.. note::

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3.1.3 後退警報装置
===================

前書き
-------------

このプロジェクトでは、LCD、ブザー、と超音波センサーを使用して、
後退補助システムを作成する。それをリモートコントロール車両に置いて、
車をガレージに後退する実際のプロセスをシミュレートできる。

部品
----------------

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

回路図
--------------------

超音波センサーは障害物との間の距離を検出し、コードの形式でLCDに表示する。
同時に、超音波センサーにより、距離値に応じてブザーが異なる周波数の警告音を発する。

============ ======== ======== ===
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:: media/Schematic_three_one3.png
    :width: 800
    :align: center

実験手順
------------------------

ステップ1： 回路を作る。

.. image:: media/image242.png
    :width: 800
    :align: center

C言語ユーザー向け
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

ステップ2： ディレクトリを変更する。

.. raw:: html

    <run></run>
 
.. code-block:: 
 
    cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/3.1.3/
 
ステップ3： コンパイルする。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    gcc 3.1.3_ReversingAlarm.c -lwiringPi

ステップ4： 実行する。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    sudo ./a.out

コードが実行されると、超音波センサーモジュールが障害物までの距離を検出し、LCD1602に距離に関する情報を表示する。また、ブザーは距離とともに周波数が変化する警告音を発する。

**コード**

.. note::
    次のコードは不完全である。完全なコードを確認する場合は、コマンド ``nano 3.1.1_ReversingAlarm.c`` を使用することをお勧めする。

.. code-block:: c

    #include <wiringPi.h>
    #include <stdio.h>
    #include <sys/time.h>
    #include <wiringPi.h>
    #include <wiringPiI2C.h>
    #include <string.h>

    #define Trig    4
    #define Echo    5
    #define Buzzer  0

    int LCDAddr = 0x27;
    int BLEN = 1;
    int fd;

    //here is the function of LCD
    void write_word(int data){...}

    void send_command(int comm){...}

    void send_data(int data){...}

    void lcdInit(){...}

    void clear(){...}

    void write(int x, int y, char data[]){...}

    //here is the function of Ultrasonic
    void ultraInit(void){...}

    float disMeasure(void){...}

    //here is the main function
    int main(void)
    {
        float dis;
        char result[10];
        if(wiringPiSetup() == -1){ 
            printf("setup wiringPi failed !");
            return 1;
        }

        pinMode(Buzzer,OUTPUT);
        fd = wiringPiI2CSetup(LCDAddr);
        lcdInit();
        ultraInit();

        clear();
        write(0, 0, "Ultrasonic Starting"); 
        write(1, 1, "By Sunfounder");   

        while(1){
            dis = disMeasure();
            printf("%.2f cm \n",dis);
            delay(100);
            digitalWrite(Buzzer,LOW);
            if (dis > 400){
                clear();
                write(0, 0, "Error");
                write(3, 1, "Out of range");    
                delay(500);
            }
            else
            {
                clear();
                write(0, 0, "Distance is");
                sprintf(result,"%.2f cm",dis);
                write(5, 1, result);

                if(dis>=50)
                {delay(500);}
                else if(dis<50 & dis>20) {
                    for(int i=0;i<2;i++){
                    digitalWrite(Buzzer,HIGH);
                    delay(50);
                    digitalWrite(Buzzer,LOW);
                    delay(200);
                    }
                }
                else if(dis<=20){
                    for(int i=0;i<5;i++){
                    digitalWrite(Buzzer,HIGH);
                    delay(50);
                    digitalWrite(Buzzer,LOW);
                    delay(50);
                    }
                }
            }   
        }

        return 0;
    }

**コードの説明**

.. code-block:: c

    pinMode(Buzzer,OUTPUT);
    fd = wiringPiI2CSetup(LCDAddr);
    lcdInit();
    ultraInit();

