.. note::
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.. _4.1.12_py:
4.1.12 Semaforo
========================
Introduzione
---------------
In questo progetto, utilizzeremo LED di tre colori per simulare il cambio dei
semafori e utilizzeremo un display a quattro cifre a 7 segmenti per visualizzare
il conto alla rovescia di ciascuno stato del traffico.
Componenti necessari
------------------------------
In questo progetto, avremo bisogno dei seguenti componenti.
.. image:: ../img/list_Traffic_Light.png
:align: center
È sicuramente conveniente acquistare un kit completo, ecco il link:
.. list-table::
:widths: 20 20 20
:header-rows: 1
* - Nome
- ELEMENTI IN QUESTO KIT
- LINK
* - Kit Raphael
- 337
- |link_Raphael_kit|
Puoi anche acquistarli separatamente dai link sottostanti.
.. list-table::
:widths: 30 20
:header-rows: 1
* - INTRODUZIONE AI COMPONENTI
- LINK PER L'ACQUISTO
* - :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|
Schema elettrico
-----------------------
============ ======== ======== ===
T-Board Name physical 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
Procedure sperimentali
--------------------------
**Passo 1:** Costruisci il circuito.
.. image:: ../img/image254.png
**Passo 2:** Cambia la directory.
.. raw:: html
.. code-block::
cd ~/raphael-kit/python/
**Passo 3:** Esegui.
.. raw:: html
.. code-block::
sudo python3 4.1.12_TrafficLight.py
Durante l'esecuzione del codice, i LED simuleranno il cambio di colore del
semaforo. Prima si accenderà il LED rosso per 60 secondi, poi il LED verde
per 30 secondi, infine il LED giallo per 5 secondi. Dopodiché, il LED rosso
si accenderà nuovamente per 60 secondi. Questa serie di azioni verrà ripetuta
ciclicamente. Nel frattempo, il display a 4 cifre a 7 segmenti mostrerà
continuamente il conto alla rovescia.
Codice
----------
.. note::
Puoi **Modificare/Resettare/Copiare/Eseguire/Fermare** il codice qui sotto. Ma prima di farlo, devi accedere al percorso del codice sorgente come ``raphael-kit/python``. Dopo aver modificato il codice, puoi eseguirlo direttamente per vedere l'effetto.
.. raw:: html
.. code-block:: python
#!/usr/bin/env python3
import RPi.GPIO as GPIO
import time
import threading
# Definisci i pin collegati al 74HC595
SDI = 24 # Input dati seriale (DS)
RCLK = 23 # Input clock di memoria (STCP)
SRCLK = 18 # Input clock del registro di scorrimento (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(): # Funzione timer
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(): # Quando viene premuto "Ctrl+C", viene eseguita questa funzione.
global timer1
GPIO.cleanup()
timer1.cancel() # Annulla il timer
if __name__ == '__main__': # Il programma inizia qui
setup()
try:
loop()
except KeyboardInterrupt:
destroy()
Spiegazione del codice
------------------------------
.. code-block:: python
SDI = 24 # Input dati seriale (DS)
RCLK = 23 # Input clock di memoria (STCP)
SRCLK = 18 # Input clock del registro di scorrimento (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():
Questi codici vengono utilizzati per realizzare la funzione di
visualizzazione numerica del display a 4 cifre a 7 segmenti.
Per ulteriori dettagli, fai riferimento al capitolo 1.1.5 del documento.
Qui, utilizziamo i codici per visualizzare il conto alla rovescia del semaforo.
.. 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)
Questi codici vengono utilizzati per accendere e spegnere i LED.
.. code-block:: python
greenLight = 30
yellowLight = 5
redLight = 60
lightColor=("Red","Green","Yellow")
colorState=0
counter = 60
timer1 = 0
def timer(): # Funzione timer
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]))
Questi codici vengono utilizzati per attivare e disattivare il timer.
Fai riferimento al capitolo 1.1.5 per maggiori dettagli. Qui, quando
il timer torna a zero, lo stato del colore verrà cambiato per modificare
il LED, e il timer verrà assegnato a un nuovo valore.
.. code-block:: python
def setup():
# ...
global timer1
timer1 = threading.Timer(1.0,timer)
timer1.start()
def loop():
while True:
display()
lightup()
def destroy(): # Quando viene premuto "Ctrl+C", viene eseguita questa funzione.
global timer1
GPIO.cleanup()
timer1.cancel() # Annulla il timer
if __name__ == '__main__': # Il programma inizia qui
setup()
try:
loop()
except KeyboardInterrupt:
destroy()
Nella funzione ``setup()``, viene avviato il timer. Nella funzione ``loop()``,
viene utilizzato un ciclo **while True** per chiamare ciclicamente le funzioni
relative al display a 4 cifre a 7 segmenti e ai LED.
Immagine del fenomeno
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.. image:: ../img/IMG_8319.jpg
:align: center