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3.1.1 Dispositivo Contador

Introducción

Aquí crearemos un sistema contador que muestra números, compuesto por un sensor PIR y una pantalla de 4 dígitos de segmento. Cuando el sensor PIR detecta que alguien pasa, el número en la pantalla de 4 dígitos aumentará en 1. Puedes utilizar este contador para contar el número de personas que atraviesan un pasillo.

Componentes necesarios

En este proyecto, necesitamos los siguientes componentes.

../_images/4.1.7_counting_device_list_1.png ../_images/4.1.7_counting_device_list_2.png

Diagrama esquemático

T-Board Name

physical

wiringPi

BCM

GPIO17

Pin 11

0

17

GPIO27

Pin 13

2

27

GPIO22

Pin 15

3

22

SPIMOSI

Pin 19

12

10

GPIO18

Pin 12

1

18

GPIO23

Pin 16

4

23

GPIO24

Pin 18

5

24

GPIO26

Pin 37

25

26
../_images/4.1.7_counting_device_schematic.png

Procedimientos experimentales

Paso 1: Construye el circuito.

../_images/4.1.7_counting_device_circuit.png

Paso 2: Ve a la carpeta del código.

cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5

Paso 3: Ejecuta el archivo ejecutable.

sudo python3 3.1.1_CountingDevice.py

Después de ejecutar el código, cuando el sensor PIR detecte que alguien pasa, el número en la pantalla de 4 dígitos aumentará en 1.

El módulo PIR tiene dos potenciómetros: uno para ajustar la sensibilidad y otro para ajustar la distancia de detección. Para mejorar el funcionamiento del módulo PIR, gíralos ambos en sentido contrario a las agujas del reloj hasta el final.

../_images/4.1.7_PIR_TTE.png

Advertencia

Si aparece el mensaje de error RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address, consulta Si gpiozero no funciona.

Código

Nota

Puedes Modificar/Restablecer/Copiar/Ejecutar/Detener el código a continuación. Pero antes, debes ir a la ruta del código fuente como davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5. Después de modificar el código, puedes ejecutarlo directamente para ver el efecto.

#!/usr/bin/env python3
from gpiozero import OutputDevice, MotionSensor

# Inicializar el sensor de movimiento PIR en GPIO 26
pir = MotionSensor(26)

# Inicializar pines del registro de desplazamiento
SDI = OutputDevice(24)    # Entrada de Datos Seriales
RCLK = OutputDevice(23)   # Entrada del Reloj de Registro
SRCLK = OutputDevice(18)  # Entrada del Reloj de Registro de Desplazamiento

# Inicializar pines de la pantalla de 7 segmentos
placePin = [OutputDevice(pin) for pin in (10, 22, 27, 17)]

# Definir códigos de dígitos para la pantalla de 7 segmentos
number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)

# Contador para el número mostrado
counter = 0

def clearDisplay():
    # Limpia la pantalla apagando todos los segmentos
    for _ in range(8):
        SDI.on()
        SRCLK.on()
        SRCLK.off()
    RCLK.on()
    RCLK.off()

def hc595_shift(data):
    # Desplaza datos en el registro de desplazamiento 74HC595
    for i in range(8):
        SDI.value = 0x80 & (data << i)
        SRCLK.on()
        SRCLK.off()
    RCLK.on()
    RCLK.off()

def pickDigit(digit):
    # Activa un dígito específico de la pantalla de 7 segmentos
    for pin in placePin:
        pin.off()
    placePin[digit].on()

def display():
    # Actualiza la pantalla con el valor actual del contador
    global counter
    clearDisplay()
    pickDigit(0)
    hc595_shift(number[counter % 10])

    clearDisplay()
    pickDigit(1)
    hc595_shift(number[counter % 100 // 10])

    clearDisplay()
    pickDigit(2)
    hc595_shift(number[counter % 1000 // 100])

    clearDisplay()
    pickDigit(3)
    hc595_shift(number[counter % 10000 // 1000])

def loop():
    # Bucle principal para actualizar la pantalla y comprobar movimiento
    global counter
    currentState = 0
    lastState = 0
    while True:
        display()
        currentState = 1 if pir.motion_detected else 0
        if currentState == 1 and lastState == 0:
            counter += 1
        lastState = currentState

try:
    loop()
except KeyboardInterrupt:
    # Apagar todos los pines cuando se interrumpe el script
    SDI.off()
    SRCLK.off()
    RCLK.off()
    pass

Explicación del Código

  1. Esta línea importa las clases OutputDevice y MotionSensor de la biblioteca gpiozero. OutputDevice puede ser un LED, motor, o cualquier dispositivo que se desee controlar como salida. MotionSensor es típicamente un sensor PIR (Infrarrojo Pasivo) usado para detectar movimiento.

