.. note::

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.. _py_pi5_alarm:

3.1.3 Rückfahrwarnung
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Einführung
-------------

In diesem Projekt werden wir ein LCD, einen Summer und Ultraschallsensoren verwenden, um ein Rückfahrassistenzsystem zu erstellen. Wir können es auf ein ferngesteuertes Fahrzeug setzen, um den tatsächlichen Prozess des Rückwärtsfahrens in eine Garage zu simulieren.

Benötigte Komponenten
------------------------------

Für dieses Projekt benötigen wir folgende Komponenten.

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.9_reversing_alarm_list.png
    :width: 800
    :align: center

Schaltplan
--------------------

Der Ultraschallsensor erfasst die Entfernung zwischen sich und dem Hindernis, die auf dem LCD in Form von Code angezeigt wird. Gleichzeitig lässt der Ultraschallsensor den Summer Tonsignale unterschiedlicher Frequenz ausgeben, je nach Entfernungswert.

============ ======== ======== ===
T-Board Name physisch wiringPi BCM
GPIO23       Pin 16   4        23
GPIO24       Pin 18   5        24
GPIO17       Pin 11   0        17
SDA1         Pin 3             
SCL1         Pin 5             
============ ======== ======== ===

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.9_reversing_alarm_schematic.png
   :align: center

Experimentelle Verfahren
------------------------

**Schritt 1:** Bauen Sie den Schaltkreis.

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.9_reversing_alarm_circuit.png
    :align: center

**Schritt 2:** Wechseln Sie das Verzeichnis.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5

**Schritt 3:** Ausführen.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo python3 3.1.3_ReversingAlarm_zero.py

Während der Code ausgeführt wird, erkennt der Ultraschallsensormodul die Entfernung zum Hindernis und zeigt die Informationen über die Entfernung auf dem LCD1602 an; außerdem gibt der Summer ein Warnsignal aus, dessen Frequenz sich mit der Entfernung ändert.

.. note::

    * Wenn Sie den Fehler ``FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1'`` erhalten, beziehen Sie sich bitte auf :ref:`i2c_config`, um den I2C zu aktivieren.
    * Bei der Fehlermeldung ``ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2'`` führen Sie bitte ``sudo pip3 install smbus2`` aus.
    * Wenn der Fehler ``OSError: [Errno 121] Remote I/O error`` auftritt, bedeutet dies, dass das Modul falsch verkabelt ist oder defekt ist.
    * Wenn der Code und die Verkabelung in Ordnung sind, das LCD jedoch keinen Inhalt anzeigt, können Sie das Potentiometer auf der Rückseite drehen, um den Kontrast zu erhöhen.


.. warning::

    Wenn die Fehlermeldung ``RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address`` angezeigt wird, lesen Sie bitte :ref:`faq_soc`

**Code**

.. note::
    Sie können den untenstehenden Code **modifizieren/zurücksetzen/kopieren/ausführen/stoppen**. Bevor Sie dies tun, sollten Sie jedoch zum Quellcodepfad wie ``raphael-kit/python-pi5`` wechseln. Nachdem Sie den Code geändert haben, können Sie ihn direkt ausführen, um das Ergebnis zu sehen.

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

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

    # Initialisierung des Ultraschallsensors mit GPIO-Pins
    sensor = DistanceSensor(echo=24, trigger=23)  # Echo-Pin ist GPIO 24, Trigger-Pin ist GPIO 23

    # Initialisierung des Buzzers an GPIO-Pin 17
    buzzer = Buzzer(17)

    def lcdsetup():
        # Initialisierung des LCD mit I2C-Adresse und Aktivierung der Hintergrundbeleuchtung
        LCD1602.init(0x27, 1)  # 0x27 ist die I2C-Adresse des LCD
        LCD1602.clear()  # LCD-Display löschen
        # Startnachrichten auf dem LCD anzeigen
        LCD1602.write(0, 0, 'Ultraschall Start')
        LCD1602.write(1, 1, 'Von SunFounder')
        time.sleep(2)  # 2 Sekunden warten

    def distance():
        # Berechnet und gibt die gemessene Entfernung des Sensors zurück
        dis = sensor.distance * 100  # Entfernung in Zentimeter umrechnen
        print('Entfernung: {:.2f} cm'.format(dis))  # Entfernung mit zwei Dezimalstellen anzeigen
        time.sleep(0.3)  # 0.3 Sekunden warten, bevor die nächste Messung erfolgt
        return dis

    def loop():
        # Kontinuierliche Entfernungsmessung und Aktualisierung von LCD und Summer
        while True:
            dis = distance()  # Aktuelle Entfernung ermitteln
            # Entfernung anzeigen und Alarme basierend auf der Entfernung handhaben
            if dis > 400:  # Prüfen, ob die Entfernung außerhalb des Bereichs liegt
                LCD1602.clear()
                LCD1602.write(0, 0, 'Fehler')
                LCD1602.write(3, 1, 'Außer Reichweite')
                time.sleep(0.5)
            else:
                # Aktuelle Entfernung auf dem LCD anzeigen
                LCD1602.clear()
                LCD1602.write(0, 0, 'Entfernung ist')
                LCD1602.write(5, 1, str(round(dis, 2)) + ' cm')
                # Summerfrequenz basierend auf der Entfernung anpassen
                if dis >= 50:
                    time.sleep(0.5)
                elif 20 < dis < 50:
                    # Mittlere Entfernung: mittlere Summerfrequenz
                    for _ in range(2):
                        buzzer.on()
                        time.sleep(0.05)
                        buzzer.off()
                        time.sleep(0.2)
                elif dis <= 20:
                    # Nahe Entfernung: hohe Summerfrequenz
                    for _ in range(5):
                        buzzer.on()
                        time.sleep(0.05)
                        buzzer.off()
                        time.sleep(0.05)

    try:
        lcdsetup()  # LCD-Display einrichten
        loop()      # Messschleife starten
    except KeyboardInterrupt:
        # Summer ausschalten und LCD löschen bei Benutzerunterbrechung (z. B. Strg+C)
        buzzer.off()
        LCD1602.clear()



