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.. _4.1.9_py:

4.1.9 逆転アラーム
======================================

はじめに
-------------

このプロジェクトでは、LCD、ブザー、超音波センサを使用して、逆方向の補助システムを作成します。これをリモートコントロール車に取り付けて、車をガレージに逆転させる実際のプロセスをシミュレートできます。

必要な部品
------------------------------

このプロジェクトには、以下の部品が必要です。

.. image:: ../img/list_Reversing_Alarm.png
    :align: center

キット一式を購入すると便利です。リンクは以下の通りです：

.. list-table::
    :widths: 20 20 20
    :header-rows: 1

    *   - 名前	
        - このキットのアイテム
        - リンク
    *   - Raphael Kit
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

以下のリンクから部品を個別に購入することもできます。

.. list-table::
    :widths: 30 20
    :header-rows: 1

    *   - コンポーネントの紹介
        - 購入リンク

    *   - :ref:`cpn_gpio_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_buzzer`
        - \-
    *   - :ref:`cpn_transistor`
        - |link_transistor_buy|
    *   - :ref:`cpn_ultrasonic_sensor`
        - |link_ultrasonic_buy|
    *   - :ref:`cpn_i2c_lcd`
        - |link_i2clcd1602_buy|

回路図
--------------------

超音波センサは、自身と障害物との間の距離を検出し、その情報をコードの形でLCDに表示します。同時に、超音波センサは、異なる距離値に応じて、ブザーに異なる周波数のプロンプト音を発出させます。

============ ======== ======== ===
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             
============ ======== ======== ===

.. image:: ../img/Schematic_three_one3.png
   :align: center

実験手順
------------------------

**ステップ1:** 回路を組み立てる。

.. image:: ../img/image242.png
    :width: 700
    :align: center

**ステップ2:** ディレクトリを変更する。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/raphael-kit/python/

**ステップ3:** 実行する。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo python3 4.1.9_ReversingAlarm.py

コードが実行されると、超音波センサモジュールは障害物までの距離を検出し、LCD1602に距離情報を表示します。さらに、ブザーは、距離に応じて周波数が変わる警告音を発します。

.. note::

    * エラー ``FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1'`` が表示された場合、I2Cを有効にするために :ref:`i2c_config` を参照してください。
    * エラー ``ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2'`` が表示された場合、 ``sudo apt install python3-smbus2`` を実行してください。
    * エラー ``OSError: [Errno 121] Remote I/O error`` が表示される場合、モジュールが誤って配線されているか、モジュールが壊れています。
    * コードと配線が正しいのに、LCDが内容を表示しない場合は、裏面のポテンショメータを回してコントラストを上げることができます。

**コード**

.. note::
    以下のコードは **修正/リセット/コピー/実行/停止** が可能です。ただし、それを行う前に、 ``raphael-kit/python`` のようなソースコードのパスへ移動する必要があります。コードを修正した後、その効果を直接確認するために実行することができます。


.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

    import LCD1602
    import time
    import RPi.GPIO as GPIO

    TRIG = 16
    ECHO = 18
    BUZZER = 11

    def lcdsetup():
    LCD1602.init(0x27, 1)   # init(slave address, background light)
    LCD1602.clear()   
    LCD1602.write(0, 0, 'Ultrasonic Starting')
    LCD1602.write(1, 1, 'By SunFounder')
    time.sleep(2)

    def setup():
    GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
    GPIO.setup(TRIG, GPIO.OUT)
    GPIO.setup(ECHO, GPIO.IN)
    GPIO.setup(BUZZER, GPIO.OUT, initial=GPIO.LOW)
    lcdsetup()

    def distance():
    GPIO.output(TRIG, 0)
    time.sleep(0.000002)

