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3.1.7 Feu de Signalisation

Introduction

Dans ce projet, nous allons utiliser des LED de trois couleurs pour simuler le changement des feux de signalisation. Un affichage à 4 chiffres de type 7 segments sera également utilisé pour afficher le compte à rebours de chaque état de signalisation.

Composants Nécessaires

Pour ce projet, nous aurons besoin des composants suivants.

Schéma de Montage

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
GPIO25	Pin 22	6	25
SPICE0	Pin 24	10	8
SPICE1	Pin 26	11	7

Procédures Expérimentales

Étape 1 : Montez le circuit.

Étape 2 : Changez de répertoire.

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

Étape 3 : Exécutez le programme.

sudo python3 3.1.7_TrafficLight.py

Une fois le code exécuté, les LED simuleront le changement des feux de signalisation. D’abord, la LED rouge s’allume pendant 60 secondes, puis la LED verte pendant 30 secondes ; ensuite, la LED jaune s’allume pendant 5 secondes. Après cela, la LED rouge se rallume pendant 60 secondes. Cette série d’actions se répétera indéfiniment. En même temps, l’affichage à 4 chiffres de type 7 segments affichera le compte à rebours en continu.

Code

Note

Vous pouvez Modifier/Réinitialiser/Copier/Exécuter/Arrêter le code ci-dessous. Mais avant cela, vous devez vous rendre dans le chemin source, comme davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5. Après avoir modifié le code, vous pouvez l’exécuter directement pour voir l’effet.

#!/usr/bin/env python3

from gpiozero import OutputDevice, LED
import threading

# Configuration des broches GPIO pour le registre à décalage 74HC595
SDI = OutputDevice(24)   # Entrée de données série
RCLK = OutputDevice(23)  # Horloge de registre
SRCLK = OutputDevice(18) # Horloge de registre de décalage

# Configuration des broches GPIO pour la sélection des chiffres sur l'affichage 7 segments
placePin = [OutputDevice(pin) for pin in (10, 22, 27, 17)]

# Codes des segments pour les chiffres 0 à 9 sur l'afficheur 7 segments
number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)

# Configuration des broches GPIO pour les LED du feu de signalisation
ledPinR = LED(25) # LED rouge
ledPinG = LED(8)  # LED verte
ledPinY = LED(7)  # LED jaune

# Paramètres de durée pour chaque phase du feu de signalisation
greenLight = 30
yellowLight = 5
redLight = 60

# Noms des couleurs des feux
lightColor = ("Red", "Green", "Yellow")

# Variables d'état initialisées
colorState = 0
counter = 60
timer1 = None

def setup():
    """ Initialize the traffic light system and start the timer. """
    global timer1
    timer1 = threading.Timer(1.0, timer)
    timer1.start()

def clearDisplay():
    """ Clear the 7-segment display. """
    for _ in range(8):
        SDI.on()
        SRCLK.on()
        SRCLK.off()
    RCLK.on()
    RCLK.off()

def hc595_shift(data):
    """ Shift data to the 74HC595 shift register for digit display. """
    for i in range(8):
        SDI.value = 0x80 & (data << i)
        SRCLK.on()
        SRCLK.off()
    RCLK.on()
    RCLK.off()

def pickDigit(digit):
    """ Select a specific digit to display on the 7-segment display. """
    for pin in placePin:
        pin.off()
    placePin[digit].on()

def timer():
    """ Handle the timing for traffic light changes. """
    global counter, colorState, timer1
    timer1 = threading.Timer(1.0, timer)
    timer1.start()
    counter -= 1
    if counter == 0:
        counter = [greenLight, yellowLight, redLight][colorState]
        colorState = (colorState + 1) % 3
    print(f"counter : {counter}    color: {lightColor[colorState]}")

def lightup():
    """ Update the traffic light LED based on the current state. """
    global colorState
    ledPinR.off()
    ledPinG.off()
    ledPinY.off()
    [ledPinR, ledPinG, ledPinY][colorState].on()

def display():
    """ Display the current counter value on the 7-segment display. """
    global counter

    for i in range(4):
        digit = counter // (10 ** (3 - i)) % 10
        if i == 0 and digit == 0:
            continue
        clearDisplay()
        pickDigit(3 - i)
        hc595_shift(number[digit])

def loop():
    """ Main loop to continuously update display and lights. """
    while True:
        display()
        lightup()

def destroy():
    """ Clean up resources when the script is terminated. """
    global timer1
    timer1.cancel()
    ledPinR.off()
    ledPinG.off()
    ledPinY.off()

try:
    setup()
    loop()
except KeyboardInterrupt:
    destroy()

Explication du Code

1. Importe les classes OutputDevice et LED de la bibliothèque gpiozero, permettant de contrôler des dispositifs de sortie généraux et spécifiquement des LED. Importe le module de threading de Python, utilisé pour créer et gérer des threads pour l’exécution simultanée.

