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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.

Il est très pratique d’acheter un kit complet, voici le lien :

Nom	Éléments dans ce kit	Lien
Kit Raphael	337	Raphael Kit

Vous pouvez également les acheter séparément avec les liens ci-dessous.

Introduction des composants	Lien d’achat
Carte d’extension GPIO	ACHETER
Plaque d’expérimentation (Breadboard)	ACHETER
Fils de Liaison	ACHETER
Résistance	ACHETER
Module Audio et Haut-parleur	-
Affichage à 7 segments 4 chiffres	-
74HC595	ACHETER

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

Procédures Expérimentales

Étape 1 : Construisez le circuit.

Avant ce projet, vous devez vous assurer que vous avez complété 3.1.4 Synthèse Vocale (TTS).

Étape 2 : Utilisez la commande date pour afficher l’heure locale.

date

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

sudo dpkg-reconfigure tzdata

Choisissez votre fuseau horaire.

Étape 3 : Accédez au dossier du code.

cd ~/raphael-kit/python/

Étape 4 : Exécutez.

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.

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

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

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

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

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

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

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

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

   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)
   

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

   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)
   

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

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

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

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

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

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

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

   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
   

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

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

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

    GPIO.cleanup()
    

Image de Phénomène