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3.1.6 Verkehrsampel¶
Einführung¶
In diesem Projekt nutzen wir LED-Leuchten in drei Farben, um den Wechsel von Verkehrsampeln darzustellen. Zudem wird eine vierstellige 7-Segment-Anzeige verwendet, um die Zeitdauer jeder Ampelphase anzuzeigen.
Benötigte Komponenten¶
Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.
Es ist definitiv praktisch, gleich ein ganzes Set zu kaufen. Hier ist der Link:
Name |
ARTIKEL IN DIESEM KIT |
LINK |
|---|---|---|
Raphael Kit |
337 |
Sie können die Teile aber auch einzeln über die untenstehenden Links erwerben.
KOMPONENTENBESCHREIBUNG |
KAUF-LINK |
|---|---|
- |
|
Schaltplan¶
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 |
Experimentelle Verfahren¶
Schritt 1: Schaltung aufbauen.
Schritt 2: Verzeichnis wechseln.
cd ~/raphael-kit/c/3.1.6/
Schritt 3: Kompilieren.
gcc 3.1.6_TrafficLight.c -lwiringPi
Schritt 4: Programm ausführen.
sudo ./a.out
Während das Programm läuft, simulieren die LEDs den Farbwechsel von Verkehrsampeln. Zuerst leuchtet die rote LED 60s lang, dann die grüne LED für 30s und anschließend die gelbe LED für 5s. Danach leuchtet wieder die rote LED für 60s. Dieser Ablauf wiederholt sich fortlaufend.
Bemerkung
Wenn nach dem Starten ein Problem auftritt oder die Fehlermeldung: "wiringPi.h: No such file or directory" erscheint, verweisen Sie bitte auf Installieren und Überprüfen von WiringPi.
Code¶
#include <wiringPi.h>
#include <stdio.h>
#include <wiringShift.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#define SDI 5
#define RCLK 4
#define SRCLK 1
const int ledPin[]={6,10,11};
const int placePin[] = {12, 3, 2, 0};
unsigned char number[] = {0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90};
int greenLight = 30;
int yellowLight = 5;
int redLight = 60;
int colorState = 0;
char *lightColor[]={"Red","Green","Yellow"};
int counter = 60;
void lightup()
{
for(int i=0;i<3;i++){
digitalWrite(ledPin[i],HIGH);
}
digitalWrite(ledPin[colorState],LOW);
}
void pickDigit(int digit)
{
for (int i = 0; i < 4; i++)
{
digitalWrite(placePin[i], 0);
}
digitalWrite(placePin[digit], 1);
}
void hc595_shift(int8_t data)
{
int i;
for (i = 0; i < 8; i++)
{
digitalWrite(SDI, 0x80 & (data << i));
digitalWrite(SRCLK, 1);
delayMicroseconds(1);
digitalWrite(SRCLK, 0);
}
digitalWrite(RCLK, 1);
delayMicroseconds(1);
digitalWrite(RCLK, 0);
}
void clearDisplay()
{
int i;
for (i = 0; i < 8; i++)
{
digitalWrite(SDI, 1);
digitalWrite(SRCLK, 1);
delayMicroseconds(1);
digitalWrite(SRCLK, 0);
}
digitalWrite(RCLK, 1);
delayMicroseconds(1);
digitalWrite(RCLK, 0);
}
void display()
{
int a,b,c;
a = counter % 10000 / 1000 + counter % 1000 / 100;
b = counter % 10000 / 1000 + counter % 1000 / 100 + counter % 100 / 10;
c = counter % 10000 / 1000 + counter % 1000 / 100 + counter % 100 / 10 + counter % 10;
if (counter % 10000 / 1000 == 0){
clearDisplay();
}
else{
clearDisplay();
pickDigit(3);
hc595_shift(number[counter % 10000 / 1000]);
}
if (a == 0){
clearDisplay();
}
else{
clearDisplay();
pickDigit(2);
hc595_shift(number[counter % 1000 / 100]);
}
if (b == 0){
clearDisplay();
}
else{
clearDisplay();
pickDigit(1);
hc595_shift(number[counter % 100 / 10]);
}
if(c == 0){
clearDisplay();
}
else{
clearDisplay();
pickDigit(0);
hc595_shift(number[counter % 10]);
}
}
void loop()
{
while(1){
display();
lightup();
}
}
void timer(int timer1){ //Timer function
if(timer1 == SIGALRM){
counter --;
alarm(1);
if(counter == 0){
if(colorState == 0) counter = greenLight;
if(colorState == 1) counter = yellowLight;
if(colorState == 2) counter = redLight;
colorState = (colorState+1)%3;
}
printf("counter : %d \t light color: %s \n",counter,lightColor[colorState]);
}
}
int main(void)
{
int i;
if(wiringPiSetup() == -1){
printf("setup wiringPi failed !");
return 1;
}
pinMode(SDI,OUTPUT);
pinMode(RCLK,OUTPUT);
pinMode(SRCLK,OUTPUT);
for(i=0;i<4;i++){
pinMode(placePin[i],OUTPUT);
digitalWrite(placePin[i],HIGH);
}
for(i=0;i<3;i++){
pinMode(ledPin[i],OUTPUT);
digitalWrite(ledPin[i],HIGH);
}
signal(SIGALRM,timer);
alarm(1);
loop();
return 0;
}
Code-Erklärung¶
#define SDI 5
#define RCLK 4
#define SRCLK 1
const int placePin[] = {12, 3, 2, 0};
unsigned char number[] = {0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90};
void pickDigit(int digit);
void hc595_shift(int8_t data);
void clearDisplay();
void display();
Diese Codes dienen dazu, die Anzeigefunktion von 4-stelligen 7-Segment-Anzeigen zu realisieren. Für weitere Details verweisen Sie bitte auf Kapitel 1.1.5 des Dokuments. Hier nutzen wir die Codes, um den Countdown der Ampelzeit anzuzeigen.
const int ledPin[]={6,10,11};
int colorState = 0;
void lightup()
{
for(int i=0;i<3;i++){
digitalWrite(ledPin[i],HIGH);
}
digitalWrite(ledPin[colorState],LOW);
}
Die Codes werden verwendet, um die LED ein- und auszuschalten.
int greenLight = 30;
int yellowLight = 5;
int redLight = 60;
int colorState = 0;
char *lightColor[]={"Red","Green","Yellow"};
int counter = 60;
void timer(int timer1){ //Timer function
if(timer1 == SIGALRM){
counter --;
alarm(1);
if(counter == 0){
if(colorState == 0) counter = greenLight;
if(colorState == 1) counter = yellowLight;
if(colorState == 2) counter = redLight;
colorState = (colorState+1)%3;
}
printf("counter : %d \t light color: %s \n",counter,lightColor[colorState]);
}
}
Die Codes werden verwendet, um den Timer ein- und auszuschalten. Weitere Details finden Sie im Kapitel
1.1.5. Hier wird, wenn der Timer null erreicht, der colorState gewechselt, um die LED umzuschalten, und der Timer erhält einen neuen Wert.
void loop()
{
while(1){
display();
lightup();
}
}
int main(void)
{
//…
signal(SIGALRM,timer);
alarm(1);
loop();
return 0;
}
Der Timer wird in der main() Funktion gestartet. In der loop() Funktion wird eine
while(1) Schleife verwendet und die Funktionen von 4-stelligen 7-Segment-Anzeigen und LED aufgerufen.
Phänomen-Bild¶
