.. note::

    こんにちは、SunFounderのRaspberry Pi & Arduino & ESP32愛好家コミュニティへようこそ！Facebook上でRaspberry Pi、Arduino、ESP32についてもっと深く掘り下げ、他の愛好家と交流しましょう。

    **参加する理由は？**

    - **エキスパートサポート**：コミュニティやチームの助けを借りて、販売後の問題や技術的な課題を解決します。
    - **学び＆共有**：ヒントやチュートリアルを交換してスキルを向上させましょう。
    - **独占的なプレビュー**：新製品の発表や先行プレビューに早期アクセスしましょう。
    - **特別割引**：最新製品の独占割引をお楽しみください。
    - **祭りのプロモーションとギフト**：ギフトや祝日のプロモーションに参加しましょう。

    👉 私たちと一緒に探索し、創造する準備はできていますか？[|link_sf_facebook|]をクリックして今すぐ参加しましょう！

.. _py_pi5_10s:

3.1.13 GAME - 10秒間
=====================

はじめに
-------------------

次に、集中力を試すゲームデバイスを作ってみましょう。
傾きスイッチを棒に結び付けて、魔法の杖を作ります。杖を振ると、
4桁のセグメント表示がカウントを開始し、もう一度振るとカウントが停止します。表示されたカウントを
**10.00** で停止させることができれば、あなたの勝利です。友達とこのゲームをして、
誰が時間の魔法使いかを競い合うことができます。

必要なコンポーネント
------------------------------

このプロジェクトには以下のコンポーネントが必要です。

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.18_game_10_second_list.png
    :width: 800
    :align: center

回路図
------------------------

============ ======== ======== ===
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
============ ======== ======== ===

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.18_game_10_second_schematic.png
   :align: center

実験手順
---------------------------------

**ステップ1**: 回路を組み立てる。

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.18_game_10_second_circuit.png

**ステップ2**: コードのフォルダに移動する。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

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

**ステップ3**: 実行可能ファイルを実行する。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo python3 3.1.13_GAME_10Second.py

杖を振ると、4桁のセグメント表示がカウントを開始し、もう一度振るとカウントが停止します。表示されたカウントを **10.00** で停止させることができれば、あなたの勝利です。もう一度振ると、ゲームの次のラウンドが始まります。

.. warning::

    エラー メッセージ ``RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address`` が表示された場合は、 :ref:`faq_soc` を参照してください。

**コード**

.. note::
    下記のコードは **変更/リセット/コピー/実行/停止** が可能です。しかし、それを行う前に、 ``davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5`` のようなソースコードのパスに移動する必要があります。コードを変更した後、直接実行して効果を確認することができます。

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

    #!/usr/bin/env python3

    from gpiozero import OutputDevice, Button
    import time
    import threading

    # GPIO 26に接続されたボタンを初期化
    sensorPin = Button(26)

    # 74HC595シフトレジスタに接続されたGPIOピンを定義
    SDI = OutputDevice(24)   # シリアルデータ入力
    RCLK = OutputDevice(23)  # レジスタクロック
    SRCLK = OutputDevice(18) # シフトレジスタクロック

    # 7セグメント表示の各桁の選択用のGPIOピンを定義
    placePin = [OutputDevice(pin) for pin in (10, 22, 27, 17)]

    # 7セグメント表示で0〜9の数字を表示するためのセグメントコードを定義
    number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)

    # カウンターとタイマー変数
    counter = 0
    timer1 = None
    gameState = 0

    def clearDisplay():
        """ 7セグメント表示の全セグメントを消去します。 """
        for _ in range(8):
            SDI.on()
            SRCLK.on()
            SRCLK.off()
        RCLK.on()
        RCLK.off()

    def hc595_shift(data):
        """ デジットを表示するために74HC595シフトレジスタにデータをシフトします。 """
        for i in range(8):
            SDI.value = 0x80 & (data << i)
            SRCLK.on()
            SRCLK.off()
        RCLK.on()
        RCLK.off()

    def pickDigit(digit):
        """ 7セグメント表示でどの桁を表示するかを選択します。 """
        for pin in placePin:
            pin.off()
        placePin[digit].on()

    def display():
        """ 現在のカウンター値を7セグメント表示に表示します。 """
        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] - 0x80)

