.. note::

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.. _4.1.18_py_pi5:

4.1.15 GIOCO - 10 Secondi
==============================

Introduzione
-------------------

Seguimi per creare un dispositivo di gioco che metterà alla prova la tua concentrazione.
Fissa un interruttore di inclinazione a un bastoncino per creare una bacchetta magica. 
Agita la bacchetta e il display a 4 cifre inizierà a contare, agitala di nuovo per fermare 
il conteggio. Se riesci a mantenere il conteggio visualizzato su **10.00**, hai vinto. 
Puoi sfidare i tuoi amici per vedere chi è il mago del tempo.


Componenti Necessari
------------------------------

In questo progetto, abbiamo bisogno dei seguenti componenti.

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.18_game_10_second_list.png
    :width: 800
    :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 acquistare i componenti 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_4_digit`
        - \-
    *   - :ref:`cpn_74hc595`
        - |link_74hc595_buy|
    *   - :ref:`cpn_tilt_switch`
        - \-

Schema del Circuito
------------------------

============ ======== ======== ===
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
GPIO26       Pin 37   25       26
============ ======== ======== ===

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.18_game_10_second_schematic.png
   :align: center

Procedure Sperimentali
---------------------------------

**Passo 1**: Assembla il circuito.

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.18_game_10_second_circuit.png

**Passo 2**: Vai alla cartella del codice.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/raphael-kit/python-pi5

**Passo 3**: Esegui il file eseguibile.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo python3 4.1.18_GAME_10Second_zero.py

Agita la bacchetta, il display a 4 cifre inizierà a contare, agitala di nuovo per 
fermare il conteggio. Se riesci a mantenere il conteggio visualizzato su **10.00**, 
hai vinto. Agita ancora una volta per iniziare il prossimo round del gioco.

.. warning::

    Se viene visualizzato l'errore ``RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address``, fare riferimento a :ref:`faq_soc`. 

**Code**

.. note::
    Puoi **Modificare/Reimpostare/Copiare/Eseguire/Interrompere** il codice qui sotto. Tuttavia, prima di farlo, devi accedere al percorso sorgente del codice, come ad esempio ``raphael-kit/python-pi5``. Dopo aver modificato il codice, puoi eseguirlo direttamente per vedere l'effetto.


.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: python

    #!/usr/bin/env python3

    from gpiozero import OutputDevice, Button
    import time
    import threading

    # Inizializza il pulsante collegato al GPIO 26
    sensorPin = Button(26)

    # Definisce i pin GPIO collegati al registro a scorrimento 74HC595
    SDI = OutputDevice(24)   # Input dati seriali
    RCLK = OutputDevice(23)  # Clock del registro
    SRCLK = OutputDevice(18) # Clock del registro a scorrimento

    # Definisce i pin GPIO per la selezione delle cifre sul display a 7 segmenti
    placePin = [OutputDevice(pin) for pin in (10, 22, 27, 17)]

    # Definisce i codici per i segmenti dei numeri da 0 a 9 sul display a 7 segmenti
    number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)

    # Variabili per il contatore e il timer
    counter = 0
    timer1 = None
    gameState = 0

    def clearDisplay():
        """ Clear all segments on the 7-segment display. """
        for _ in range(8):
            SDI.on()
            SRCLK.on()
            SRCLK.off()
        RCLK.on()
        RCLK.off()

    def hc595_shift(data):
        """ Shift data to the 74HC595 shift register to display a digit. """
        for i in range(8):
            SDI.value = 0x80 & (data << i)
            SRCLK.on()
            SRCLK.off()
        RCLK.on()
        RCLK.off()

    def pickDigit(digit):
        """ Select which digit to display on the 7-segment display. """
        for pin in placePin:
            pin.off()
        placePin[digit].on()

    def display():
        """ Display the current counter value on the 7-segment display. """
        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] - 0x80)

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

    def stateChange():
        """ Handle state changes for the counter based on button presses. """
        global gameState, counter, timer1
        if gameState == 0:
            counter = 0
            time.sleep(1)
            timer()
        elif gameState == 1 and timer1 is not None:
            timer1.cancel()
            time.sleep(1)
        gameState = (gameState + 1) % 2

    def loop():
        """ Main loop to check for button presses and update the display. """
        global counter
        currentState = 0
        lastState = 0
        while True:
            display()
            currentState = sensorPin.value
            if (currentState == 0) and (lastState == 1):
                stateChange()
            lastState = currentState

    def timer():
        """ Timer function that increments the counter every 0.01 second. """
        global counter, timer1
        timer1 = threading.Timer(0.01, timer)
        timer1.start()
        counter += 1

    try:
        loop()
    except KeyboardInterrupt:
        if timer1:
            timer1.cancel()


**Spiegazione del Codice**

#. Lo script inizia importando i moduli necessari. La libreria ``gpiozero`` viene utilizzata per interfacciarsi con i dispositivi GPIO come i pulsanti, mentre i moduli ``time`` e ``threading`` possono essere utilizzati per gestire operazioni relative al tempo o simultanee.