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

2. Initialise les broches GPIO connectées aux entrées du registre à décalage : Entrée de données série (SDI), Horloge de registre (RCLK), et Horloge de décalage (SRCLK).

   # Configuration des broches GPIO pour le registre à décalage 74HC595
   SDI = OutputDevice(24)   # Entrée de données série
   RCLK = OutputDevice(23)  # Horloge de registre
   SRCLK = OutputDevice(18) # Horloge de registre de décalage
   

3. Initialise les broches pour chaque chiffre de l’affichage 7 segments et définit les codes binaires correspondant aux chiffres de 0 à 9.

   # Configuration des broches GPIO pour la sélection des chiffres sur l'affichage 7 segments
   placePin = [OutputDevice(pin) for pin in (10, 22, 27, 17)]
   
   # Codes des segments pour les chiffres 0-9 sur l'affichage 7 segments
   number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)
   

4. Initialise les broches GPIO pour les LED rouge, verte et jaune utilisées dans la simulation des feux de signalisation. Définit la durée (en secondes) pour chaque état de couleur dans le système de feux de signalisation et nomme chaque couleur de feu pour référence.

   # Configuration des broches GPIO pour les LED du feu de signalisation
   ledPinR = LED(25) # LED rouge
   ledPinG = LED(8)  # LED verte
   ledPinY = LED(7)  # LED jaune
   
   # Paramètres de durée pour chaque phase du feu de signalisation
   greenLight = 30
   yellowLight = 5
   redLight = 60
   
   # Noms des couleurs des feux
   lightColor = ("Red", "Green", "Yellow")
   

5. Initialise les variables pour suivre l’état actuel des couleurs, un compteur pour la temporisation et un espace réservé pour un objet de minuteur.

   # Initialisation des variables d'état
   colorState = 0
   counter = 60
   timer1 = None
   

6. Initialise le système de feux de signalisation et démarre le thread du minuteur.

   def setup():
       """ Initialize the traffic light system and start the timer. """
       global timer1
       timer1 = threading.Timer(1.0, timer)
       timer1.start()
   

7. Fonctions pour contrôler l’affichage 7 segments. clearDisplay éteint tous les segments, hc595_shift transfère les données dans le registre à décalage et pickDigit active un chiffre spécifique sur l’affichage.

   def clearDisplay():
       """ Clear the 7-segment display. """
       for _ in range(8):
           SDI.on()
           SRCLK.on()
           SRCLK.off()
       RCLK.on()
       RCLK.off()
   
   def hc595_shift(data):
       """ Shift data to the 74HC595 shift register for digit display. """
       for i in range(8):
           SDI.value = 0x80 & (data << i)
           SRCLK.on()
           SRCLK.off()
       RCLK.on()
       RCLK.off()
   
   def pickDigit(digit):
       """ Select a specific digit to display on the 7-segment display. """
       for pin in placePin:
           pin.off()
       placePin[digit].on()
   

8. Gère le minutage pour les changements de feux de signalisation et met à jour le compteur et l’état des couleurs.

   def timer():
       """ Handle the timing for traffic light changes. """
       global counter, colorState, timer1
       timer1 = threading.Timer(1.0, timer)
       timer1.start()
       counter -= 1
       if counter == 0:
           counter = [greenLight, yellowLight, redLight][colorState]
           colorState = (colorState + 1) % 3
       print(f"counter : {counter}    color: {lightColor[colorState]}")
   

9. Met à jour l’état des LED du feu de signalisation en fonction de l’état de couleur actuel.

   def lightup():
       """ Update the traffic light LED based on the current state. """
       global colorState
       ledPinR.off()
       ledPinG.off()
       ledPinY.off()
       [ledPinR, ledPinG, ledPinY][colorState].on()
   

10. Calcule le chiffre à afficher sur chaque segment de l’affichage 7 segments et le met à jour en conséquence.

    def display():
        """ Display the current counter value on the 7-segment display. """
        global counter
    
        for i in range(4):
            digit = counter // (10 ** (3 - i)) % 10
            if i == 0 and digit == 0:
                continue
            clearDisplay()
            pickDigit(3 - i)
            hc595_shift(number[digit])
    

11. Boucle principale qui met à jour en continu l’affichage et les LED du feu de signalisation.

    def loop():
        """ Main loop to continuously update display and lights. """
        while True:
            display()
            lightup()
    

12. Libère les ressources lorsque le script est terminé, comme éteindre les LED et arrêter le thread du minuteur.

    def destroy():
        """ Clean up resources when the script is terminated. """
        global timer1
        timer1.cancel()
        ledPinR.off()
        ledPinG.off()
        ledPinY.off()