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

    def stateChange():
        """ ボタン押下に基づいてカウンターの状態を変更します。 """
        global gameState, counter, timer1
        if gameState == 0:
            counter = 0
            time.sleep(1)
            timer()
        elif gameState == 1 and timer1 is not None:
            timer1.cancel()
            time.sleep(1)
        gameState = (gameState + 1) % 2

    def loop():
        """ ボタンの状態をチェックし、表示を更新するメインループです。 """
        global counter
        currentState = 0
        lastState = 0
        while True:
            display()
            currentState = sensorPin.value
            if (currentState == 0) and (lastState == 1):
                stateChange()
            lastState = currentState

    def timer():
        """ 0.01秒ごとにカウンターを増加させるタイマー関数です。 """
        global counter, timer1
        timer1 = threading.Timer(0.01, timer)
        timer1.start()
        counter += 1

    try:
        loop()
    except KeyboardInterrupt:
        if timer1:
            timer1.cancel()

**コードの説明**

#. 必要なモジュールをインポートしてスクリプトを開始します。 ``gpiozero`` ライブラリはボタンなどのGPIOデバイスとのインターフェースに使用され、 ``time`` および ``threading`` モジュールはタイミング関連のタスクや並行操作を扱うために使用されるかもしれません。

   .. code-block:: python

       #!/usr/bin/env python3

       from gpiozero import OutputDevice, Button
       import time
       import threading

#. GPIOピン26に接続された ``Button`` オブジェクトを初期化します。このセットアップにより、ボタン押下を検出することができます。

   .. code-block:: python

       # GPIO 26に接続されたボタンを初期化
       sensorPin = Button(26)

#. シフトレジスタのシリアルデータ入力（SDI）、レジスタクロック入力（RCLK）、シフトレジスタクロック入力（SRCLK）に接続されたGPIOピンを初期化します。

   .. code-block:: python

       # 74HC595シフトレジスタに接続されたGPIOピンを定義
       SDI = OutputDevice(24)   # シリアルデータ入力
       RCLK = OutputDevice(23)  # レジスタクロック
       SRCLK = OutputDevice(18) # シフトレジスタクロック

#. 7セグメント表示の各桁の選択用のピンを初期化し、0〜9の数字を表示するためのバイナリコードを定義します。

   .. code-block:: python

       # 7セグメント表示の各桁の選択用のGPIOピンを定義
       placePin = [OutputDevice(pin) for pin in (10, 22, 27, 17)]

       # 7セグメント表示で0〜9の数字を表示するためのセグメントコードを定義
       number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)

#. 7セグメント表示を制御するための関数です。 ``clearDisplay`` はすべてのセグメントをオフにし、 ``hc595_shift`` はシフトレジスタにデータをシフトし、 ``pickDigit`` は表示上の特定の桁をアクティブにします。

   .. code-block:: python

       def clearDisplay():
           """ 7セグメント表示の全セグメントを消去します。 """
           for _ in range(8):
               SDI.on()
               SRCLK.on()
               SRCLK.off()
           RCLK.on()
           RCLK.off()

       def hc595_shift(data):
           """ デジットを表示するために74HC595シフトレジスタにデータをシフトします。 """
           for i in range(8):
               SDI.value = 0x80 & (data << i)
               SRCLK.on()
               SRCLK.off()
           RCLK.on()
           RCLK.off()

       def pickDigit(digit):
           """ 7セグメント表示でどの桁を表示するかを選択します。 """
           for pin in placePin:
               pin.off()
           placePin[digit].on()

#. 現在のカウンター値を7セグメント表示に表示する関数です。

   .. code-block:: python

       def display():
           """ 現在のカウンター値を7セグメント表示に表示します。 """
           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] - 0x80)

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

#. ボタン押下に基づいてカウンターの状態を変更する関数です。

   .. code-block:: python

       def stateChange():
           """ ボタン押下に基づいてカウンターの状態を変更します。 """
           global gameState, counter, timer1
           if gameState == 0:
               counter = 0
               time.sleep(1)
               timer()
           elif gameState == 1 and timer1 is not None:
               timer1.cancel()
               time.sleep(1)
           gameState = (gameState + 1) % 2

#. ボタンの状態を継続的にチェックし、表示を更新するメインループです。ボタンの状態が変わると、 ``stateChange`` を呼び出します。

   .. code-block:: python

       def loop():
           """ ボタンの状態をチェックし、表示を更新するメインループです。 """
           global counter
           currentState = 0
           lastState = 0
           while True:
               display()
               currentState = sensorPin.value
               if (currentState == 0) and (lastState == 1):
                   stateChange()
               lastState = currentState

#. 0.01秒ごとにカウンターを増加させるタイマー関数です。

   .. code-block:: python

       def timer():
           """ 0.01秒ごとにカウンターを増加させるタイマー関数です。 """
           global counter, timer1
           timer1 = threading.Timer(0.01, timer)
           timer1.start()
           counter += 1

#. メインループを実行し、キーボード割り込み（Ctrl+C）を使用してプログラムからクリーンに終了することができます。

   .. code-block:: python

       try:
           loop()
       except KeyboardInterrupt:
           if timer1:
               timer1.cancel()