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4.1.6 Sistema di allarme per retromarcia

Introduzione

In questo progetto, utilizzeremo un display LCD, un cicalino e sensori ad ultrasuoni per realizzare un sistema di assistenza alla retromarcia. Possiamo installarlo su un veicolo telecomandato per simulare il processo reale di parcheggio in retromarcia in un garage.

Componenti necessari

In questo progetto, abbiamo bisogno dei seguenti componenti.

../_images/4.1.9_reversing_alarm_list.png

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

Nome

OGGETTI NEL KIT

LINK

Kit Raphael

337

Raphael Kit

Puoi anche acquistarli separatamente dai link qui sotto.

INTRODUZIONE AI COMPONENTI

LINK PER L’ACQUISTO

Scheda di estensione GPIO

ACQUISTA

Breadboard

ACQUISTA

Cavi Jumper

ACQUISTA

Resistore

ACQUISTA

Cicalino

-

Transistor

ACQUISTA

Modulo Ultrasuoni

ACQUISTA

I2C LCD1602

ACQUISTA

Schema elettrico

Il sensore ad ultrasuoni rileva la distanza tra sé stesso e l’ostacolo, che verrà visualizzata sul display LCD sotto forma di codice. Allo stesso tempo, il sensore ad ultrasuoni farà emettere al cicalino un segnale acustico con frequenze diverse a seconda del valore della distanza.

T-Board Name

physical

wiringPi

BCM

GPIO23

Pin 16

4

23

GPIO24

Pin 18

5

24

GPIO17

Pin 11

0

17

SDA1

Pin 3

SCL1

Pin 5
../_images/4.1.9_reversing_alarm_schematic.png

Procedure sperimentali

Passo 1: Costruisci il circuito.

../_images/4.1.9_reversing_alarm_circuit.png

Passo 2: Cambia directory.

cd ~/raphael-kit/python-pi5

Passo 3: Esegui.

sudo python3 4.1.9_ReversingAlarm_zero.py

Quando il codice viene eseguito, il modulo del sensore ad ultrasuoni rileva la distanza dall’ostacolo e visualizza l’informazione della distanza sul display LCD1602; inoltre, il cicalino emette un tono di avviso la cui frequenza varia in base alla distanza.

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

  • Se compare l’errore OSError: [Errno 121] Remote I/O error, significa che il modulo è cablato male o il modulo è guasto.

  • Se il codice e il cablaggio sono corretti, ma l’LCD continua a non visualizzare 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/Reimpostare/Copiare/Eseguire/Interrompere il codice qui sotto. Ma prima di tutto, devi andare nel percorso del codice come raphael-kit/python-pi5. Dopo aver modificato il codice, puoi eseguirlo direttamente per vedere l’effetto.

#!/usr/bin/env python3
import LCD1602
import time
from gpiozero import DistanceSensor, Buzzer

# Inizializza il sensore a ultrasuoni con i pin GPIO
sensor = DistanceSensor(echo=24, trigger=23)  # Pin Echo è GPIO 24, Pin Trigger è GPIO 23

# Inizializza il cicalino collegato al pin GPIO 17
buzzer = Buzzer(17)

def lcdsetup():
    # Inizializza l'LCD con l'indirizzo I2C e attiva la retroilluminazione
    LCD1602.init(0x27, 1)  # 0x27 è l'indirizzo I2C dell'LCD
    LCD1602.clear()  # Pulisci il display LCD
    # Mostra messaggi di avvio sull'LCD
    LCD1602.write(0, 0, 'Ultrasonic Starting')
    LCD1602.write(1, 1, 'By SunFounder')
    time.sleep(2)  # Attendi 2 secondi

def distance():
    # Calcola e restituisci la distanza misurata dal sensore
    dis = sensor.distance * 100  # Converti la distanza in centimetri
    print('Distance: {:.2f} cm'.format(dis))  # Stampa la distanza con due decimali
    time.sleep(0.3)  # Attendi 0,3 secondi prima della prossima misurazione
    return dis

def loop():
    # Misura continuamente la distanza e aggiorna l'LCD e il cicalino
    while True:
        dis = distance()  # Ottieni la distanza attuale
        # Mostra la distanza e gestisci gli avvisi in base alla distanza
        if dis > 400:  # Controlla se la distanza è fuori dal range
            LCD1602.clear()
            LCD1602.write(0, 0, 'Error')
            LCD1602.write(3, 1, 'Out of range')
            time.sleep(0.5)
        else:
            # Mostra la distanza attuale sull'LCD
            LCD1602.clear()
            LCD1602.write(0, 0, 'Distance is')
            LCD1602.write(5, 1, str(round(dis, 2)) + ' cm')
            # Regola la frequenza del cicalino in base alla distanza
            if dis >= 50:
                time.sleep(0.5)
            elif 20 < dis < 50:
                # Distanza media: frequenza media del cicalino
                for _ in range(2):
                    buzzer.on()
                    time.sleep(0.05)
                    buzzer.off()
                    time.sleep(0.2)
            elif dis <= 20:
                # Distanza ravvicinata: alta frequenza del cicalino
                for _ in range(5):
                    buzzer.on()
                    time.sleep(0.05)
                    buzzer.off()
                    time.sleep(0.05)

try:
    lcdsetup()  # Configura il display LCD
    loop()      # Avvia il ciclo di misurazione
except KeyboardInterrupt:
    # Spegni il cicalino e pulisci l'LCD all'interruzione dell'utente (es. Ctrl+C)
    buzzer.off()
LCD1602.clear()

