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4.1.4 Dispositivo Contatore

Introduzione

In questo progetto realizzeremo un sistema contatore che visualizza i numeri, composto da un sensore PIR e un display a 4 cifre a segmenti. Quando il PIR rileva il passaggio di una persona, il numero sul display a 4 cifre aumenterà di 1. Puoi utilizzare questo contatore per contare il numero di persone che attraversano un passaggio.

Componenti Necessari

In questo progetto, abbiamo bisogno dei seguenti componenti.

../_images/4.1.7_counting_device_list_1.png ../_images/4.1.7_counting_device_list_2.png

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

Nome

COMPONENTI NEL KIT

LINK

Raphael Kit

337

Raphael Kit

Puoi anche acquistarli separatamente dai link sottostanti.

INTRODUZIONE AI COMPONENTI

LINK PER L’ACQUISTO

Scheda di estensione GPIO

ACQUISTA

Breadboard

ACQUISTA

Cavi Jumper

ACQUISTA

Resistore

ACQUISTA

Display a 7 Segmenti da 4 Cifre

-

74HC595

ACQUISTA

Modulo Sensore di Movimento PIR

-

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

GPIO26

Pin 37

25

26
../_images/4.1.7_counting_device_schematic.png

Procedure Sperimentali

Passo 1: Costruisci il circuito.

../_images/4.1.7_counting_device_circuit.png

Passo 2: Vai nella cartella del codice.

cd ~/raphael-kit/python-pi5

Passo 3: Esegui il file eseguibile.

sudo python3 4.1.7_CountingDevice_zero.py

Dopo l’esecuzione del codice, quando il PIR rileva il passaggio di qualcuno, il numero sul display a 4 cifre aumenterà di 1.

Ci sono due potenziometri sul modulo PIR: uno per regolare la sensibilità e l’altro per regolare la distanza di rilevamento. Per far funzionare meglio il modulo PIR, è necessario ruotarli entrambi completamente in senso antiorario.

../_images/4.1.7_PIR_TTE.png

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

#!/usr/bin/env python3
from gpiozero import OutputDevice, MotionSensor

# Inizializza il sensore PIR sul GPIO 26
pir = MotionSensor(26)

# Inizializza i pin del registro a scorrimento
SDI = OutputDevice(24)    # Ingresso Dati Seriale
RCLK = OutputDevice(23)   # Ingresso Clock del Registro
SRCLK = OutputDevice(18)  # Ingresso Clock del Registro a Scorrimento

# Inizializza i pin del display a 7 segmenti
placePin = [OutputDevice(pin) for pin in (10, 22, 27, 17)]

# Definisce i codici delle cifre per il display a 7 segmenti
number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)

# Contatore per il numero visualizzato
counter = 0

def clearDisplay():
    # Cancella il display spegnendo tutti i segmenti
    for _ in range(8):
        SDI.on()
        SRCLK.on()
        SRCLK.off()
    RCLK.on()
    RCLK.off()

def hc595_shift(data):
    # Inserisce i dati nel registro a scorrimento 74HC595
    for i in range(8):
        SDI.value = 0x80 & (data << i)
        SRCLK.on()
        SRCLK.off()
    RCLK.on()
    RCLK.off()

def pickDigit(digit):
    # Attiva una specifica cifra del display a 7 segmenti
    for pin in placePin:
        pin.off()
    placePin[digit].on()

def display():
    # Aggiorna il display con il valore corrente del contatore
    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])

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

def loop():
    # Ciclo principale per aggiornare il display e controllare il movimento
    global counter
    currentState = 0
    lastState = 0
    while True:
        display()
        currentState = 1 se il sensore PIR rileva movimento else 0
        if currentState == 1 e lastState == 0:
            counter += 1
        lastState = currentState

try:
    loop()
except KeyboardInterrupt:
    # Spegni tutti i pin quando lo script viene interrotto
    SDI.off()
    SRCLK.off()
    RCLK.off()
    pass

Spiegazione del Codice

  1. Questa riga importa le classi OutputDevice e MotionSensor dalla libreria gpiozero. OutputDevice può essere un LED, un motore o qualsiasi dispositivo che si desidera controllare come uscita. Il MotionSensor è tipicamente un sensore PIR (Passive Infrared) utilizzato per rilevare il movimento.

    #!/usr/bin/env python3
from gpiozero import OutputDevice, MotionSensor

  2. Inizializza il sensore di movimento PIR collegato al pin GPIO 26.

    # Inizializza il sensore PIR sul GPIO 26
pir = MotionSensor(26)

  3. Inizializza i pin GPIO collegati all’Ingresso Dati Seriale (SDI), all’Ingresso Clock del Registro (RCLK) e all’Ingresso Clock del Registro a Scorrimento (SRCLK) del registro a scorrimento.

    # Inizializza i pin del registro a scorrimento
SDI = OutputDevice(24)    # Ingresso Dati Seriale
RCLK = OutputDevice(23)   # Ingresso Clock del Registro
SRCLK = OutputDevice(18)  # Ingresso Clock del Registro a Scorrimento

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

    # Inizializza i pin del display a 7 segmenti
placePin = [OutputDevice(pin) for pin in (10, 22, 27, 17)]

# Definisce i codici delle cifre per il display a 7 segmenti
number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)

  5. Cancella il display a 7 segmenti spegnendo tutti i segmenti prima di visualizzare la cifra successiva.

    def clearDisplay():
    # Cancella il display spegnendo tutti i segmenti
    for _ in range(8):
        SDI.on()
        SRCLK.on()
        SRCLK.off()
    RCLK.on()
    RCLK.off()

  6. Inserisce un byte di dati nel registro a scorrimento 74HC595, controllando i segmenti del display.

    def hc595_shift(data):
    # Inserisce i dati nel registro a scorrimento 74HC595
    for i in range(8):
        SDI.value = 0x80 & (data << i)
        SRCLK.on()
        SRCLK.off()
    RCLK.on()
    RCLK.off()

  7. Seleziona quale cifra del display a 7 segmenti attivare. Ogni cifra è controllata da un pin GPIO separato.

    def pickDigit(digit):
    # Attiva una specifica cifra del display a 7 segmenti
    for pin in placePin:
        pin.off()
    placePin[digit].on()

  8. Inizia visualizzando prima la cifra dell’unità, seguita dall’attivazione della cifra delle decine. Successivamente, attiva le cifre delle centinaia e delle migliaia in ordine. Questa rapida successione di attivazioni crea l’illusione di un display continuo a quattro cifre.

    def display():
    # Aggiorna il display con il valore corrente del contatore
    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])

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

  9. Definisce il ciclo principale in cui il display viene continuamente aggiornato e lo stato del sensore PIR viene controllato. Se viene rilevato un movimento, il contatore viene incrementato.

    def loop():
    # Ciclo principale per aggiornare il display e controllare il movimento
    global counter
    currentState = 0
    lastState = 0
    while True:
        display()
        currentState = 1 if pir.motion_detected else 0
        if currentState == 1 and lastState == 0:
            counter += 1
        lastState = currentState

  10. Esegue il ciclo principale e garantisce che lo script possa essere interrotto con un comando da tastiera (Ctrl+C), spegnendo tutti i pin per una chiusura pulita.

    try:
    loop()
except KeyboardInterrupt:
    # Spegni tutti i pin quando lo script viene interrotto
    SDI.off()
    SRCLK.off()
    RCLK.off()
    pass