    GPIO.output(TRIG, 1)
    time.sleep(0.00001)
    GPIO.output(TRIG, 0)

    while GPIO.input(ECHO) == 0:
        a = 0
    time1 = time.time()
    while GPIO.input(ECHO) == 1:
        a = 1
    time2 = time.time()

    during = time2 - time1
    return during * 340 / 2 * 100

    def destroy():
    GPIO.output(BUZZER, GPIO.LOW)
    GPIO.cleanup()
    LCD1602.clear()

    def loop():
    while True:
        dis = distance()
        print (dis, 'cm')
        print ('')
        GPIO.output(BUZZER, GPIO.LOW)
        if (dis > 400):
            LCD1602.clear()
            LCD1602.write(0, 0, 'Error')
            LCD1602.write(3, 1, 'Out of range')
            time.sleep(0.5)
        else:
            LCD1602.clear()
            LCD1602.write(0, 0, 'Distance is')
            LCD1602.write(5, 1, str(round(dis,2)) +' cm')
            if(dis>=50):
                time.sleep(0.5)
            elif(dis<50 and dis>20):
                for i in range(0,2,1):
                    GPIO.output(BUZZER, GPIO.HIGH)
                    time.sleep(0.05)
                    GPIO.output(BUZZER, GPIO.LOW)
                    time.sleep(0.2)
            elif(dis<=20):
                for i in range(0,5,1):
                    GPIO.output(BUZZER, GPIO.HIGH)
                    time.sleep(0.05)
                    GPIO.output(BUZZER, GPIO.LOW)
                    time.sleep(0.05)


    if __name__ == "__main__":
        setup()
        try:       
            loop()
        except KeyboardInterrupt:
            destroy()



**コード説明**

.. code-block:: python

    def lcdsetup():
        LCD1602.init(0x27, 1)   # init(slave address, background light)

    def setup():
        GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
        GPIO.setup(TRIG, GPIO.OUT)
        GPIO.setup(ECHO, GPIO.IN)
        GPIO.setup(BUZZER, GPIO.OUT, initial=GPIO.LOW)
        lcdsetup()

このプログラムでは、前回使用したコンポーネントを総合的に利用しています。
ここでは、ブザー、LCD、超音波を使用しています。これらを前回と同じ方法で初期化することができます。

.. code-block:: python

    dis = distance()
    print (dis, 'cm')
    print ('')
    GPIO.output(BUZZER, GPIO.LOW)
    if (dis > 400):
        LCD1602.clear()
        LCD1602.write(0, 0, 'Error')
        LCD1602.write(3, 1, 'Out of range')
        time.sleep(0.5)
    else:
        LCD1602.clear()
        LCD1602.write(0, 0, 'Distance is')
        LCD1602.write(5, 1, str(round(dis,2)) +' cm')

ここで超音波センサの値を取得し、計算を通じて距離を求めます。距離の値が検出される値の範囲よりも大きい場合、LCDにエラーメッセージが表示されます。距離が動作範囲内である場合、対応する結果が出力されます。

.. code-block:: python

    LCD1602.write(5, 1, str(round(dis,2)) +' cm')

LCDの出力は文字型のみをサポートしているため、数値を文字に変換するために **str()** を使用する必要があります。これを小数点第2位まで丸めます。

.. code-block:: python

    if(dis>=50):
        time.sleep(0.5)
    elif(dis<50 and dis>20):
        for i in range(0,2,1):
            GPIO.output(BUZZER, GPIO.HIGH)
            time.sleep(0.05)
            GPIO.output(BUZZER, GPIO.LOW)
            time.sleep(0.2)
    elif(dis<=20):
        for i in range(0,5,1):
            GPIO.output(BUZZER, GPIO.HIGH)
            time.sleep(0.05)
            GPIO.output(BUZZER, GPIO.LOW)
            time.sleep(0.05)

この判断条件は、ブザーの音を制御するために使用されます。
距離の違いに応じて、3つのケースに分けることができ、それぞれで異なる音の周波数が出力されます。遅延の合計値は500なので、これにより超音波センサが動作するための500msの間隔を提供することができます。

現象の画像
--------------------


.. image:: ../img/image243.jpeg
   :align: center