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4.1.11 Blocco con Password

Introduzione

In questo progetto, utilizzeremo una tastiera e un display LCD per creare una serratura a combinazione. L’LCD visualizzerà un messaggio corrispondente che ti inviterà a digitare la tua password sulla tastiera. Se la password viene inserita correttamente, verrà visualizzato «Correct».

Basandoci su questo progetto, possiamo aggiungere ulteriori componenti elettronici, come un cicalino, LED e così via, per aggiungere diversi fenomeni sperimentali all’inserimento della password.

Componenti Necessari

In questo progetto, ci servono i seguenti componenti.

../_images/4.1.14_password_lock_list.png

È sicuramente conveniente acquistare un kit completo, ecco il link:

Nome

ELEMENTI NEL KIT

LINK

Kit Raphael

337

Raphael Kit

Puoi anche acquistare i componenti separatamente dai link qui sotto.

INTRODUZIONE AI COMPONENTI

LINK D’ACQUISTO

Scheda di estensione GPIO

ACQUISTA

Breadboard

ACQUISTA

Cavi Jumper

ACQUISTA

Resistore

ACQUISTA

I2C LCD1602

ACQUISTA

Tastierino

-

Schema Elettrico

T-Board Name

physical

wiringPi

BCM

GPIO18

Pin 12

1

18

GPIO23

Pin 16

4

23

GPIO24

Pin 18

5

24

GPIO25

Pin 22

6

25

GPIO17

Pin 11

0

17

GPIO27

Pin 13

2

27

GPIO22

Pin 15

3

22

SPIMOSI

Pin 19

12

10

SDA1

Pin 3

SCL1

Pin 5
../_images/4.1.14_password_lock_schematic.png

Procedure Sperimentali

Passo 1: Costruisci il circuito.

../_images/4.1.14_password_lock_circuit.png

Passo 2: Cambia directory.

cd ~/raphael-kit/python-pi5

Passo 3: Esegui.

sudo python3 4.1.14_PasswordLock_zero.py

Dopo l’esecuzione del codice, la tastiera viene utilizzata per inserire la password: 1984. Se appare “CORRECT” su LCD1602, la password è corretta; altrimenti, apparirà “WRONG KEY”.

Nota

  • Se ricevi l’errore FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1', devi fare riferimento a Configurazione I²C per abilitare l’I2C.

  • Se ricevi l’errore ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2', esegui sudo apt install python3-smbus2.

  • Se appare l’errore OSError: [Errno 121] Remote I/O error, significa che il modulo è cablato in modo errato o è danneggiato.

  • Se il codice e il cablaggio sono corretti, ma l’LCD non visualizza contenuti, puoi regolare il potenziometro sul retro per aumentare il contrasto.

Avvertimento

Se viene visualizzato l’errore RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address, fare riferimento a If gpiozero doesn’t work..

Code

Nota

Puoi Modificare/Resettare/Copiare/Eseguire/Fermare il codice qui sotto. Ma prima devi andare nel percorso del codice sorgente come raphael-kit/python-pi5. Dopo aver modificato il codice, puoi eseguirlo direttamente per vedere l’effetto.

#!/usr/bin/env python3

from gpiozero import DigitalOutputDevice, Button
from time import sleep
import LCD1602

class Keypad:
    def __init__(self, rows_pins, cols_pins, keys):
        """
        Initialize the Keypad with specified row and column pins and keys.
        :param rows_pins: List of GPIO pins for the rows.
        :param cols_pins: List of GPIO pins for the columns.
        :param keys: List of keys in the keypad layout.
        """
        self.rows = [DigitalOutputDevice(pin) for pin in rows_pins]  # Configurazione dei pin delle righe
        self.cols = [Button(pin, pull_up=False) for pin in cols_pins]  # Configurazione dei pin delle colonne
        self.keys = keys  # Layout dei tasti della tastiera

    def read(self):
        """
        Read and return a list of keys that are currently pressed.
        :return: List of pressed keys.
        """
        pressed_keys = []
        for i, row in enumerate(self.rows):
            row.on()  # Attiva la riga corrente
            for j, col in enumerate(self.cols):
                if col.is_pressed:
                    index = i * len(self.cols) + j
                    pressed_keys.append(self.keys[index])
            row.off()  # Disattiva la riga dopo il controllo
        return pressed_keys

