.. note::

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.. _4.1.3_py:

4.1.3 Horloge Parlante
=============================

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

Dans ce projet, nous allons créer une horloge parlante avec un haut-parleur et un afficheur 7 segments à 4 chiffres. L'afficheur 7 segments à 4 chiffres affichera l'heure, et le haut-parleur annoncera l'heure à chaque heure.

Composants Nécessaires
-------------------------

Pour ce projet, nous avons besoin des composants suivants. 

.. image:: ../img/3.1.17components.png
  :width: 800
  :align: center

Il est très 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 avec les liens ci-dessous.

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

    *   - Introduction des composants
        - 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_audio_speaker`
        - \-
    *   - :ref:`cpn_4_digit`
        - \-
    *   - :ref:`cpn_74hc595`
        - |link_74hc595_buy|


Schéma de Connexion
-----------------------

============ ======== ======== ===
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
============ ======== ======== ===

.. image:: ../img/4.1.3_speechclock_schematic.png
  :width: 700
  :align: center

.. image:: ../img/3.1.17_schematic.png
  :width: 400
  :align: center



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

**Étape 1 :** Construisez le circuit.

.. image:: ../img/3.1.17fritzing.png
  :width: 900
  :align: center

Avant ce projet, vous devez vous assurer que vous avez complété :ref:`3.1.4_py`.

**Étape 2 :** Utilisez la commande ``date`` pour afficher l'heure locale.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    date

Si l'heure locale est différente de l'heure réelle, vous devez utiliser la commande suivante pour définir le fuseau horaire.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    sudo dpkg-reconfigure tzdata

Choisissez votre fuseau horaire.

.. image:: ../img/tzdata.png

**Étape 3 :** Accédez au dossier du code.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/raphael-kit/python/

**Étape 4 :** Exécutez.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    python3 4.1.3_SpeechClock.py

Après l’exécution du code :

- Un message de bienvenue est prononcé : « Le système d’horloge est démarré. Bienvenue ! »
- L’afficheur à quatre chiffres montre l’heure actuelle au format HH:MM.
- Au début de chaque heure (minute = 0), le système annonce l’heure une fois.
- L’affichage se met continuellement à jour jusqu’à ce que ``Ctrl+C`` soit pressé, après quoi les ressources GPIO sont nettoyées.

**Code**

.. note::
    Vous pouvez **Modifier/Réinitialiser/Copier/Exécuter/Arrêter** le code ci-dessous. Mais avant cela, vous devez aller au 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

    import RPi.GPIO as GPIO
    from tts import TTS
    import time

    # Initialize TTS
    tts = TTS(engine="espeak")
    tts.lang('en-US')

    # GPIO pins
    SDI = 24
    RCLK = 23
    SRCLK = 25

    placePin = (10, 22, 27, 17)

    # Seven-segment encoding
    number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)

    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)

    def clearDisplay():
        for _ 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):
        # Turn all digits off
        for pin in placePin:
            GPIO.output(pin, GPIO.LOW)
        # Turn selected digit ON
        GPIO.output(placePin[digit], GPIO.HIGH)

    def loop():
        status = 0

        while True:
            now = time.localtime()
            hour = now.tm_hour
            minute = now.tm_min

            # Display minute (unit)
            clearDisplay()
            pickDigit(0)
            hc595_shift(number[minute % 10])

            # Display minute (tens)
            clearDisplay()
            pickDigit(1)
            hc595_shift(number[(minute // 10) % 10])

            # Display hour (unit)
            clearDisplay()
            pickDigit(2)
            hc595_shift(number[hour % 10])

            # Display hour (tens)
            clearDisplay()
            pickDigit(3)
            hc595_shift(number[(hour // 10) % 10])

            # Speak once every hour (at minute == 0)
            if minute == 0 and status == 0:
                tts.say(f'The time is now {hour} hours and {minute} minutes')
                time.sleep(3)   # Give time to finish speaking
                status = 1
            elif minute != 0:
                status = 0

            time.sleep(0.005)  # Prevent CPU overload

    def destroy():
        GPIO.cleanup()

    if __name__ == '__main__':
        setup()

        # ★ Welcome message at startup
        tts.say("Clock system started. Welcome!")
        time.sleep(3)

        try:
            loop()
        except KeyboardInterrupt:
            destroy()

**Explication du code**

#. Initialise le moteur de synthèse vocale en utilisant ``espeak`` et définit la langue sur l’anglais.

   .. code-block:: python

       tts = TTS(engine="espeak")
       tts.lang('en-US')

#. Définit les broches GPIO utilisées pour le registre à décalage (74HC595) ainsi que les broches de sélection des chiffres pour l’afficheur 4 digits.

   .. code-block:: python

       SDI = 24
       RCLK = 23
       SRCLK = 25
       placePin = (10, 22, 27, 17)

#. Stocke les valeurs d’encodage des segments permettant d’afficher les chiffres 0–9 sur l’afficheur à sept segments.

   .. code-block:: python

       number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)

#. Efface l’affichage en envoyant huit bits « 1 » dans le registre à décalage.

   .. code-block:: python

       def clearDisplay():
           for _ 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)

#. Envoie un octet de données de segments au 74HC595 pour mettre à jour le chiffre affiché.

   .. code-block:: python

       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)

#. Sélectionne l’une des quatre positions de chiffres (milliers, centaines, dizaines, unités) pour le multiplexage.

   .. code-block:: python

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

#. Lit l’heure actuelle depuis l’horloge système.

   .. code-block:: python

       now = time.localtime()
       hour = now.tm_hour
       minute = now.tm_min

#. Met à jour chaque chiffre de l’afficheur à sept segments pour afficher l’heure au format HH:MM.

   .. code-block:: python

       hc595_shift(number[minute % 10])
       hc595_shift(number[(minute // 10) % 10])
       hc595_shift(number[hour % 10])
       hc595_shift(number[(hour // 10) % 10])

#. Prononce l’heure actuelle une fois au début de chaque heure grâce à la synthèse vocale.

   .. code-block:: python

       if minute == 0 and status == 0:
           tts.say(f'The time is now {hour} hours and {minute} minutes')
           status = 1
       elif minute != 0:
           status = 0

#. Lit un message de bienvenue lorsque le programme démarre.

   .. code-block:: python

       tts.say("Clock system started. Welcome!")

#. Libère toutes les broches GPIO lorsque l’utilisateur interrompt le programme avec ``Ctrl+C``.

   .. code-block:: python

       GPIO.cleanup()

Image de Phénomène
------------------------

.. image:: ../img/4.1.3speech_clock.JPG
   :align: center