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4.1.15 SPIEL - 10 Sekunden¶

Einführung¶

Begleiten Sie mich nun, um ein Spielgerät zu bauen, das Ihre Konzentration herausfordert. Binden Sie den Neigungsschalter an einen Stab, um einen Zauberstab zu erstellen. Schütteln Sie den Zauberstab, beginnt die 4-stellige Segmentanzeige zu zählen, ein erneutes Schütteln stoppt die Zählung. Wenn es Ihnen gelingt, die angezeigte Zählung bei 10,00 zu halten, dann gewinnen Sie. Sie können dieses Spiel mit Ihren Freunden spielen, um zu sehen, wer der Zeitzauberer ist.

Benötigte Komponenten¶

Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

../_images/4.1.18_game_10_second_list.png

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

Name	ARTIKEL IN DIESEM KIT	LINK
Raphael Kit	337	Raphael Kit

Sie können sie auch separat über die untenstehenden Links kaufen.

KOMPONENTENVORSTELLUNG	KAUF-LINK
GPIO-Erweiterungsplatine	BUY
Steckbrett	BUY
Jumper-Kabel	BUY
Widerstand	BUY
4-stellige 7-Segment-Anzeige	-
74HC595	BUY
Kippschalter	-

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
GPIO26	Pin 37	25	26

../_images/4.1.18_game_10_second_schematic.png

Experimentelle Verfahren¶

Schritt 1: Bauen Sie den Schaltkreis.

../_images/4.1.18_game_10_second_circuit.png

Schritt 2: Wechseln Sie in den Ordner des Codes.

cd ~/raphael-kit/python-pi5

Schritt 3: Führen Sie die ausführbare Datei aus.

sudo python3 4.1.18_GAME_10Second_zero.py

Schütteln Sie den Zauberstab, beginnt die 4-stellige Segmentanzeige zu zählen, ein weiteres Schütteln stoppt die Zählung. Wenn es Ihnen gelingt, die angezeigte Zählung bei 10,00 zu halten, dann gewinnen Sie. Schütteln Sie ihn noch einmal, um die nächste Runde des Spiels zu starten.

Code

Bemerkung

Sie können den untenstehenden Code Modifizieren/Zurücksetzen/Kopieren/Ausführen/Stoppen. Aber davor müssen Sie zum Quellcodepfad wie raphael-kit/python-pi5 wechseln. Nachdem Sie den Code modifiziert haben, können Sie ihn direkt ausführen, um den Effekt zu sehen.

#!/usr/bin/env python3

from gpiozero import OutputDevice, Button
import time
import threading

# Initialize the button connected to GPIO 26
sensorPin = Button(26)

# Define GPIO pins connected to the 74HC595 shift register
SDI = OutputDevice(24)   # Serial Data Input
RCLK = OutputDevice(23)  # Register Clock
SRCLK = OutputDevice(18) # Shift Register Clock

# Define GPIO pins for digit selection on the 7-segment display
placePin = [OutputDevice(pin) for pin in (10, 22, 27, 17)]

# Define segment codes for numbers 0 to 9 on the 7-segment display
number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)

# Counter and timer variables
counter = 0
timer1 = None
gameState = 0

def clearDisplay():
    """ Clear all segments on the 7-segment display. """
    for _ in range(8):
        SDI.on()
        SRCLK.on()
        SRCLK.off()
    RCLK.on()
    RCLK.off()

def hc595_shift(data):
    """ Shift data to the 74HC595 shift register to display a digit. """
    for i in range(8):
        SDI.value = 0x80 & (data << i)
        SRCLK.on()
        SRCLK.off()
    RCLK.on()
    RCLK.off()

def pickDigit(digit):
    """ Select which digit to display on the 7-segment display. """
    for pin in placePin:
        pin.off()
    placePin[digit].on()

def display():
    """ Display the current counter value on the 7-segment display. """
    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():
    """ Handle state changes for the counter based on button presses. """
    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():
    """ Main loop to check for button presses and update the display. """
    global counter
    currentState = 0
    lastState = 0
    while True:
        display()
        currentState = sensorPin.value
        if (currentState == 0) and (lastState == 1):
            stateChange()
        lastState = currentState

def timer():
    """ Timer function that increments the counter every 0.01 second. """
    global counter, timer1
    timer1 = threading.Timer(0.01, timer)
    timer1.start()
    counter += 1