# Configurazione per la verifica della password
LENS = 4
password = ['1', '9', '8', '4']  # Password preimpostata
testword = ['0', '0', '0', '0']  # Archiviazione dell'input dell'utente
keyIndex = 0  # Indice per i tasti immessi

def check():
    """
    Check if the entered password matches the preset password.
    :return: 1 if match, 0 otherwise.
    """
    for i in range(LENS):
        if password[i] != testword[i]:
            return 0
    return 1

def setup():
    """
    Setup the keypad and LCD display.
    """
    global keypad, last_key_pressed
    # Configurazione dei pin per la tastiera
    rows_pins = [18, 23, 24, 25]
    cols_pins = [10, 22, 27, 17]
    keys = ["1", "2", "3", "A",
            "4", "5", "6", "B",
            "7", "8", "9", "C",
            "*", "0", "#", "D"]

    # Inizializza tastiera e LCD
    keypad = Keypad(rows_pins, cols_pins, keys)
    last_key_pressed = []
    LCD1602.init(0x27, 1)  # Inizializza LCD
    LCD1602.clear()
    LCD1602.write(0, 0, 'WELCOME!')
    LCD1602.write(2, 1, 'Enter password')
    sleep(2)

def loop():
    """
    Main loop for handling keypad input and password verification.
    """
    global keyIndex, LENS, keypad, last_key_pressed
    while True:
        pressed_keys = keypad.read()
        if pressed_keys and pressed_keys != last_key_pressed:
            if keyIndex < LENS:
                LCD1602.clear()
                LCD1602.write(0, 0, "Enter password:")
                LCD1602.write(15 - keyIndex, 1, pressed_keys[0])
                testword[keyIndex] = pressed_keys[0]
                keyIndex += 1

            if keyIndex == LENS:
                if check() == 0:
                    LCD1602.clear()
                    LCD1602.write(3, 0, "WRONG KEY!")
                    LCD1602.write(0, 1, "please try again")
                else:
                    LCD1602.clear()
                    LCD1602.write(4, 0, "CORRECT!")
                    LCD1602.write(2, 1, "welcome back")
                keyIndex = 0  # Reset key index after checking

        last_key_pressed = pressed_keys
        sleep(0.1)

try:
    setup()
    loop()
except KeyboardInterrupt:
    LCD1602.clear()  # Pulisci il display LCD in caso di interruzione

Spiegazione del Codice

  1. Lo script importa le classi per la gestione dei dispositivi di output digitale e dei pulsanti dalla libreria gpiozero. Importa anche la funzione sleep dal modulo time, consentendo di aggiungere ritardi nell’esecuzione dello script. Inoltre, viene importata la libreria LCD1602 per controllare il display LCD1602.

    #!/usr/bin/env python3
from gpiozero import DigitalOutputDevice, Button
from time import sleep
import LCD1602

  2. Definisce una classe personalizzata per la gestione della tastiera. Inizializza la tastiera con i pin delle righe e delle colonne specificati e fornisce un metodo read per rilevare i tasti premuti.

