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4.1.12 Ampel

Einführung

In diesem Projekt werden wir LED-Leuchten in drei Farben verwenden, um den Wechsel der Verkehrsampeln zu simulieren. Eine vierstellige 7-Segment-Anzeige wird verwendet, um die Zeitdauer jedes Ampelzustands anzuzeigen.

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

../_images/list_Traffic_Light.png

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

Name

ARTIKEL IN DIESEM KIT

LINK

Raphael Kit

337

Raphael Kit

Sie können sie auch einzeln über die untenstehenden Links kaufen.

KOMPONENTENBESCHREIBUNG

KAUF-LINK

GPIO-Erweiterungsplatine

BUY

Steckbrett

BUY

Jumper-Kabel

BUY

Widerstand

BUY

LED

BUY

4-stellige 7-Segment-Anzeige

-

74HC595

BUY

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
../_images/Schematic_three_one7.png

Experimentelle Verfahren

Schritt 1: Schalten Sie die Schaltung.

../_images/image254.png

Schritt 2: Verzeichnis wechseln.

cd ~/raphael-kit/python/

Schritt 3: Ausführen.

sudo python3 4.1.12_TrafficLight.py

Wenn der Code ausgeführt wird, simulieren die LEDs den Farbwechsel der Ampeln. Zunächst leuchtet die rote LED 60s lang, dann leuchtet die grüne LED 30s lang; anschließend leuchtet die gelbe LED 5s lang. Danach leuchtet die rote LED erneut 60s lang. Diese Reihenfolge von Aktionen wird wiederholt ausgeführt. Gleichzeitig zeigt die 4-stellige 7-Segment-Anzeige kontinuierlich die verbleibende Zeit an.

Code

Bemerkung

Sie können den untenstehenden Code Modifizieren/Zurücksetzen/Kopieren/Ausführen/Stoppen. Aber bevor Sie das tun, müssen Sie zum Quellcode-Pfad wie raphael-kit/python wechseln. Nachdem Sie den Code geändert haben, können Sie ihn direkt ausführen, um das Ergebnis zu sehen.

#!/usr/bin/env python3

import RPi.GPIO as GPIO
import time
import threading

#define the pins connect to 74HC595
SDI   = 24      #serial data input(DS)
RCLK  = 23     #memory clock input(STCP)
SRCLK = 18      #shift register clock input(SHCP)
number = (0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90)

placePin = (10,22,27,17)
ledPin =(25,8,7)

greenLight = 30
yellowLight = 5
redLight = 60
lightColor=("Red","Green","Yellow")

colorState=0
counter = 60
timer1 = 0


def setup():
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)
    GPIO.setup(SDI, GPIO.OUT)
    GPIO.setup(RCLK, GPIO.OUT)
    GPIO.setup(SRCLK, GPIO.OUT)
    for pin in placePin:
        GPIO.setup(pin,GPIO.OUT)
    for pin in ledPin:
        GPIO.setup(pin,GPIO.OUT)
    global timer1
    timer1 = threading.Timer(1.0,timer)
    timer1.start()

def clearDisplay():
    for i in range(8):
        GPIO.output(SDI, 1)
        GPIO.output(SRCLK, GPIO.HIGH)
        GPIO.output(SRCLK, GPIO.LOW)
    GPIO.output(RCLK, GPIO.HIGH)
    GPIO.output(RCLK, GPIO.LOW)

def hc595_shift(data):
    for i in range(8):
        GPIO.output(SDI, 0x80 & (data << i))
        GPIO.output(SRCLK, GPIO.HIGH)
        GPIO.output(SRCLK, GPIO.LOW)
    GPIO.output(RCLK, GPIO.HIGH)
    GPIO.output(RCLK, GPIO.LOW)

def pickDigit(digit):
    for i in placePin:
        GPIO.output(i,GPIO.LOW)
    GPIO.output(placePin[digit], GPIO.HIGH)

def timer():        #timer function
    global counter
    global colorState
    global timer1
    timer1 = threading.Timer(1.0,timer)
    timer1.start()
    counter-=1
    if (counter is 0):
        if(colorState is 0):
            counter= greenLight
        if(colorState is 1):
            counter=yellowLight
        if (colorState is 2):
            counter=redLight
        colorState=(colorState+1)%3
    print ("counter : %d    color: %s "%(counter,lightColor[colorState]))

def lightup():
    global colorState
    for i in range(0,3):
        GPIO.output(ledPin[i], GPIO.HIGH)
    GPIO.output(ledPin[colorState], GPIO.LOW)

def display():
    global counter

    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])

def loop():
    while True:
        display()
        lightup()

def destroy():   # When "Ctrl+C" is pressed, the function is executed.
    global timer1
    GPIO.cleanup()
    timer1.cancel()      #cancel the timer

if __name__ == '__main__': # Program starting from here
    setup()
    try:
        loop()
    except KeyboardInterrupt:
        destroy()

Code-Erklärung

SDI   = 24      #serial data input(DS)
RCLK  = 23     #memory clock input(STCP)
SRCLK = 18      #shift register clock input(SHCP)
number = (0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90)
placePin = (10,22,27,17)

def clearDisplay():
def hc595_shift(data):
def pickDigit(digit):
def display():

Diese Codes werden verwendet, um die Nummernanzeige des 4-stelligen 7-Segment-Displays zu realisieren. Weitere Informationen finden Sie im Kapitel 1.1.5 des Dokuments. Hier verwenden wir die Codes zur Anzeige des Countdowns der Ampelzeit.

ledPin =(25,8,7)
colorState=0

def lightup():
    global colorState
    for i in range(0,3):
        GPIO.output(ledPin[i], GPIO.HIGH)
    GPIO.output(ledPin[colorState], GPIO.LOW)

Die Codes werden verwendet, um die LED ein- und auszuschalten.

greenLight = 30
yellowLight = 5
redLight = 60
lightColor=("Red","Green","Yellow")

colorState=0
counter = 60
timer1 = 0

def timer():        #timer function
    global counter
    global colorState
    global timer1
    timer1 = threading.Timer(1.0,timer)
    timer1.start()
    counter-=1
    if (counter is 0):
        if(colorState is 0):
            counter= greenLight
        if(colorState is 1):
            counter=yellowLight
        if (colorState is 2):
            counter=redLight
        colorState=(colorState+1)%3
    print ("counter : %d    color: %s "%(counter,lightColor[colorState]))

Die Codes werden verwendet, um den Timer ein- und auszuschalten. Für weitere Informationen verweisen Sie auf Kapitel 1.1.5. Hier wird colorState umgeschaltet, um die LED umzuschalten, wenn der Timer zurück auf null geht. Anschließend wird dem Timer ein neuer Wert zugewiesen.

def setup():
    # ...
    global timer1
    timer1 = threading.Timer(1.0,timer)
    timer1.start()

def loop():
    while True:
        display()
        lightup()

def destroy():   # When "Ctrl+C" is pressed, the function is executed.
    global timer1
    GPIO.cleanup()
    timer1.cancel()      #cancel the timer

if __name__ == '__main__': # Program starting from here
    setup()
    try:
        loop()
    except KeyboardInterrupt:
        destroy()

In der Funktion setup() wird der Timer gestartet. In der Funktion loop() wird ein while True verwendet: die zugehörigen Funktionen des 4-stelligen 7-Segment-Displays und der LED werden zyklisch aufgerufen.

Phänomen-Bild

../_images/IMG_8319.jpg