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

Code-Erklärung

Das Skript beginnt mit dem Importieren der notwendigen Module. Die Bibliothek gpiozero wird verwendet, um mit GPIO-Geräten wie Tasten zu interagieren, und die Module time und threading können für zeitbezogene Aufgaben oder parallele Operationen verwendet werden.
```
#!/usr/bin/env python3

from gpiozero import OutputDevice, Button
import time
import threading
```
Initialisiert ein Button-Objekt aus der GPIO Zero-Bibliothek, das mit dem GPIO-Pin 26 verbunden ist. Diese Einrichtung ermöglicht die Erkennung von Tastendrücken.
```
# Initialize the button connected to GPIO 26
sensorPin = Button(26)
```

Initialisiert GPIO-Pins, die mit dem Schieberegisters Serial Data Input (SDI), Register Clock Input (RCLK) und Shift Register Clock Input (SRCLK) verbunden sind.

# Define GPIO pins connected to the 74HC595 shift register
SDI = OutputDevice(24)   # Serial Data Input
RCLK = OutputDevice(23)  # Register Clock
SRCLK = OutputDevice(18) # Shift Register Clock

Initialisiert die Pins für jede Ziffer der 7-Segment-Anzeige und definiert die Binärcodes für die Anzeige der Zahlen 0-9.

# Define GPIO pins for digit selection on the 7-segment display
placePin = [OutputDevice(pin) for pin in (10, 22, 27, 17)]

# Define segment codes for numbers 0 to 9 on the 7-segment display
number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)

Funktionen zur Steuerung der 7-Segment-Anzeige. clearDisplay schaltet alle Segmente aus, hc595_shift verschiebt Daten in das Schieberegister und pickDigit aktiviert eine bestimmte Ziffer auf der Anzeige.

def clearDisplay():
    """ Clear all segments on the 7-segment display. """
    for _ in range(8):
        SDI.on()
        SRCLK.on()
        SRCLK.off()
    RCLK.on()
    RCLK.off()

def hc595_shift(data):
    """ Shift data to the 74HC595 shift register to display a digit. """
    for i in range(8):
        SDI.value = 0x80 & (data << i)
        SRCLK.on()
        SRCLK.off()
    RCLK.on()
    RCLK.off()

def pickDigit(digit):
    """ Select which digit to display on the 7-segment display. """
    for pin in placePin:
        pin.off()
    placePin[digit].on()

Funktion zur Anzeige des aktuellen Werts des Zählers auf der 7-Segment-Anzeige.

def display():
    """ Display the current counter value on the 7-segment display. """
    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])

Funktion zur Handhabung von Zustandsänderungen (Start/Stopp) des Zählers basierend auf Tastendrücken.

def stateChange():
    """ Handle state changes for the counter based on button presses. """
    global gameState, counter, timer1
    if gameState == 0:
        counter = 0
        time.sleep(1)
        timer()
    elif gameState == 1 und timer1 ist nicht None:
        timer1.cancel()
        time.sleep(1)
    gameState = (gameState + 1) % 2

Hauptschleife, die kontinuierlich den Zustand der Taste überprüft und die Anzeige aktualisiert. Ruft stateChange auf, wenn sich der Zustand der Taste ändert.

def loop():
    """ Main loop to check for button presses and update the display. """
    global counter
    currentState = 0
    lastState = 0
    while True:
        display()
        currentState = sensorPin.value
        if (currentState == 0) und (lastState == 1):
            stateChange()
        lastState = currentState

Timer-Funktion, die den Zähler in regelmäßigen Abständen (alle 0,01 Sekunden) erhöht.

def timer():
    """ Timer function that increments the counter every 0.01 second. """
    global counter, timer1
    timer1 = threading.Timer(0.01, timer)
    timer1.start()
    counter += 1

Führt die Hauptschleife aus und ermöglicht einen sauberen Ausstieg aus dem Programm mit einem Tastaturinterrupt (Ctrl+C).
```
try:
    loop()
except KeyboardInterrupt:
    if timer1:
        timer1.cancel()
```