.. note::

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.. _4.1.9_py_pi5:

4.1.6 Einparkhilfe
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Einführung
-------------

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

Benötigte Komponenten
------------------------------

Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.9_reversing_alarm_list.png
    :width: 800
    :align: center

Es ist definitiv praktisch, ein komplettes Kit zu kaufen, hier ist der Link:

.. list-table::
    :widths: 20 20 20
    :header-rows: 1

    *   - Name	
        - ARTIKEL IN DIESEM KIT
        - LINK
    *   - Raphael Kit
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

Sie können sie auch einzeln über die untenstehenden Links kaufen.

.. list-table::
    :widths: 30 20
    :header-rows: 1

    *   - KOMPONENTENVORSTELLUNG
        - KAUF-LINK

    *   - :ref:`cpn_gpio_board`
        - |link_gpio_board_buy|
    *   - :ref:`cpn_breadboard`
        - |link_breadboard_buy|
    *   - :ref:`cpn_wires`
        - |link_wires_buy|
    *   - :ref:`cpn_resistor`
        - |link_resistor_buy|
    *   - :ref:`cpn_buzzer`
        - \-
    *   - :ref:`cpn_transistor`
        - |link_transistor_buy|
    *   - :ref:`cpn_ultrasonic_sensor`
        - |link_ultrasonic_buy|
    *   - :ref:`cpn_i2c_lcd`
        - |link_i2clcd1602_buy|

Schaltplan
--------------------

Der Ultraschallsensor erfasst den Abstand zwischen sich und dem Hindernis, der in Form von Code auf dem LCD angezeigt wird. Gleichzeitig lässt der Ultraschallsensor den Summer Warnsignale unterschiedlicher Frequenz abgeben, je nach Abstandswert.

============ ======== ======== ===
T-Board Name physical wiringPi BCM
GPIO23       Pin 16   4        23
GPIO24       Pin 18   5        24
GPIO17       Pin 11   0        17
SDA1         Pin 3             
SCL1         Pin 5             
============ ======== ======== ===

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.9_reversing_alarm_schematic.png
   :align: center

Experimentelle Verfahren
---------------------------------

**Schritt 1:** Bauen Sie den Schaltkreis auf.

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.9_reversing_alarm_circuit.png
    :align: center

**Schritt 2:** Verzeichnis wechseln.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/raphael-kit/python-pi5

**Schritt 3:** Ausführen.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo python3 4.1.9_ReversingAlarm_zero.py

Während der Code ausgeführt wird, erfasst das Ultraschallmodul den Abstand zum Hindernis und zeigt die Informationen über den Abstand auf dem LCD1602 an; außerdem gibt der Summer einen Warnton ab, dessen Frequenz sich mit dem Abstand ändert.

.. note::

    * Wenn Sie den Fehler ``FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1'`` erhalten, müssen Sie :ref:`i2c_config` konsultieren, um den I2C zu aktivieren.
    * Wenn der Fehler ``ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2'`` auftritt, führen Sie bitte ``sudo apt install python3-smbus2`` aus.
    * Erscheint der Fehler ``OSError: [Errno 121] Remote I/O error``, bedeutet dies, dass das Modul falsch verdrahtet ist oder das Modul defekt ist.
    * Wenn der Code und die Verdrahtung korrekt sind, das LCD aber immer noch keinen Inhalt anzeigt, können Sie das Potentiometer auf der Rückseite drehen, um den Kontrast zu erhöhen.


.. warning::

    Wenn die Fehlermeldung ``RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address`` angezeigt wird, lesen Sie bitte :ref:`faq_soc`

**Code**

.. note::
    Sie können den untenstehenden Code **Modifizieren/Zurücksetzen/Kopieren/Ausführen/Stoppen**. Aber zuerst müssen Sie zum Quellcodepfad wie ``raphael-kit/python-pi5`` gehen. Nach der Modifikation des Codes können Sie ihn direkt ausführen, um das Ergebnis zu sehen.

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

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

    # Initialize the ultrasonic sensor with GPIO pins
    sensor = DistanceSensor(echo=24, trigger=23)  # Echo pin is GPIO 24, Trigger pin is GPIO 23

    # Initialize the buzzer connected to GPIO pin 17
    buzzer = Buzzer(17)

    def lcdsetup():
        # Initialize the LCD with I2C address and enable backlight
        LCD1602.init(0x27, 1)  # 0x27 is the I2C address of the LCD
        LCD1602.clear()  # Clear the LCD display
        # Display startup messages on LCD
        LCD1602.write(0, 0, 'Ultrasonic Starting')
        LCD1602.write(1, 1, 'By SunFounder')
        time.sleep(2)  # Wait for 2 seconds

    def distance():
        # Calculate and return the distance measured by the sensor
        dis = sensor.distance * 100  # Convert distance to centimeters
        print('Distance: {:.2f} cm'.format(dis))  # Print distance with two decimal places
        time.sleep(0.3)  # Wait for 0.3 seconds before next measurement
        return dis