   .. code-block:: python

       #!/usr/bin/env python3

       from gpiozero import OutputDevice, Button
       import time
       import threading

#. Inizializza un oggetto ``Button`` dalla libreria GPIO Zero, collegandolo al pin GPIO 26. Questa configurazione consente il rilevamento delle pressioni del pulsante.

   .. code-block:: python

       # Inizializza il pulsante collegato al GPIO 26
       sensorPin = Button(26)

#. Inizializza i pin GPIO collegati agli ingressi Serial Data Input (SDI), Register Clock Input (RCLK) e Shift Register Clock Input (SRCLK) del registro a scorrimento.

   .. code-block:: python

       # Definisce i pin GPIO collegati al registro a scorrimento 74HC595
       SDI = OutputDevice(24)   # Input dati seriali
       RCLK = OutputDevice(23)  # Clock del registro
       SRCLK = OutputDevice(18) # Clock del registro a scorrimento

#. Inizializza i pin per ciascuna cifra del display a 7 segmenti e definisce i codici binari per visualizzare i numeri da 0 a 9.

   .. code-block:: python

       # Definisce i pin GPIO per la selezione delle cifre sul display a 7 segmenti
       placePin = [OutputDevice(pin) for pin in (10, 22, 27, 17)]

       # Definisce i codici per i segmenti dei numeri da 0 a 9 sul display a 7 segmenti
       number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)

#. Funzioni per controllare il display a 7 segmenti. ``clearDisplay`` spegne tutti i segmenti, ``hc595_shift`` sposta i dati nel registro a scorrimento, e ``pickDigit`` attiva una cifra specifica sul display.

   .. code-block:: python

       def clearDisplay():
           """ Clear all segments on the 7-segment display. """
           for _ in range(8):
               SDI.on()
               SRCLK.on()
               SRCLK.off()
           RCLK.on()
           RCLK.off()

       def hc595_shift(data):
           """ Shift data to the 74HC595 shift register to display a digit. """
           for i in range(8):
               SDI.value = 0x80 & (data << i)
               SRCLK.on()
               SRCLK.off()
           RCLK.on()
           RCLK.off()

       def pickDigit(digit):
           """ Select which digit to display on the 7-segment display. """
           for pin in placePin:
               pin.off()
           placePin[digit].on()

#. Funzione per visualizzare il valore corrente del contatore sul display a 7 segmenti.

   .. code-block:: python

       def display():
           """ Display the current counter value on the 7-segment display. """
           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] - 0x80)

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

#. Funzione per gestire i cambi di stato (avvio/arresto) del contatore in base alle pressioni del pulsante.

   .. code-block:: python

       def stateChange():
           """ Handle state changes for the counter based on button presses. """
           global gameState, counter, timer1
           if gameState == 0:
               counter = 0
               time.sleep(1)
               timer()
           elif gameState == 1 and timer1 is not None:
               timer1.cancel()
               time.sleep(1)
           gameState = (gameState + 1) % 2

#. Ciclo principale che controlla continuamente lo stato del pulsante e aggiorna il display. Richiama ``stateChange`` quando lo stato del pulsante cambia.

   .. code-block:: python

       def loop():
           """ Main loop to check for button presses and update the display. """
           global counter
           currentState = 0
           lastState = 0
           while True:
               display()
               currentState = sensorPin.value
               if (currentState == 0) and (lastState == 1):
                   stateChange()
               lastState = currentState

#. Funzione timer che incrementa il contatore a intervalli regolari (ogni 0,01 secondi).

   .. code-block:: python

       def timer():
           """ Timer function that increments the counter every 0.01 second. """
           global counter, timer1
           timer1 = threading.Timer(0.01, timer)
           timer1.start()
           counter += 1

#. Esegue il ciclo principale e consente un'uscita pulita dal programma utilizzando un'interruzione della tastiera (Ctrl+C).

   .. code-block:: python

       try:
           loop()
       except KeyboardInterrupt:
           if timer1:
               timer1.cancel()