Spiegazione del Codice

  1. Questo script utilizza diverse librerie per il suo funzionamento. La libreria LCD1602 gestisce il display LCD, mentre time fornisce funzioni legate al tempo. La libreria gpiozero è essenziale per l’interazione con i pin GPIO del Raspberry Pi, in particolare per operare il sensore di distanza e il cicalino.

    #!/usr/bin/env python3
import LCD1602
import time
from gpiozero import DistanceSensor, Buzzer

  2. Il sensore a ultrasuoni è configurato con i suoi pin echo e trigger collegati rispettivamente ai pin GPIO 24 e 23. Inoltre, un cicalino è collegato al pin GPIO 17.

    # Inizializza il sensore a ultrasuoni con i pin GPIO
sensor = DistanceSensor(echo=24, trigger=23)  # Pin Echo è GPIO 24, Pin Trigger è GPIO 23

# Inizializza il cicalino collegato al pin GPIO 17
buzzer = Buzzer(17)

  3. L’inizializzazione del display LCD comporta la sua pulizia e la visualizzazione di un messaggio di avvio.

    def lcdsetup():
    # Inizializza l'LCD con l'indirizzo I2C e attiva la retroilluminazione
    LCD1602.init(0x27, 1)  # 0x27 è l'indirizzo I2C dell'LCD
    LCD1602.clear()  # Pulisci il display LCD
    # Mostra messaggi di avvio sull'LCD
    LCD1602.write(0, 0, 'Ultrasonic Starting')
    LCD1602.write(1, 1, 'By SunFounder')
    time.sleep(2)  # Attendi 2 secondi

  4. La funzione distance calcola la distanza misurata dal sensore a ultrasuoni e la restituisce, mostrando il valore in centimetri.

    def distance():
    # Calcola e restituisci la distanza misurata dal sensore
    dis = sensor.distance * 100  # Converti la distanza in centimetri
    print('Distance: {:.2f} cm'.format(dis))  # Stampa la distanza con due decimali
    time.sleep(0.3)  # Attendi 0,3 secondi prima della prossima misurazione
    return dis

  5. Il ciclo principale misura continuamente la distanza, aggiornando sia l’LCD che il cicalino. Gestisce diverse gamme di distanza con azioni specifiche, come la visualizzazione di messaggi di errore o la variazione della frequenza del cicalino in base alla distanza misurata.

    def loop():
    # Misura continuamente la distanza e aggiorna l'LCD e il cicalino
    while True:
        dis = distance()  # Ottieni la distanza attuale
        # Mostra la distanza e gestisci gli avvisi in base alla distanza
        if dis > 400:  # Controlla se la distanza è fuori dal range
            LCD1602.clear()
            LCD1602.write(0, 0, 'Error')
            LCD1602.write(3, 1, 'Out of range')
            time.sleep(0.5)
        else:
            # Mostra la distanza attuale sull'LCD
            LCD1602.clear()
            LCD1602.write(0, 0, 'Distance is')
            LCD1602.write(5, 1, str(round(dis, 2)) + ' cm')
            # Regola la frequenza del cicalino in base alla distanza
            if dis >= 50:
                time.sleep(0.5)
            elif 20 < dis < 50:
                # Distanza media: frequenza media del cicalino
                for _ in range(2):
                    buzzer.on()
                    time.sleep(0.05)
                    buzzer.off()
                    time.sleep(0.2)
            elif dis <= 20:
                # Distanza ravvicinata: alta frequenza del cicalino
                for _ in range(5):
                    buzzer.on()
                    time.sleep(0.05)
                    buzzer.off()
                    time.sleep(0.05)

  6. All’esecuzione, lo script configura l’LCD e entra nel ciclo principale. Può essere interrotto con un comando da tastiera (Ctrl+C), che spegne il cicalino e pulisce l’LCD.

    try:
    lcdsetup()  # Configura il display LCD
    loop()      # Avvia il ciclo di misurazione
except KeyboardInterrupt:
    # Spegni il cicalino e pulisci l'LCD all'interruzione dell'utente (es. Ctrl+C)
    buzzer.off()
    LCD1602.clear()