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4.1.4 Dispositivo de Conteo

Introducción

Aquí haremos un sistema contador con pantalla numérica, que consiste en un sensor PIR y una pantalla de 4 dígitos. Cuando el PIR detecta que alguien pasa, el número en la pantalla de 4 dígitos aumentará en 1. Puedes usar este contador para contar el número de personas que pasan por el pasillo.

Componentes Necesarios

En este proyecto, necesitamos los siguientes componentes.

Es definitivamente conveniente comprar un kit completo, aquí está el enlace:

Nombre	ITEMS IN THIS KIT	ENLACE
Raphael Kit	337	Raphael Kit

También puedes comprarlos por separado en los enlaces a continuación.

INTRODUCCIÓN DEL COMPONENTE	ENLACE DE COMPRA
Placa de Extensión GPIO	COMPRAR
Protoboard	COMPRAR
Cables de Puente	COMPRAR
Resistor	COMPRAR
Pantalla de 7 segmentos y 4 dígitos	-
74HC595	COMPRAR
Módulo Sensor de Movimiento PIR	-

Diagrama Esquemático

Nombre T-Board	físico	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

Procedimientos Experimentales

Paso 1: Construir el circuito.

Paso 2: Ir a la carpeta del código.

cd ~/raphael-kit/python-pi5

Paso 3: Ejecutar el archivo ejecutable.

sudo python3 4.1.7_CountingDevice_zero.py

Después de ejecutar el código, cuando el PIR detecte que alguien está pasando, el número en la pantalla de 4 dígitos aumentará en 1.

Hay dos potenciómetros en el módulo PIR: uno para ajustar la sensibilidad y otro para ajustar la distancia de detección. Para que el módulo PIR funcione mejor, debes girar ambos completamente en sentido antihorario.

Advertencia

Si recibe el mensaje de error RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address, consulte Si «gpiozero» no funciona.

Código

Nota

Puedes Modificar/Restablecer/Copiar/Ejecutar/Detener el código a continuación. Pero antes de eso, necesitas ir a la ruta del código fuente como raphael-kit/python-pi5. Después de modificar el código, puedes ejecutarlo directamente para ver el efecto.

#!/usr/bin/env python3
from gpiozero import OutputDevice, MotionSensor

# Inicializar el sensor de movimiento PIR en GPIO 26
pir = MotionSensor(26)

# Inicializar los pines del registro de desplazamiento
SDI = OutputDevice(24)    # Entrada de Datos Seriales
RCLK = OutputDevice(23)   # Entrada del Reloj del Registro
SRCLK = OutputDevice(18)  # Entrada del Reloj del Registro de Desplazamiento

# Inicializar los pines de la pantalla de 7 segmentos
placePin = [OutputDevice(pin) for pin in (10, 22, 27, 17)]

# Definir códigos de dígitos para la pantalla de 7 segmentos
number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)

# Contador para el número mostrado
counter = 0

def clearDisplay():
    # Borra la pantalla apagando todos los segmentos
    for _ in range(8):
        SDI.on()
        SRCLK.on()
        SRCLK.off()
    RCLK.on()
    RCLK.off()

def hc595_shift(data):
    # Desplaza los datos en el registro de desplazamiento 74HC595
    for i in range(8):
        SDI.value = 0x80 & (data << i)
        SRCLK.on()
        SRCLK.off()
    RCLK.on()
    RCLK.off()

def pickDigit(digit):
    # Activa un dígito específico de la pantalla de 7 segmentos
    for pin in placePin:
        pin.off()
    placePin[digit].on()

def display():
    # Actualiza la pantalla con el valor actual del contador
    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])

    clearDisplay()
    pickDigit(3)
    hc595_shift(number[counter % 10000//1000])

def loop():
    # Bucle principal para actualizar la pantalla y comprobar el movimiento
    global counter
    currentState = 0
    lastState = 0
    while True:
        display()
        currentState = 1 si pir.motion_detected else 0
        if currentState == 1 y lastState == 0:
            counter += 1
        lastState = currentState

try:
    loop()
except KeyboardInterrupt:
    # Apaga todos los pines cuando se interrumpe el script
    SDI.off()
    SRCLK.off()
    RCLK.off()
    pass

Explicación del Código

1. Esta línea importa las clases OutputDevice y MotionSensor de la biblioteca gpiozero. OutputDevice puede ser un LED, motor, o cualquier dispositivo que desees controlar como salida. El MotionSensor es típicamente un sensor PIR (Infrarrojo Pasivo) utilizado para detectar movimiento.