    def loop():
        # Continuously measure distance and update LCD and buzzer
        while True:
            dis = distance()  # Get the current distance
            # Display distance and handle alerts based on distance
            if dis > 400:  # Check if distance is out of range
                LCD1602.clear()
                LCD1602.write(0, 0, 'Error')
                LCD1602.write(3, 1, 'Out of range')
                time.sleep(0.5)
            else:
                # Display current distance on LCD
                LCD1602.clear()
                LCD1602.write(0, 0, 'Distance is')
                LCD1602.write(5, 1, str(round(dis, 2)) + ' cm')
                # Adjust buzzer frequency based on distance
                if dis >= 50:
                    time.sleep(0.5)
                elif 20 < dis < 50:
                    # Medium distance: medium buzzer frequency
                    for _ in range(2):
                        buzzer.on()
                        time.sleep(0.05)
                        buzzer.off()
                        time.sleep(0.2)
                elif dis <= 20:
                    # Close distance: high buzzer frequency
                    for _ in range(5):
                        buzzer.on()
                        time.sleep(0.05)
                        buzzer.off()
                        time.sleep(0.05)

    try:
        lcdsetup()  # Setup the LCD display
        loop()      # Start the measurement loop
    except KeyboardInterrupt:
        # Turn off buzzer and clear LCD on user interrupt (e.g., Ctrl+C)
        buzzer.off()
    LCD1602.clear()



**Code-Erklärung**

#. Dieses Skript verwendet mehrere Bibliotheken für seine Funktionalität. Die ``LCD1602``-Bibliothek verwaltet das LCD-Display, während ``time`` zeitbezogene Funktionen bereitstellt. Die ``gpiozero``-Bibliothek ist wesentlich für die Interaktion mit den GPIO-Pins des Raspberry Pi, insbesondere für den Betrieb des DistanceSensor und Buzzer.

   .. code-block:: python

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

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

   .. code-block:: python

       # Initialize the ultrasonic sensor with GPIO pins
       sensor = DistanceSensor(echo=24, trigger=23)  # Echo pin is GPIO 24, Trigger pin is GPIO 23

       # Initialize the buzzer connected to GPIO pin 17
       buzzer = Buzzer(17)


#. Die Initialisierung des LCD-Displays beinhaltet das Löschen desselben und das Anzeigen einer Startnachricht.

   .. code-block:: python

       def lcdsetup():
           # Initialize the LCD with I2C address and enable backlight
           LCD1602.init(0x27, 1)  # 0x27 is the I2C address of the LCD
           LCD1602.clear()  # Clear the LCD display
           # Display startup messages on LCD
           LCD1602.write(0, 0, 'Ultrasonic Starting')
           LCD1602.write(1, 1, 'By SunFounder')
           time.sleep(2)  # Wait for 2 seconds

#. Die Funktion ``distance`` berechnet den vom Ultraschallsensor gemessenen Abstand und gibt diesen Wert in Zentimetern zurück.

   .. code-block:: python

       def distance():
           # Calculate and return the distance measured by the sensor
           dis = sensor.distance * 100  # Convert distance to centimeters
           print('Distance: {:.2f} cm'.format(dis))  # Print distance with two decimal places
           time.sleep(0.3)  # Wait for 0.3 seconds before next measurement
           return dis

#. Die Hauptschleife misst kontinuierlich den Abstand, aktualisiert sowohl das LCD als auch den Summer. Sie behandelt verschiedene Abstandsbereiche mit spezifischen Aktionen, wie das Anzeigen von Fehlermeldungen oder das Variieren der Summerfrequenzen basierend auf dem gemessenen Abstand.

   .. code-block:: python

       def loop():
           # Continuously measure distance and update LCD and buzzer
           while True:
               dis = distance()  # Get the current distance
               # Display distance and handle alerts based on distance
               if dis > 400:  # Check if distance is out of range
                   LCD1602.clear()
                   LCD1602.write(0, 0, 'Error')
                   LCD1602.write(3, 1, 'Out of range')
                   time.sleep(0.5)
               else:
                   # Display current distance on LCD
                   LCD1602.clear()
                   LCD1602.write(0, 0, 'Distance is')
                   LCD1602.write(5, 1, str(round(dis, 2)) + ' cm')
                   # Adjust buzzer frequency based on distance
                   if dis >= 50:
                       time.sleep(0.5)
                   elif 20 < dis < 50:
                       # Medium distance: medium buzzer frequency
                       for _ in range(2):
                           buzzer.on()
                           time.sleep(0.05)
                           buzzer.off()
                           time.sleep(0.2)
                   elif dis <= 20:
                       # Close distance: high buzzer frequency
                       for _ in range(5):
                           buzzer.on()
                           time.sleep(0.05)
                           buzzer.off()
                           time.sleep(0.05)


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

   .. code-block:: python

       try:
           lcdsetup()  # Setup the LCD display
           loop()      # Start the measurement loop
       except KeyboardInterrupt:
           # Turn off buzzer and clear LCD on user interrupt (e.g., Ctrl+C)
           buzzer.off()
           LCD1602.clear()