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3.1.6 Semáforo
Introducción
En este proyecto, usaremos luces LED de tres colores para simular el cambio de los semáforos y una pantalla de 7 segmentos de cuatro dígitos para mostrar la temporización de cada estado del tráfico.
Componentes Necesarios
En este proyecto, necesitamos los siguientes componentes.
Es muy conveniente comprar un kit completo, aquí tienes el enlace:
Nombre |
ÍTEMS EN ESTE KIT |
ENLACE |
|---|---|---|
Kit Raphael |
337 |
También puedes comprarlos por separado en los enlaces a continuación.
INTRODUCCIÓN DEL COMPONENTE |
ENLACE DE COMPRA |
|---|---|
- |
|
Diagrama Esquemático
Nombre |
T-Board |
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 |
Procedimientos Experimentales
Paso 1: Construir el circuito.
Paso 2: Cambiar de directorio.
cd ~/raphael-kit/c/3.1.6/
Paso 3: Compilar.
gcc 3.1.6_TrafficLight.c -lwiringPi
Paso 4: Ejecutar.
sudo ./a.out
Al ejecutar el código, los LEDs simularán el cambio de colores de los semáforos. Primero, el LED rojo se enciende durante 60 segundos, luego el LED verde se enciende durante 30 segundos; a continuación, el LED amarillo se enciende durante 5 segundos. Después de eso, el LED rojo se enciende nuevamente durante 60 segundos. De esta manera, esta serie de acciones se ejecutará repetidamente.
Nota
Si no funciona después de ejecutarlo, o aparece un mensaje de error: "wiringPi.h: No such file or directory", consulta Instalar y verificar WiringPi.
Código
#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;
}
Explicación del Código
#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();
Estos códigos se utilizan para realizar la función de visualización de números en una pantalla de 7 segmentos de 4 dígitos. Consulte el capítulo 1.1.5 del documento para obtener más detalles. Aquí, usamos los códigos para mostrar la cuenta regresiva del tiempo del semáforo.
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);
}
Los códigos se utilizan para encender y apagar el LED.
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]);
}
}
Los códigos se utilizan para activar y desactivar el temporizador. Consulte el capítulo 1.1.5 para obtener más detalles. Aquí, cuando el temporizador vuelve a cero, se cambiará colorState para cambiar el LED, y se asignará un nuevo valor al temporizador.
void loop()
{
while(1){
display();
lightup();
}
}
int main(void)
{
//…
signal(SIGALRM,timer);
alarm(1);
loop();
return 0;
}
El temporizador se inicia en la función main(). En la función loop(), se utiliza un bucle while(1) y se llaman las funciones de la pantalla de 7 segmentos de 4 dígitos y del LED.
Imagen del Fenómeno