    class Keypad:
    def __init__(self, rows_pins, cols_pins, keys):
        """
        Initialize the Keypad with specified row and column pins and keys.
        :param rows_pins: List of GPIO pins for the rows.
        :param cols_pins: List of GPIO pins for the columns.
        :param keys: List of keys in the keypad layout.
        """
        self.rows = [DigitalOutputDevice(pin) for pin in rows_pins]  # Configurazione dei pin delle righe
        self.cols = [Button(pin, pull_up=False) for pin in cols_pins]  # Configurazione dei pin delle colonne
        self.keys = keys  # Layout dei tasti della tastiera

    def read(self):
        """
        Read and return a list of keys that are currently pressed.
        :return: List of pressed keys.
        """
        pressed_keys = []
        for i, row in enumerate(self.rows):
            row.on()  # Attiva la riga corrente
            for j, col in enumerate(self.cols):
                if col.is_pressed:
                    index = i * len(self.cols) + j
                    pressed_keys.append(self.keys[index])
            row.off()  # Disattiva la riga dopo il controllo
        return pressed_keys

  3. Imposta il sistema di verifica della password. LENS definisce la lunghezza della password. password è la password preimpostata corretta, mentre testword viene utilizzato per memorizzare l’input dell’utente. keyIndex traccia la posizione corrente nell’input dell’utente.

    # Configurazione per la verifica della password
LENS = 4
password = ['1', '9', '8', '4']  # Password preimpostata
testword = ['0', '0', '0', '0']  # Archiviazione dell'input dell'utente
keyIndex = 0  # Indice per i tasti immessi

  4. Funzione per confrontare la password inserita (testword) con quella preimpostata (password) e restituire il risultato.

    def check():
    """
    Check if the entered password matches the preset password.
    :return: 1 if match, 0 otherwise.
    """
    for i in range(LENS):
        if password[i] != testword[i]:
            return 0
    return 1

  5. Inizializza la tastiera e il display LCD. Mostra un messaggio di benvenuto e le istruzioni per inserire la password.

    def setup():
    """
    Setup the keypad and LCD display.
    """
    global keypad, last_key_pressed
    # Configurazione dei pin per la tastiera
    rows_pins = [18, 23, 24, 25]
    cols_pins = [10, 22, 27, 17]
    keys = ["1", "2", "3", "A",
            "4", "5", "6", "B",
            "7", "8", "9", "C",
            "*", "0", "#", "D"]

    # Inizializza tastiera e LCD
    keypad = Keypad(rows_pins, cols_pins, keys)
    last_key_pressed = []
    LCD1602.init(0x27, 1)  # Inizializza LCD
    LCD1602.clear()
    LCD1602.write(0, 0, 'WELCOME!')
    LCD1602.write(2, 1, 'Enter password')
    sleep(2)

  6. Il ciclo principale gestisce l’input da tastiera e la verifica della password. Aggiorna il display LCD in base alla password inserita e fornisce feedback se la password è corretta o errata.

    def loop():
    """
    Main loop for handling keypad input and password verification.
    """
    global keyIndex, LENS, keypad, last_key_pressed
    while True:
        pressed_keys = keypad.read()
        if pressed_keys and pressed_keys != last_key_pressed:
            if keyIndex < LENS:
                LCD1602.clear()
                LCD1602.write(0, 0, "Enter password:")
                LCD1602.write(15 - keyIndex, 1, pressed_keys[0])
                testword[keyIndex] = pressed_keys[0]
                keyIndex += 1

            if keyIndex == LENS:
                if check() == 0:
                    LCD1602.clear()
                    LCD1602.write(3, 0, "WRONG KEY!")
                    LCD1602.write(0, 1, "please try again")
                else:
                    LCD1602.clear()
                    LCD1602.write(4, 0, "CORRECT!")
                    LCD1602.write(2, 1, "welcome back")
                keyIndex = 0  # Reimposta l'indice dei tasti dopo la verifica

        last_key_pressed = pressed_keys
        sleep(0.1)

  7. Esegue la configurazione e avvia il ciclo principale. Permette una chiusura pulita del programma utilizzando l’interruzione da tastiera (Ctrl+C), ripulendo il display LCD.

    try:
    setup()
    loop()
except KeyboardInterrupt:
    LCD1602.clear()  # Pulisci il display LCD in caso di interruzione