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.. _py_pi5_alarm:

3.1.3 Allarme Retromarcia
======================================

Introduzione
----------------

In questo progetto, utilizzeremo un display LCD, un buzzer e sensori a 
ultrasuoni per creare un sistema di assistenza alla retromarcia. Puoi 
installarlo su un veicolo telecomandato per simulare il processo di 
retromarcia in un garage.

Componenti necessari
------------------------------

Per questo progetto, abbiamo bisogno dei seguenti componenti.

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

.. È sicuramente conveniente acquistare un kit completo, ecco il link:

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

..     *   - Nome	
..         - COMPONENTI IN QUESTO KIT
..         - LINK
..     *   - Kit Raphael
..         - 337
..         - |link_Raphael_kit|

.. Puoi anche acquistarli separatamente dai link qui sotto.

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

..     *   - INTRODUZIONE COMPONENTE
..         - LINK ACQUISTO

..     *   - :ref:`gpio_extension_board`
..         - |link_gpio_board_buy|
..     *   - :ref:`breadboard`
..         - |link_breadboard_buy|
..     *   - :ref:`wires`
..         - |link_wires_buy|
..     *   - :ref:`resistor`
..         - |link_resistor_buy|
..     *   - :ref:`buzzer`
..         - \-
..     *   - :ref:`transistor`
..         - |link_transistor_buy|
..     *   - :ref:`ultrasonic_sensor`
..         - |link_ultrasonic_buy|
..     *   - :ref:`i2c_lcd1602`
..         - |link_i2clcd1602_buy|

Schema elettrico
--------------------

Il sensore a ultrasuoni rileva la distanza tra sé e l'ostacolo, visualizzando 
il risultato sul display LCD in forma numerica. Allo stesso tempo, il sensore 
ultrasuoni attiva il buzzer, emettendo suoni di allerta con frequenze differenti 
a seconda della distanza rilevata.

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

Procedura sperimentale
------------------------

**Passo 1:** Costruisci il circuito.

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

**Passo 2:** Cambia la directory.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

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

**Passo 3:** Esegui il programma.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo python3 3.1.3_ReversingAlarm.py

Durante l'esecuzione del codice, il modulo del sensore a ultrasuoni rileva 
la distanza dall'ostacolo e visualizza le informazioni relative alla distanza 
su LCD1602; inoltre, il buzzer emette un segnale di avviso la cui frequenza 
varia con la distanza.

.. note::

    * Se ricevi l'errore ``FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1'``, fai riferimento a :ref:`i2c_config` per abilitare I2C.
    * Se compare l'errore ``ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2'``, esegui ``sudo pip3 install smbus2``.
    * Se ricevi l'errore ``OSError: [Errno 121] Remote I/O error``, significa che il modulo è cablato male o danneggiato.
    * Se il codice e il cablaggio sono corretti, ma il display LCD non mostra contenuti, prova a regolare il contrasto girando il potenziometro sul retro.


.. warning::

    Se appare l'errore ``RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address``, fai riferimento a :ref:`faq_soc`

**Codice**

.. note::
    Puoi **Modificare/Reimpostare/Copiare/Eseguire/Arrestare** il codice qui sotto. Prima di farlo, assicurati di essere nella directory del codice sorgente come ``davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5``. Dopo aver modificato il codice, potrai eseguirlo direttamente per vedere l'effetto.

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

    #!/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 buzzer collegato al pin GPIO 17
    buzzer = Buzzer(17)

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

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

    def loop():
        # Misura continuamente la distanza e aggiorna LCD e buzzer
        while True:
            dis = distance()  # Ottiene la distanza corrente
            # Visualizza la distanza e gestisce gli avvisi in base alla distanza
            if dis > 400:  # Verifica se la distanza è fuori portata
                LCD1602.clear()
                LCD1602.write(0, 0, 'Error')
                LCD1602.write(3, 1, 'Out of range')
                time.sleep(0.5)
            else:
                # Visualizza la distanza corrente sul display LCD
                LCD1602.clear()
                LCD1602.write(0, 0, 'Distance is')
                LCD1602.write(5, 1, str(round(dis, 2)) + ' cm')
                # Regola la frequenza del buzzer in base alla distanza
                if dis >= 50:
                    time.sleep(0.5)
                elif 20 < dis < 50:
                    # Distanza media: frequenza media del buzzer
                    for _ in range(2):
                        buzzer.on()
                        time.sleep(0.05)
                        buzzer.off()
                        time.sleep(0.2)
                elif dis <= 20:
                    # Distanza ravvicinata: frequenza alta del buzzer
                    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:
        # Spegne il buzzer e cancella l'LCD all'interruzione dell'utente (es. Ctrl+C)
        buzzer.off()
        LCD1602.clear()

**Spiegazione del Codice**

#. Questo script utilizza diverse librerie per le sue funzionalità. La libreria ``LCD1602`` gestisce il display LCD, mentre ``time`` fornisce funzioni legate alla temporizzazione. La libreria ``gpiozero`` è essenziale per le interazioni con i pin GPIO del Raspberry Pi, in particolare per operare il sensore di distanza e il buzzer.

   .. code-block:: python

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

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

   .. code-block:: python

       # 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 buzzer collegato al pin GPIO 17
       buzzer = Buzzer(17)

#. L'inizializzazione del display LCD prevede la pulizia del display e la visualizzazione di un messaggio di avvio.

   .. code-block:: python

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

#. La funzione ``distance`` calcola la distanza misurata dal sensore a ultrasuoni, la visualizza e restituisce il valore in centimetri.

   .. code-block:: python

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

#. Il ciclo principale misura continuamente la distanza, aggiornando sia l'LCD che il buzzer. Gestisce diversi intervalli di distanza con azioni specifiche, come la visualizzazione di messaggi di errore o la variazione della frequenza del buzzer in base alla distanza misurata.

   .. code-block:: python

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

#. Al momento dell'esecuzione, lo script configura l'LCD e avvia il ciclo principale. Può essere interrotto con un comando da tastiera (Ctrl+C), che spegne il buzzer e cancella l'LCD.

   .. code-block:: python

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