/usr/bin/env python3
import LCD1602
import time
from gpiozero import DistanceSensor, Buzzer

# Initialisierung des Ultraschallsensors mit GPIO-Pins
sensor = DistanceSensor(echo=24, trigger=23)  # Echo-Pin ist GPIO 24, Trigger-Pin ist GPIO 23

# Initialisierung des Buzzers an GPIO-Pin 17
buzzer = Buzzer(17)

def lcdsetup():
    # Initialisierung des LCD mit I2C-Adresse und Aktivierung der Hintergrundbeleuchtung
    LCD1602.init(0x27, 1)  # 0x27 ist die I2C-Adresse des LCD
    LCD1602.clear()  # LCD-Display löschen
    # Startnachrichten auf dem LCD anzeigen
    LCD1602.write(0, 0, 'Ultraschall Start')
    LCD1602.write(1, 1, 'Von SunFounder')
    time.sleep(2)  # 2 Sekunden warten

def distance():
    # Berechnet und gibt die gemessene Entfernung des Sensors zurück
    dis = sensor.distance * 100  # Entfernung in Zentimeter umrechnen
    print('Entfernung: {:.2f} cm'.format(dis))  # Entfernung mit zwei Dezimalstellen anzeigen
    time.sleep(0.3)  # 0.3 Sekunden warten, bevor die nächste Messung erfolgt
    return dis

def loop():
    # Kontinuierliche Entfernungsmessung und Aktualisierung von LCD und Summer
    while True:
        dis = distance()  # Aktuelle Entfernung ermitteln
        # Entfernung anzeigen und Alarme basierend auf der Entfernung handhaben
        if dis > 400:  # Prüfen, ob die Entfernung außerhalb des Bereichs liegt
            LCD1602.clear()
            LCD1602.write(0, 0, 'Fehler')
            LCD1602.write(3, 1, 'Außer Reichweite')
            time.sleep(0.5)
        else:
            # Aktuelle Entfernung auf dem LCD anzeigen
            LCD1602.clear()
            LCD1602.write(0, 0, 'Entfernung ist')
            LCD1602.write(5, 1, str(round(dis, 2)) + ' cm')
            # Summerfrequenz basierend auf der Entfernung anpassen
            if dis >= 50:
                time.sleep(0.5)
            elif 20 < dis < 50:
                # Mittlere Entfernung: mittlere Summerfrequenz
                for _ in range(2):
                    buzzer.on()
                    time.sleep(0.05)
                    buzzer.off()
                    time.sleep(0.2)
            elif dis <= 20:
                # Nahe Entfernung: hohe Summerfrequenz
                for _ in range(5):
                    buzzer.on()
                    time.sleep(0.05)
                    buzzer.off()
                    time.sleep(0.05)

try:
    lcdsetup()  # LCD-Display einrichten
    loop()      # Messschleife starten
except KeyboardInterrupt:
    # Summer ausschalten und LCD löschen bei Benutzerunterbrechung (z. B. Strg+C)
    buzzer.off()
    LCD1602.clear()

Code-Erklärung

  1. Dieses Skript nutzt verschiedene Bibliotheken für seine Funktionalität. Die Bibliothek LCD1602 verwaltet das LCD-Display, während time zeitbezogene Funktionen bereitstellt. Die Bibliothek gpiozero ist essentiell für die Interaktion mit den GPIO-Pins des Raspberry Pi, insbesondere für den Betrieb des DistanceSensor und des Buzzers.

    #!/usr/bin/env python3
import LCD1602
import time
from gpiozero import DistanceSensor, Buzzer

  2. Der Ultraschallsensor wird mit seinen Echo- und Trigger-Pins an die GPIO-Pins 24 und 23 angeschlossen. Zusätzlich ist ein Summer an GPIO-Pin 17 angeschlossen.

    # Initialisierung des Ultraschallsensors mit GPIO-Pins
sensor = DistanceSensor(echo=24, trigger=23)  # Echo-Pin ist GPIO 24, Trigger-Pin ist GPIO 23

# Initialisierung des Buzzers an GPIO-Pin 17
buzzer = Buzzer(17)

  3. Die Initialisierung des LCD-Displays umfasst das Löschen und Anzeigen einer Startnachricht.

    def lcdsetup():
    # Initialisierung des LCD mit I2C-Adresse und Aktivierung der Hintergrundbeleuchtung
    LCD1602.init(0x27, 1)  # 0x27 ist die I2C-Adresse des LCD
    LCD1602.clear()  # LCD-Display löschen
    # Startnachrichten auf dem LCD anzeigen
    LCD1602.write(0, 0, 'Ultraschall Start')
    LCD1602.write(1, 1, 'Von SunFounder')
    time.sleep(2)  # 2 Sekunden warten

  4. Die Funktion distance berechnet die vom Ultraschallsensor gemessene Entfernung und gibt sie aus, wobei der Wert in Zentimeter zurückgegeben wird.

    def distance():
    # Berechnet und gibt die gemessene Entfernung des Sensors zurück
    dis = sensor.distance * 100  # Entfernung in Zentimeter umrechnen
    print('Entfernung: {:.2f} cm'.format(dis))  # Entfernung mit zwei Dezimalstellen anzeigen
    time.sleep(0.3)  # 0.3 Sekunden warten, bevor die nächste Messung erfolgt
    return dis

  5. Die Hauptschleife misst kontinuierlich die Entfernung und aktualisiert sowohl das LCD als auch den Summer. Sie behandelt unterschiedliche Entfernungsbereiche mit spezifischen Aktionen, wie das Anzeigen von Fehlermeldungen oder das Variieren der Summerfrequenz basierend auf der gemessenen Entfernung.

    def loop():
    # Kontinuierliche Entfernungsmessung und Aktualisierung von LCD und Summer
    while True:
        dis = distance()  # Aktuelle Entfernung ermitteln
        # Entfernung anzeigen und Alarme basierend auf der Entfernung handhaben
        if dis > 400:  # Prüfen, ob die Entfernung außerhalb des Bereichs liegt
            LCD1602.clear()
            LCD1602.write(0, 0, 'Fehler')
            LCD1602.write(3, 1, 'Außer Reichweite')
            time.sleep(0.5)
        else:
            # Aktuelle Entfernung auf dem LCD anzeigen
            LCD1602.clear()
            LCD1602.write(0, 0, 'Entfernung ist')
            LCD1602.write(5, 1, str(round(dis, 2)) + ' cm')
            # Summerfrequenz basierend auf der Entfernung anpassen
            if dis >= 50:
                time.sleep(0.5)
            elif 20 < dis < 50:
                # Mittlere Entfernung: mittlere Summerfrequenz
                for _ in range(2):
                    buzzer.on()
                    time.sleep(0.05)
                    buzzer.off()
                    time.sleep(0.2)
            elif dis <= 20:
                # Nahe Entfernung: hohe Summerfrequenz
                for _ in range(5):
                    buzzer.on()
                    time.sleep(0.05)
                    buzzer.off()
                    time.sleep(0.05)

  6. Bei der Ausführung richtet das Skript das LCD ein und tritt in die Hauptschleife ein. Es kann mit einem Tastaturbefehl (Strg+C) unterbrochen werden, wodurch der Summer ausgeschaltet und das LCD gelöscht wird.

    try:
    lcdsetup()  # LCD-Display einrichten
    loop()      # Messschleife starten
except KeyboardInterrupt:
    # Summer ausschalten und LCD löschen bei Benutzerunterbrechung (z. B. Strg+C)
    buzzer.off()
    LCD1602.clear()