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.. _py_pi5_traffic:

3.1.7 Feu de Signalisation
=============================

Introduction
---------------

Dans ce projet, nous allons utiliser des LED de trois couleurs pour simuler le 
changement des feux de signalisation. Un affichage à 4 chiffres de type 7 segments 
sera également utilisé pour afficher le compte à rebours de chaque état de signalisation.

Composants Nécessaires
--------------------------

Pour ce projet, nous aurons besoin des composants suivants.

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.12_traffic_light_list.png
    :width: 800
    :align: center

.. Il est recommandé d'acheter un kit complet pour plus de commodité, voici le lien :

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

..     *   - Nom
..         - COMPOSANTS DANS CE KIT
..         - LIEN
..     *   - Kit Raphael
..         - 337
..         - |link_Raphael_kit|

.. Vous pouvez également les acheter séparément via les liens ci-dessous.

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

..     *   - INTRODUCTION DES COMPOSANTS
..         - LIEN D'ACHAT

..     *   - :ref:`gpio_extension_board`
..         - |link_gpio_board_buy|
..     *   - :ref:`breadboard`
..         - |link_breadboard_buy|
..     *   - :ref:`wires`
..         - |link_wires_buy|
..     *   - :ref:`resistor`
..         - |link_resistor_buy|
..     *   - :ref:`led`
..         - |link_led_buy|
..     *   - :ref:`4_digit`
..         - \-
..     *   - :ref:`74hc595`
..         - |link_74hc595_buy|


Schéma de Montage
---------------------

============ ======== ======== ===
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
GPIO25       Pin 22   6        25
SPICE0       Pin 24   10       8
SPICE1       Pin 26   11       7
============ ======== ======== ===

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.12_traffic_light_schematic.png
   :align: center

Procédures Expérimentales
------------------------------

**Étape 1 :** Montez le circuit.

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.12_traffic_light_circuit.png

**Étape 2 :** Changez de répertoire.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

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

**Étape 3 :** Exécutez le programme.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo python3 3.1.7_TrafficLight.py

Une fois le code exécuté, les LED simuleront le changement des feux de signalisation. 
D'abord, la LED rouge s'allume pendant 60 secondes, puis la LED verte pendant 30 secondes ; 
ensuite, la LED jaune s'allume pendant 5 secondes. Après cela, la LED rouge se rallume 
pendant 60 secondes. Cette série d'actions se répétera indéfiniment. En même temps, 
l'affichage à 4 chiffres de type 7 segments affichera le compte à rebours en continu.

Code
----------

.. note::
    Vous pouvez **Modifier/Réinitialiser/Copier/Exécuter/Arrêter** le code ci-dessous. Mais avant cela, vous devez vous rendre dans le chemin source, comme ``davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5``. Après avoir modifié le code, vous pouvez l'exécuter directement pour voir l'effet.

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

   #!/usr/bin/env python3

   from gpiozero import OutputDevice, LED
   import threading

   # Configuration des broches GPIO pour le registre à décalage 74HC595
   SDI = OutputDevice(24)   # Entrée de données série
   RCLK = OutputDevice(23)  # Horloge de registre
   SRCLK = OutputDevice(18) # Horloge de registre de décalage

   # Configuration des broches GPIO pour la sélection des chiffres sur l'affichage 7 segments
   placePin = [OutputDevice(pin) for pin in (10, 22, 27, 17)]

   # Codes des segments pour les chiffres 0 à 9 sur l'afficheur 7 segments
   number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)

   # Configuration des broches GPIO pour les LED du feu de signalisation
   ledPinR = LED(25) # LED rouge
   ledPinG = LED(8)  # LED verte
   ledPinY = LED(7)  # LED jaune

   # Paramètres de durée pour chaque phase du feu de signalisation
   greenLight = 30
   yellowLight = 5
   redLight = 60

   # Noms des couleurs des feux
   lightColor = ("Red", "Green", "Yellow")

   # Variables d'état initialisées
   colorState = 0
   counter = 60
   timer1 = None

   def setup():
       """ Initialize the traffic light system and start the timer. """
       global timer1
       timer1 = threading.Timer(1.0, timer)
       timer1.start()

   def clearDisplay():
       """ Clear the 7-segment display. """
       for _ in range(8):
           SDI.on()
           SRCLK.on()
           SRCLK.off()
       RCLK.on()
       RCLK.off()

   def hc595_shift(data):
       """ Shift data to the 74HC595 shift register for digit display. """
       for i in range(8):
           SDI.value = 0x80 & (data << i)
           SRCLK.on()
           SRCLK.off()
       RCLK.on()
       RCLK.off()

   def pickDigit(digit):
       """ Select a specific digit to display on the 7-segment display. """
       for pin in placePin:
           pin.off()
       placePin[digit].on()

   def timer():
       """ Handle the timing for traffic light changes. """
       global counter, colorState, timer1
       timer1 = threading.Timer(1.0, timer)
       timer1.start()
       counter -= 1
       if counter == 0:
           counter = [greenLight, yellowLight, redLight][colorState]
           colorState = (colorState + 1) % 3
       print(f"counter : {counter}    color: {lightColor[colorState]}")

   def lightup():
       """ Update the traffic light LED based on the current state. """
       global colorState
       ledPinR.off()
       ledPinG.off()
       ledPinY.off()
       [ledPinR, ledPinG, ledPinY][colorState].on()

   def display():
       """ Display the current counter value on the 7-segment display. """
       global counter

       for i in range(4):
           digit = counter // (10 ** (3 - i)) % 10
           if i == 0 and digit == 0:
               continue
           clearDisplay()
           pickDigit(3 - i)
           hc595_shift(number[digit])

   def loop():
       """ Main loop to continuously update display and lights. """
       while True:
           display()
           lightup()

   def destroy():
       """ Clean up resources when the script is terminated. """
       global timer1
       timer1.cancel()
       ledPinR.off()
       ledPinG.off()
       ledPinY.off()

   try:
       setup()
       loop()
   except KeyboardInterrupt:
       destroy()



Explication du Code
------------------------

#. Importe les classes ``OutputDevice`` et ``LED`` de la bibliothèque gpiozero, permettant de contrôler des dispositifs de sortie généraux et spécifiquement des LED. Importe le module de threading de Python, utilisé pour créer et gérer des threads pour l'exécution simultanée.

