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.. _4.1.12_py:

4.1.12 Feu de Circulation
============================

Introduction
-----------------

Dans ce projet, nous allons utiliser des LED de trois couleurs pour simuler le changement des feux de circulation et un affichage à sept segments à quatre chiffres sera utilisé pour afficher le chronométrage de chaque état du trafic.

Composants Requis
--------------------------------

Pour ce projet, nous avons besoin des composants suivants.

.. image:: ../img/list_Traffic_Light.png
    :align: center

Il est certainement pratique d'acheter un kit complet, voici le lien : 

.. list-table::
    :widths: 20 20 20
    :header-rows: 1

    *   - Nom	
        - ÉLÉMENTS DANS CE KIT
        - LIEN
    *   - Kit Raphael
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

Vous pouvez également les acheter séparément à partir des liens ci-dessous.

.. list-table::
    :widths: 30 20
    :header-rows: 1

    *   - INTRODUCTION DU COMPOSANT
        - LIEN D'ACHAT

    *   - :ref:`cpn_gpio_extension_board`
        - |link_gpio_board_buy|
    *   - :ref:`cpn_breadboard`
        - |link_breadboard_buy|
    *   - :ref:`cpn_wires`
        - |link_wires_buy|
    *   - :ref:`cpn_resistor`
        - |link_resistor_buy|
    *   - :ref:`cpn_led`
        - |link_led_buy|
    *   - :ref:`cpn_4_digit`
        - \-
    *   - :ref:`cpn_74hc595`
        - |link_74hc595_buy|

Schéma de Câblage
--------------------

============ ======== ======== ===
Nom T-Board  physique 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
============ ======== ======== ===

.. image:: ../img/Schematic_three_one7.png
   :align: center

Procédures Expérimentales
----------------------------

**Étape 1 :** Construisez le circuit.

.. image:: ../img/image254.png

**Étape 2 :** Changez de répertoire.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/raphael-kit/python/

**Étape 3 :** Exécutez.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo python3 4.1.12_TrafficLight.py

Lorsque le code s'exécute, les LEDs simulent le changement de couleur des feux de circulation. 
D'abord, la LED rouge s'allume pendant 60s, puis la LED verte s'allume pendant 30s ; ensuite, 
la LED jaune s'allume pendant 5s. Après cela, la LED rouge s'allume à nouveau pendant 60s. 
Cette série d'actions sera répétée en boucle. Pendant ce temps, l'affichage à 7 segments à 4 
chiffres affiche le compte à rebours en continu.

Code
----------

.. note::
    Vous pouvez **Modifier/Réinitialiser/Copier/Exécuter/Arrêter** le code ci-dessous. Mais avant cela, vous devez aller dans le chemin du code source comme ``raphael-kit/python``. Après avoir modifié le code, vous pouvez l'exécuter directement pour voir l'effet.

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

    #!/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()


Explication du Code
------------------------

.. code-block:: python

    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():

Ces codes sont utilisés pour réaliser la fonction d'affichage des chiffres sur un afficheur 
à 7 segments et 4 chiffres. Référez-vous au chapitre 1.1.5 du document pour plus de détails. 
Ici, nous utilisons les codes pour afficher le compte à rebours du temps des feux de circulation.

.. code-block:: python

    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)

Ces codes sont utilisés pour allumer et éteindre les LED.

.. code-block:: python

    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]))

Ces codes sont utilisés pour activer et désactiver la minuterie. Référez-vous au chapitre 1.1.5 
pour plus de détails. Ici, lorsque le compteur revient à zéro, colorState sera changé pour commuter la LED, 
et la minuterie sera réinitialisée à une nouvelle valeur.

.. code-block:: python

    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()  

Dans la fonction ``setup()``, démarrez la minuterie. Dans la fonction ``loop()``, 
un **while True** est utilisé : appelez les fonctions relatives de l'afficheur à 7 segments et 
4 chiffres et des LED en boucle.

Image du Phénomène
----------------------

.. image:: ../img/IMG_8319.jpg
   :align: center