    #!/usr/bin/env python3
from gpiozero import OutputDevice, MotionSensor

  2. Inicializa el sensor de movimiento PIR conectado al pin GPIO 26.

    # Inicializar el sensor de movimiento PIR en GPIO 26
pir = MotionSensor(26)

  3. Inicializa los pines GPIO conectados a la Entrada de Datos Seriales (SDI), la Entrada del Reloj de Registro (RCLK) y la Entrada del Reloj del Registro de Desplazamiento (SRCLK) del registro de desplazamiento.

    # Inicializar pines del registro de desplazamiento
SDI = OutputDevice(24)    # Entrada de Datos Seriales
RCLK = OutputDevice(23)   # Entrada del Reloj de Registro
SRCLK = OutputDevice(18)  # Entrada del Reloj del Registro de Desplazamiento

  4. Inicializa los pines para cada dígito de la pantalla de 7 segmentos y define los códigos binarios para mostrar los números del 0 al 9.

    # Inicializar pines de la pantalla de 7 segmentos
placePin = [OutputDevice(pin) for pin in (10, 22, 27, 17)]

# Definir códigos de dígitos para la pantalla de 7 segmentos
number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)

  5. Limpia la pantalla de 7 segmentos apagando todos los segmentos antes de mostrar el siguiente dígito.

    def clearDisplay():
    # Limpia la pantalla apagando todos los segmentos
    for _ in range(8):
        SDI.on()
        SRCLK.on()
        SRCLK.off()
    RCLK.on()
    RCLK.off()

  6. Desplaza un byte de datos al registro de desplazamiento 74HC595, controlando los segmentos de la pantalla.

    def hc595_shift(data):
    # Desplaza datos en el registro de desplazamiento 74HC595
    for i in range(8):
        SDI.value = 0x80 & (data << i)
        SRCLK.on()
        SRCLK.off()
    RCLK.on()
    RCLK.off()

  7. Selecciona qué dígito de la pantalla de 7 segmentos activar. Cada dígito es controlado por un pin GPIO separado.

    def pickDigit(digit):
    # Activa un dígito específico de la pantalla de 7 segmentos
    for pin in placePin:
        pin.off()
    placePin[digit].on()

  8. Inicia la visualización para el dígito de unidades primero, seguido de la activación para el dígito de las decenas. Posteriormente, activa las pantallas para los dígitos de centenas y millares en orden. Esta rápida sucesión de activaciones crea la ilusión de una pantalla continua de cuatro dígitos.

    def display():
    # Actualiza la pantalla con el valor actual del contador
    global counter
    clearDisplay()
    pickDigit(0)
    hc595_shift(number[counter % 10])

    clearDisplay()
    pickDigit(1)
    hc595_shift(number[counter % 100 // 10])

    clearDisplay()
    pickDigit(2)
    hc595_shift(number[counter % 1000 // 100])

    clearDisplay()
    pickDigit(3)
    hc595_shift(number[counter % 10000 // 1000])

  9. Define el bucle principal donde la pantalla se actualiza continuamente y se verifica el estado del sensor PIR. Si se detecta movimiento, el contador se incrementa.

    def loop():
    # Bucle principal para actualizar la pantalla y comprobar movimiento
    global counter
    currentState = 0
    lastState = 0
    while True:
        display()
        currentState = 1 if pir.motion_detected else 0
        if currentState == 1 and lastState == 0:
            counter += 1
        lastState = currentState

  10. Ejecuta el bucle principal y asegura que el script pueda ser interrumpido con un comando de teclado (Ctrl+C), apagando todos los pines para una salida limpia.

    try:
    loop()
except KeyboardInterrupt:
    # Apaga todos los pines cuando el script es interrumpido
    SDI.off()
    SRCLK.off()
    RCLK.off()
    pass