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3.1.6 Semaforo
Introduzione
In questo progetto, utilizzeremo luci LED di tre colori per simulare il cambiamento delle luci del semaforo, e un display a sette segmenti a quattro cifre verrà utilizzato per visualizzare il conto alla rovescia di ciascuno stato del semaforo.
Componenti necessari
Per questo progetto, abbiamo bisogno dei seguenti componenti.
È sicuramente conveniente acquistare un kit completo, ecco il link:
Nome |
ELEMENTI IN QUESTO KIT |
LINK |
|---|---|---|
Kit Raphael |
337 |
Puoi anche acquistarli separatamente dai link sottostanti.
INTRODUZIONE COMPONENTE |
LINK PER L’ACQUISTO |
|---|---|
- |
|
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 |
Procedure sperimentali
Passo 1: Costruisci il circuito.
Passo 2: Cambia directory.
cd ~/raphael-kit/c/3.1.6/
Passo 3: Compila.
gcc 3.1.6_TrafficLight.c -lwiringPi
Passo 4: Esegui.
sudo ./a.out
Quando il codice viene eseguito, i LED simuleranno il cambiamento di colore delle luci del semaforo. Prima si accenderà il LED rosso per 60s, poi il LED verde per 30s, e infine il LED giallo per 5s. Dopodiché, il LED rosso si riaccenderà per 60s e la sequenza si ripeterà continuamente.
Nota
Se non funziona dopo l’esecuzione, o compare un messaggio di errore: "wiringPi.h: No such file or directory", consulta Installazione e verifica di WiringPi.
Codice
#include <wiringPi.h>
#include <stdio.h>
#include <wiringShift.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#define SDI 5
#define RCLK 4
#define SRCLK 1
const int ledPin[]={6,10,11};
const int placePin[] = {12, 3, 2, 0};
unsigned char number[] = {0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90};
int greenLight = 30;
int yellowLight = 5;
int redLight = 60;
int colorState = 0;
char *lightColor[]={"Red","Green","Yellow"};
int counter = 60;
void lightup()
{
for(int i=0;i<3;i++){
digitalWrite(ledPin[i],HIGH);
}
digitalWrite(ledPin[colorState],LOW);
}
void pickDigit(int digit)
{
for (int i = 0; i < 4; i++)
{
digitalWrite(placePin[i], 0);
}
digitalWrite(placePin[digit], 1);
}
void hc595_shift(int8_t data)
{
int i;
for (i = 0; i < 8; i++)
{
digitalWrite(SDI, 0x80 & (data << i));
digitalWrite(SRCLK, 1);
delayMicroseconds(1);
digitalWrite(SRCLK, 0);
}
digitalWrite(RCLK, 1);
delayMicroseconds(1);
digitalWrite(RCLK, 0);
}
void clearDisplay()
{
int i;
for (i = 0; i < 8; i++)
{
digitalWrite(SDI, 1);
digitalWrite(SRCLK, 1);
delayMicroseconds(1);
digitalWrite(SRCLK, 0);
}
digitalWrite(RCLK, 1);
delayMicroseconds(1);
digitalWrite(RCLK, 0);
}
void display()
{
int a,b,c;
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]);
}
}
void loop()
{
while(1){
display();
lightup();
}
}
void timer(int timer1){ //Funzione timer
if(timer1 == SIGALRM){
counter --;
alarm(1);
if(counter == 0){
if(colorState == 0) counter = greenLight;
if(colorState == 1) counter = yellowLight;
if(colorState == 2) counter = redLight;
colorState = (colorState+1)%3;
}
printf("counter : %d \t light color: %s \n",counter,lightColor[colorState]);
}
}
int main(void)
{
int i;
if(wiringPiSetup() == -1){
printf("setup wiringPi failed !");
return 1;
}
pinMode(SDI,OUTPUT);
pinMode(RCLK,OUTPUT);
pinMode(SRCLK,OUTPUT);
for(i=0;i<4;i++){
pinMode(placePin[i],OUTPUT);
digitalWrite(placePin[i],HIGH);
}
for(i=0;i<3;i++){
pinMode(ledPin[i],OUTPUT);
digitalWrite(ledPin[i],HIGH);
}
signal(SIGALRM,timer);
alarm(1);
loop();
return 0;
}
Spiegazione del Codice
#define SDI 5
#define RCLK 4
#define SRCLK 1
const int placePin[] = {12, 3, 2, 0};
unsigned char number[] = {0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90};
void pickDigit(int digit);
void hc595_shift(int8_t data);
void clearDisplay();
void display();
Questi codici vengono utilizzati per realizzare la funzione di visualizzazione numerica del display a sette segmenti a quattro cifre. Fare riferimento al capitolo 1.1.5 del documento per ulteriori dettagli. Qui, utilizziamo i codici per visualizzare il conto alla rovescia del tempo del semaforo.
const int ledPin[]={6,10,11};
int colorState = 0;
void lightup()
{
for(int i=0;i<3;i++){
digitalWrite(ledPin[i],HIGH);
}
digitalWrite(ledPin[colorState],LOW);
}
Questi codici vengono utilizzati per accendere e spegnere i LED.
int greenLight = 30;
int yellowLight = 5;
int redLight = 60;
int colorState = 0;
char *lightColor[]={"Red","Green","Yellow"};
int counter = 60;
void timer(int timer1){ //Funzione timer
if(timer1 == SIGALRM){
counter --;
alarm(1);
if(counter == 0){
if(colorState == 0) counter = greenLight;
if(colorState == 1) counter = yellowLight;
if(colorState == 2) counter = redLight;
colorState = (colorState+1)%3;
}
printf("counter : %d \t light color: %s \n",counter,lightColor[colorState]);
}
}
Questi codici vengono utilizzati per attivare e disattivare il timer. Fare riferimento al capitolo 1.1.5 per ulteriori dettagli. Qui, quando il timer ritorna a zero, lo stato del colore (colorState) viene cambiato per cambiare il LED, e il timer viene assegnato a un nuovo valore.
void loop()
{
while(1){
display();
lightup();
}
}
int main(void)
{
//…
signal(SIGALRM,timer);
alarm(1);
loop();
return 0;
}
Il timer viene avviato nella funzione main(). Nella funzione loop(), viene utilizzato il ciclo while(1) e vengono chiamate le funzioni del display a sette segmenti e dei LED.
Immagine del fenomeno