   .. code-block:: python

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

#. Initialise les broches GPIO connectées aux entrées du registre à décalage : Entrée de données série (SDI), Horloge de registre (RCLK), et Horloge de décalage (SRCLK).

   .. code-block:: python

       # Configuration des broches GPIO pour le registre à décalage 74HC595
       SDI = OutputDevice(24)   # Entrée de données série
       RCLK = OutputDevice(23)  # Horloge de registre
       SRCLK = OutputDevice(18) # Horloge de registre de décalage

#. Initialise les broches pour chaque chiffre de l'affichage 7 segments et définit les codes binaires correspondant aux chiffres de 0 à 9.

   .. code-block:: python

       # Configuration des broches GPIO pour la sélection des chiffres sur l'affichage 7 segments
       placePin = [OutputDevice(pin) for pin in (10, 22, 27, 17)]

       # Codes des segments pour les chiffres 0-9 sur l'affichage 7 segments
       number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)

#. Initialise les broches GPIO pour les LED rouge, verte et jaune utilisées dans la simulation des feux de signalisation. Définit la durée (en secondes) pour chaque état de couleur dans le système de feux de signalisation et nomme chaque couleur de feu pour référence.

   .. code-block:: python

       # Configuration des broches GPIO pour les LED du feu de signalisation
       ledPinR = LED(25) # LED rouge
       ledPinG = LED(8)  # LED verte
       ledPinY = LED(7)  # LED jaune

       # Paramètres de durée pour chaque phase du feu de signalisation
       greenLight = 30
       yellowLight = 5
       redLight = 60

       # Noms des couleurs des feux
       lightColor = ("Red", "Green", "Yellow")  

#. Initialise les variables pour suivre l'état actuel des couleurs, un compteur pour la temporisation et un espace réservé pour un objet de minuteur.

   .. code-block:: python

       # Initialisation des variables d'état
       colorState = 0
       counter = 60
       timer1 = None

#. Initialise le système de feux de signalisation et démarre le thread du minuteur.

   .. code-block:: python

       def setup():
           """ Initialize the traffic light system and start the timer. """
           global timer1
           timer1 = threading.Timer(1.0, timer)
           timer1.start()

#. Fonctions pour contrôler l'affichage 7 segments. ``clearDisplay`` éteint tous les segments, ``hc595_shift`` transfère les données dans le registre à décalage et ``pickDigit`` active un chiffre spécifique sur l'affichage.

   .. code-block:: python

       def clearDisplay():
           """ Clear the 7-segment display. """
           for _ in range(8):
               SDI.on()
               SRCLK.on()
               SRCLK.off()
           RCLK.on()
           RCLK.off()

       def hc595_shift(data):
           """ Shift data to the 74HC595 shift register for digit display. """
           for i in range(8):
               SDI.value = 0x80 & (data << i)
               SRCLK.on()
               SRCLK.off()
           RCLK.on()
           RCLK.off()

       def pickDigit(digit):
           """ Select a specific digit to display on the 7-segment display. """
           for pin in placePin:
               pin.off()
           placePin[digit].on()

#. Gère le minutage pour les changements de feux de signalisation et met à jour le compteur et l'état des couleurs.

   .. code-block:: python

       def timer():
           """ Handle the timing for traffic light changes. """
           global counter, colorState, timer1
           timer1 = threading.Timer(1.0, timer)
           timer1.start()
           counter -= 1
           if counter == 0:
               counter = [greenLight, yellowLight, redLight][colorState]
               colorState = (colorState + 1) % 3
           print(f"counter : {counter}    color: {lightColor[colorState]}")

#. Met à jour l'état des LED du feu de signalisation en fonction de l'état de couleur actuel.

   .. code-block:: python

       def lightup():
           """ Update the traffic light LED based on the current state. """
           global colorState
           ledPinR.off()
           ledPinG.off()
           ledPinY.off()
           [ledPinR, ledPinG, ledPinY][colorState].on()

#. Calcule le chiffre à afficher sur chaque segment de l'affichage 7 segments et le met à jour en conséquence.

   .. code-block:: python

       def display():
           """ Display the current counter value on the 7-segment display. """
           global counter

           for i in range(4):
               digit = counter // (10 ** (3 - i)) % 10
               if i == 0 and digit == 0:
                   continue
               clearDisplay()
               pickDigit(3 - i)
               hc595_shift(number[digit])

#. Boucle principale qui met à jour en continu l'affichage et les LED du feu de signalisation.

   .. code-block:: python

       def loop():
           """ Main loop to continuously update display and lights. """
           while True:
               display()
               lightup()

#. Libère les ressources lorsque le script est terminé, comme éteindre les LED et arrêter le thread du minuteur.

   .. code-block:: python

       def destroy():
           """ Clean up resources when the script is terminated. """
           global timer1
           timer1.cancel()
           ledPinR.off()
           ledPinG.off()
           ledPinY.off()