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3.1.10 警報ベル

前書き

このコースでは、手動警報装置を作成する。トグルスイッチをサーミスタまたは感光センサーに交換して、温度警報または光警報を作成できる。

部品

回路図

T-Board Name	physical	wiringPi	BCM
GPIO17	Pin 11	0	17
GPIO18	Pin 12	1	18
GPIO27	Pin 13	2	27
GPIO22	Pin 15	3	22

実験手順

ステップ1：回路を作る。

C言語ユーザー向け

ステップ2：ディレクトリを変更する。

cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/3.1.10/

ステップ3：コンパイルする。

gcc 3.1.10_AlarmBell.c -lwiringPi -lpthread

ステップ4：実行。

sudo ./a.out

プログラムが起動すると、トグルスイッチが右に切り替わり、ブザーが警報音を出す。同時に、特定の周波数で赤と緑のLEDが点滅する。

コードの説明

#include <pthread.h>

このコードでは、新しいライブラリ thread.h を使用する。これは、一般的なスレッドライブラリのセットであり、マルチスレッドを実現できる。コンパイル時に -lpthread パラメーターを追加して、LEDとブザーを独立して動作させる。

void *ledWork(void *arg){
    while(1)
    {
        if(flag==0){
            pthread_exit(NULL);
        }
        digitalWrite(ALedPin,HIGH);
        delay(500);
        digitalWrite(ALedPin,LOW);
        digitalWrite(BLedPin,HIGH);
        delay(500);
        digitalWrite(BLedPin,LOW);
    }
}

関数 ledWork() は、これら2つのLEDの動作状態を設定するために役立つ：緑色のLEDを0.5秒間点灯させた後、消灯する。同様に、赤いLEDを0.5秒間点灯させてから消灯する。

void *buzzWork(void *arg){
    while(1)
    {
        if(flag==0){
            pthread_exit(NULL);
        }
        if((note>=800)||(note<=130)){
            pitch = -pitch;
        }
        note=note+pitch;
        softToneWrite(BeepPin,note);
        delay(10);
    }
}

関数 buzzWork() は、ブザーの動作状態を設定するために使用される。ここでは、周波数を130〜800に設定し、20の間隔で累積・減衰する。

void on(){
    flag = 1;
    if(softToneCreate(BeepPin) == -1){
        printf("setup softTone failed !");
        return;
    }
    pthread_t tLed;
    pthread_create(&tLed,NULL,ledWork,NULL);
    pthread_t tBuzz;
    pthread_create(&tBuzz,NULL,buzzWork,NULL);
}

関数 on() で：

制御スレッドの終了を示すマーク「flag = 1」を定義する。
ソフトウェア制御のトーンピン BeepPin を作成する。
LEDとブザーが同時に動作できるように、二つの個別のスレッドを作成する。

pthread_t tLed : スレッド tLed を宣言する。

pthread_create(&tLed,NULL,ledWork,NULL) ：スレッドを作成し、そのプロトタイプは次の通りである： int pthread_create(pthread_t *restrict tidp,const pthread_attr_t *restrict attr,void*（*start_rtn)(void*),void *restrict arg);

値を返す

成功した場合は「0」を返し、それ以外の場合は落下数「-1」を返します。

パラメータ

最初のパラメーターは、スレッドIDへのポインターです。
2つ目は、スレッド属性を設定するために使用されます。
3番目は、スレッド実行関数の開始アドレスです。
最後のものは、関数を実行するものです。

void off(){
    flag = 0;
    softToneStop(BeepPin);
    digitalWrite(ALedPin,LOW);
    digitalWrite(BLedPin,LOW);
}

スレッド ledWork と BuzzWork を終了するために、関数 Off() は「flag = 0」を定義しそして、ブザーとLEDをオフにする。

int main(){
    setup();
    int lastState = 0;
    while(1){
        int currentState = digitalRead(switchPin);
        if ((currentState == 1)&&(lastState==0)){
            on();
        }
        else if((currentState == 0)&&(lastState==1)){
            off();
        }
        lastState=currentState;
    }
    return 0;
}

main() には、プログラムのプロセス全体が含まれている：まず、スライドスイッチの値を読み取る。トグルスイッチが右に切り替えられた場合（読み取り値が1）、関数 on() が呼び出され、ブザーが駆動されて音が鳴り、赤と緑のLEDが点滅する。そうしないと、ブザーとLEDが機能しない。

Python言語ユーザー向け

ステップ2：ディレクトリを変更する。

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

ステップ3：実行する。

sudo python3 3.1.10_AlarmBell.py

プログラムが起動すると、トグルスイッチが右に切り替わり、ブザーが警報音を出す。同時に、特定の周波数で赤と緑のLEDが点滅する。

コード

注釈

以下のコードを 変更/リセット/コピー/実行/停止 できます。ただし、その前に、 davinci-kit-for-raspberry-pi/python のようなソースコードパスに移動する必要があります。

import RPi.GPIO as GPIO
import time
import threading

BeepPin=22
ALedPin=17
BLedPin=27
switchPin=18

Buzz=0
flag =0
note=150
pitch=20

def setup():
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)
    GPIO.setup(BeepPin, GPIO.OUT)
    GPIO.setup(ALedPin,GPIO.OUT,initial=GPIO.LOW)
    GPIO.setup(BLedPin,GPIO.OUT,initial=GPIO.LOW)
    GPIO.setup(switchPin,GPIO.IN)
    global Buzz
    Buzz=GPIO.PWM(BeepPin,note)

def ledWork():
    while flag:
        GPIO.output(ALedPin,GPIO.HIGH)
        time.sleep(0.5)
        GPIO.output(ALedPin,GPIO.LOW)
        GPIO.output(BLedPin,GPIO.HIGH)
        time.sleep(0.5)
        GPIO.output(BLedPin,GPIO.LOW)

def buzzerWork():
    global pitch
    global note
    while flag:
        if note >= 800 or note <=130:
            pitch = -pitch
        note = note + pitch
        Buzz.ChangeFrequency(note)
        time.sleep(0.01)


def on():
    global flag
    flag = 1
    Buzz.start(50)
    tBuzz = threading.Thread(target=buzzerWork)
    tBuzz.start()
    tLed = threading.Thread(target=ledWork)
    tLed.start()

def off():
    global flag
    flag = 0
    Buzz.stop()
    GPIO.output(ALedPin,GPIO.LOW)
    GPIO.output(BLedPin,GPIO.LOW)


def main():
    lastState=0
    while True:
        currentState =GPIO.input(switchPin)
        if currentState == 1 and lastState == 0:
            on()
        elif currentState == 0 and lastState == 1:
            off()
        lastState=currentState


def destroy():
    off()
    GPIO.cleanup()


if __name__ == '__main__':
    setup()
    try:
        main()
    except KeyboardInterrupt:
        destroy()

コードの説明

import threading

ここでは、 Threading モジュールをインポートし、複数のことを一度に行えるようにするが、通常のプログラムはコードを上から下にしか実行できない。 Threading モジュールを使用すると、LEDとブザーを個別に動作させることができる。

def ledWork():
    while flag:
        GPIO.output(ALedPin,GPIO.HIGH)
        time.sleep(0.5)
        GPIO.output(ALedPin,GPIO.LOW)
        GPIO.output(BLedPin,GPIO.HIGH)
        time.sleep(0.5)
        GPIO.output(BLedPin,GPIO.LOW)