**Code-Erklärung**

#. Dieses Skript nutzt verschiedene Bibliotheken für seine Funktionalität. Die Bibliothek ``LCD1602`` verwaltet das LCD-Display, während ``time`` zeitbezogene Funktionen bereitstellt. Die Bibliothek ``gpiozero`` ist essentiell für die Interaktion mit den GPIO-Pins des Raspberry Pi, insbesondere für den Betrieb des DistanceSensor und des Buzzers.

   .. code-block:: python

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

#. Der Ultraschallsensor wird mit seinen Echo- und Trigger-Pins an die GPIO-Pins 24 und 23 angeschlossen. Zusätzlich ist ein Summer an GPIO-Pin 17 angeschlossen.

   .. code-block:: python

       # Initialisierung des Ultraschallsensors mit GPIO-Pins
       sensor = DistanceSensor(echo=24, trigger=23)  # Echo-Pin ist GPIO 24, Trigger-Pin ist GPIO 23

       # Initialisierung des Buzzers an GPIO-Pin 17
       buzzer = Buzzer(17)

#. Die Initialisierung des LCD-Displays umfasst das Löschen und Anzeigen einer Startnachricht.

   .. code-block:: python

       def lcdsetup():
           # Initialisierung des LCD mit I2C-Adresse und Aktivierung der Hintergrundbeleuchtung
           LCD1602.init(0x27, 1)  # 0x27 ist die I2C-Adresse des LCD
           LCD1602.clear()  # LCD-Display löschen
           # Startnachrichten auf dem LCD anzeigen
           LCD1602.write(0, 0, 'Ultraschall Start')
           LCD1602.write(1, 1, 'Von SunFounder')
           time.sleep(2)  # 2 Sekunden warten

#. Die Funktion ``distance`` berechnet die vom Ultraschallsensor gemessene Entfernung und gibt sie aus, wobei der Wert in Zentimeter zurückgegeben wird.

   .. code-block:: python

       def distance():
           # Berechnet und gibt die gemessene Entfernung des Sensors zurück
           dis = sensor.distance * 100  # Entfernung in Zentimeter umrechnen
           print('Entfernung: {:.2f} cm'.format(dis))  # Entfernung mit zwei Dezimalstellen anzeigen
           time.sleep(0.3)  # 0.3 Sekunden warten, bevor die nächste Messung erfolgt
           return dis

#. Die Hauptschleife misst kontinuierlich die Entfernung und aktualisiert sowohl das LCD als auch den Summer. Sie behandelt unterschiedliche Entfernungsbereiche mit spezifischen Aktionen, wie das Anzeigen von Fehlermeldungen oder das Variieren der Summerfrequenz basierend auf der gemessenen Entfernung.

   .. code-block:: python

       def loop():
           # Kontinuierliche Entfernungsmessung und Aktualisierung von LCD und Summer
           while True:
               dis = distance()  # Aktuelle Entfernung ermitteln
               # Entfernung anzeigen und Alarme basierend auf der Entfernung handhaben
               if dis > 400:  # Prüfen, ob die Entfernung außerhalb des Bereichs liegt
                   LCD1602.clear()
                   LCD1602.write(0, 0, 'Fehler')
                   LCD1602.write(3, 1, 'Außer Reichweite')
                   time.sleep(0.5)
               else:
                   # Aktuelle Entfernung auf dem LCD anzeigen
                   LCD1602.clear()
                   LCD1602.write(0, 0, 'Entfernung ist')
                   LCD1602.write(5, 1, str(round(dis, 2)) + ' cm')
                   # Summerfrequenz basierend auf der Entfernung anpassen
                   if dis >= 50:
                       time.sleep(0.5)
                   elif 20 < dis < 50:
                       # Mittlere Entfernung: mittlere Summerfrequenz
                       for _ in range(2):
                           buzzer.on()
                           time.sleep(0.05)
                           buzzer.off()
                           time.sleep(0.2)
                   elif dis <= 20:
                       # Nahe Entfernung: hohe Summerfrequenz
                       for _ in range(5):
                           buzzer.on()
                           time.sleep(0.05)
                           buzzer.off()
                           time.sleep(0.05)

#. Bei der Ausführung richtet das Skript das LCD ein und tritt in die Hauptschleife ein. Es kann mit einem Tastaturbefehl (Strg+C) unterbrochen werden, wodurch der Summer ausgeschaltet und das LCD gelöscht wird.

   .. code-block:: python

       try:
           lcdsetup()  # LCD-Display einrichten
           loop()      # Messschleife starten
       except KeyboardInterrupt:
           # Summer ausschalten und LCD löschen bei Benutzerunterbrechung (z. B. Strg+C)
           buzzer.off()
           LCD1602.clear()