   #!/usr/bin/env python3
   from gpiozero import OutputDevice, MotionSensor
   

2. Inicializa el sensor de movimiento PIR conectado al pin GPIO 26.

   # Inicializar el sensor de movimiento PIR en GPIO 26
   pir = MotionSensor(26)
   

3. Inicializa los pines GPIO conectados a la Entrada de Datos Seriales (SDI), Entrada del Reloj del Registro (RCLK) y Entrada del Reloj del Registro de Desplazamiento (SRCLK) del registro de desplazamiento.

   # Inicializar los pines del registro de desplazamiento
   SDI = OutputDevice(24)    # Entrada de Datos Seriales
   RCLK = OutputDevice(23)   # Entrada del Reloj del Registro
   SRCLK = OutputDevice(18)  # Entrada del Reloj del Registro de Desplazamiento
   

4. Inicializa los pines para cada dígito de la pantalla de 7 segmentos y define los códigos binarios para mostrar los números del 0 al 9.

   # Inicializar los pines de la pantalla de 7 segmentos
   placePin = [OutputDevice(pin) for pin in (10, 22, 27, 17)]
   
   # Definir códigos de dígitos para la pantalla de 7 segmentos
   number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)
   

5. Borra la pantalla de 7 segmentos apagando todos los segmentos antes de mostrar el siguiente dígito.

   def clearDisplay():
       # Borra la pantalla apagando todos los segmentos
       for _ in range(8):
           SDI.on()
           SRCLK.on()
           SRCLK.off()
       RCLK.on()
       RCLK.off()
   

6. Desplaza un byte de datos en el registro de desplazamiento 74HC595, controlando los segmentos de la pantalla.

   def hc595_shift(data):
       # Desplaza los datos en el registro de desplazamiento 74HC595
       for i in range(8):
           SDI.value = 0x80 & (data << i)
           SRCLK.on()
           SRCLK.off()
       RCLK.on()
       RCLK.off()
   

7. Selecciona qué dígito de la pantalla de 7 segmentos activar. Cada dígito es controlado por un pin GPIO separado.

   def pickDigit(digit):
       # Activa un dígito específico de la pantalla de 7 segmentos
       for pin in placePin:
           pin.off()
       placePin[digit].on()
   

8. Inicia la pantalla para el dígito de las unidades primero, seguido de la activación de la pantalla para el dígito de las decenas. Posteriormente, activa las pantallas para los dígitos de las centenas y los millares en orden. Esta rápida sucesión de activaciones crea la ilusión de una pantalla de cuatro dígitos continua.

   def display():
       # Actualiza la pantalla con el valor actual del contador
       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])
   
       clearDisplay()
       pickDigit(3)
       hc595_shift(number[counter % 10000//1000])
   

9. Define el bucle principal donde se actualiza continuamente la pantalla y se verifica el estado del sensor PIR. Si se detecta movimiento, el contador se incrementa.

   def loop():
       # Bucle principal para actualizar la pantalla y comprobar el movimiento
       global counter
       currentState = 0
       lastState = 0
       while True:
           display()
           currentState = 1 si pir.motion_detected else 0
           if currentState == 1 y lastState == 0:
               counter += 1
           lastState = currentState
   

10. Ejecuta el bucle principal y asegura que el script pueda ser interrumpido con un comando de teclado (Ctrl+C), apagando todos los pines para una salida limpia.

    try:
        loop()
    except KeyboardInterrupt:
        # Apaga todos los pines cuando se interrumpe el script
        SDI.off()
        SRCLK.off()
        RCLK.off()
        pass