このプログラムでは、以前の部品を総合的に適用する。
ここでは、ブザー、LCD、と超音波を使用する。
以前と同じ方法で初期化できる。

.. code-block:: c

    dis = disMeasure();
     printf("%.2f cm \n",dis);
    digitalWrite(Buzzer,LOW);
    if (dis > 400){
         write(0, 0, "Error");
         write(3, 1, "Out of range");    
    }
    else
    {
        write(0, 0, "Distance is");
        sprintf(result,"%.2f cm",dis);
        write(5, 1, result);
	}

ここで、超音波センサーの値を取得し、計算により距離を取得する。

距離の値が検出される範囲の値より大きい場合、エラーメッセージがLCDに表示される。
距離値が範囲内にある場合、対応する結果が出力される。

.. code-block:: c

    sprintf(result,"%.2f cm",dis);

LCDの出力モードは文字型のみをサポートし、
変数 ``dis`` はfloat型の値を保存するため、 ``sprintf()`` を使わなければならない。
この関数はfloat型の値を文字に変換し、
文字列変数 ``result[]`` に保存する。 ``%.2f`` は小数点以下2桁を保持することを意味する。

.. code-block:: c

    if(dis>=50)
    {delay(500);}
    else if(dis<50 & dis>20) {
        for(int i=0;i<2;i++){
        digitalWrite(Buzzer,HIGH);
        delay(50);
        digitalWrite(Buzzer,LOW);
        delay(200);
        }
    }
    else if(dis<=20){
        for(int i=0;i<5;i++){
        digitalWrite(Buzzer,HIGH);
        delay(50);
        digitalWrite(Buzzer,LOW);
        delay(50);
        }
    }

この判定条件でブザーの音をコントロールします。
距離の違いにより、音の周波数が異なる3つのケースに分けられます。
遅延の合計値は500なので、どのケースも超音波センサに500msの間隔を与えることができる。


Python言語ユーザー向け
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

ステップ2： ディレクトリを変更する。

.. raw:: html

    <run></run>
 
.. code-block::
 
    cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/python/
 
ステップ3： 実行する。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    sudo python3 3.1.3_ReversingAlarm.py

コードが実行されると、超音波センサーモジュールが障害物までの距離を検出し、
LCD1602に距離に関する情報を表示する。
また、ブザーは距離とともに周波数が変化する警告音を発する。


**コード**

.. note::

   以下のコードを **変更/リセット/コピー/実行/停止** できます。 ただし、その前に、 ``davinci-kit-for-raspberry-pi/python`` のようなソースコードパスに移動する必要があります。 
   

.. 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()


**コードの説明**

.. 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、以前に使用した部品を総合的に適用する。
ここでは、ブザー、LCD、と超音波を使用する。以前と同じ方法で初期化できる。

.. 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、超音波センサーの値を取得し、計算により距離を取得する。距離の値が検出される範囲の値より大きい場合、エラーメッセージがLCDに表示される。
動作値が範囲内にある場合、対応する結果が出力される

.. code-block:: python

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

LCD出力は文字タイプのみをサポートするため、 ``str()`` を使用して数値を文字に変換する必要がある。
小数点以下2桁に丸める

.. code-block:: python

    if(dis>=50)
    {delay(500);}
    else if(dis<50 & dis>20) {
        for(int i=0;i<2;i++){
            digitalWrite(Buzzer,HIGH);
            delay(50);
            digitalWrite(Buzzer,LOW);
            delay(200);
            }
        }
        else if(dis<=20){
            for(int i=0;i<5;i++){
            digitalWrite(Buzzer,HIGH);
            delay(50);
            digitalWrite(Buzzer,LOW);
            delay(50);
            }
        }

この判定条件はブザーの音を制御するために使用される。
距離の違いに応じて、3つのケースに分けることができる。
この場合、音の周波数は異なる。遅延の合計値は500であるため、
すべてのケースで超音波センサーに500msの間隔を提供できる。

現象画像
--------------------

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