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.. _4.1.14_py_pi5:

4.1.11 Cerradura de Contraseña
================================

Introducción
-------------

En este proyecto, usaremos un teclado y una pantalla LCD para hacer una 
cerradura de combinación. La pantalla LCD mostrará un mensaje correspondiente 
para que escribas tu contraseña en el teclado. Si la contraseña se ingresa 
correctamente, se mostrará "Correcto".

Sobre la base de este proyecto, podemos agregar componentes electrónicos 
adicionales, como zumbadores, LED y otros, para añadir diferentes fenómenos 
experimentales para la entrada de contraseña.

Componentes Necesarios
------------------------------

En este proyecto, necesitamos los siguientes componentes.

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.14_password_lock_list.png
    :width: 800
    :align: center

Es definitivamente conveniente comprar un kit completo, aquí está el enlace: 

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

    *   - Nombre	
        - ARTÍCULOS EN ESTE KIT
        - ENLACE
    *   - Kit Raphael
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

También puedes comprarlos por separado en los enlaces a continuación.

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

    *   - INTRODUCCIÓN DEL COMPONENTE
        - ENLACE DE COMPRA

    *   - :ref:`cpn_gpio_extension_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_i2c_lcd`
        - |link_i2clcd1602_buy|
    *   - :ref:`cpn_keypad`
        - \-

Diagrama Esquemático
------------------------

============== ====== ======== ===
Nombre T-Board física WiringPi BCM
GPIO18         Pin 12  1       18
GPIO23         Pin 16  4       23
GPIO24         Pin 18  5       24
GPIO25         Pin 22  6       25
GPIO17         Pin 11  0       17
GPIO27         Pin 13  2       27
GPIO22         Pin 15  3       22
SPIMOSI        Pin 19  12      10
SDA1           Pin 3             
SCL1           Pin 5             
============== ====== ======== ===

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.14_password_lock_schematic.png
   :align: center

Procedimientos Experimentales
--------------------------------------

**Paso 1:** Construye el circuito.

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.14_password_lock_circuit.png

**Paso 2:** Cambia de directorio.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    cd ~/raphael-kit/python-pi5

**Paso 3:** Ejecuta.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    sudo python3 4.1.14_PasswordLock_zero.py

Después de ejecutar el código, el teclado se utilizará para ingresar la contraseña: 1984. 
Si aparece "CORRECT" en el LCD1602, la contraseña es correcta; de lo contrario, aparecerá 
"WRONG KEY".

.. note::

    * Si obtienes el error ``FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1'``, necesitas consultar :ref:`i2c_config` para habilitar el I2C.
    * Si obtienes el error ``ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2'``, por favor ejecuta ``sudo pip3 install smbus2``.
    * Si aparece el error ``OSError: [Errno 121] Remote I/O error``, significa que el módulo está mal conectado o está dañado.
    * Si el código y el cableado están bien, pero la pantalla LCD aún no muestra contenido, puedes girar el potenciómetro en la parte trasera para aumentar el contraste.

.. warning::

    Si recibe el mensaje de error ``RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address``, consulte :ref:`faq_soc`

**Código**

.. note::
    Puedes **Modificar/Restablecer/Copiar/Ejecutar/Detener** el código a continuación. Pero antes de eso, necesitas ir a la ruta del código fuente como ``raphael-kit/python-pi5``. Después de modificar el código, puedes ejecutarlo directamente para ver el efecto.

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

   #!/usr/bin/env python3

   from gpiozero import DigitalOutputDevice, Button
   from time import sleep
   import LCD1602

   class Keypad:
       def __init__(self, rows_pins, cols_pins, keys):
           """
           Initialize the Keypad with specified row and column pins and keys.
           :param rows_pins: List of GPIO pins for the rows.
           :param cols_pins: List of GPIO pins for the columns.
           :param keys: List of keys in the keypad layout.
           """
           self.rows = [DigitalOutputDevice(pin) for pin in rows_pins]  # Configuración de pines de fila
           self.cols = [Button(pin, pull_up=False) for pin in cols_pins]  # Configuración de pines de columna
           self.keys = keys  # Diseño de teclas del teclado

       def read(self):
           """
           Read and return a list of keys that are currently pressed.
           :return: List of pressed keys.
           """
           pressed_keys = []
           for i, row in enumerate(self.rows):
               row.on()  # Activa la fila actual
               for j, col in enumerate(self.cols):
                   if col.is_pressed:
                       index = i * len(self.cols) + j
                       pressed_keys.append(self.keys[index])
               row.off()  # Desactiva la fila después de comprobar
           return pressed_keys

   # Configuración de verificación de contraseña
   LENS = 4
   password = ['1', '9', '8', '4']  # Contraseña preestablecida
   testword = ['0', '0', '0', '0']  # Almacenamiento de entrada del usuario
   keyIndex = 0  # Índice para teclas de entrada

   def check():
       """
       Check if the entered password matches the preset password.
       :return: 1 if match, 0 otherwise.
       """
       for i in range(LENS):
           if password[i] != testword[i]:
               return 0
       return 1

   def setup():
       """
       Setup the keypad and LCD display.
       """
       global keypad, last_key_pressed
       # Configuración de pines para el teclado
       rows_pins = [18, 23, 24, 25]
       cols_pins = [10, 22, 27, 17]
       keys = ["1", "2", "3", "A",
               "4", "5", "6", "B",
               "7", "8", "9", "C",
               "*", "0", "#", "D"]

       # Inicializa el teclado y la LCD
       keypad = Keypad(rows_pins, cols_pins, keys)
       last_key_pressed = []
       LCD1602.init(0x27, 1)  # Inicializa la LCD
       LCD1602.clear()
       LCD1602.write(0, 0, 'WELCOME!')
       LCD1602.write(2, 1, 'Enter password')
       sleep(2)

   def loop():
       """
       Main loop for handling keypad input and password verification.
       """
       global keyIndex, LENS, keypad, last_key_pressed
       while True:
           pressed_keys = keypad.read()
           if pressed_keys and pressed_keys != last_key_pressed:
               if keyIndex < LENS:
                   LCD1602.clear()
                   LCD1602.write(0, 0, "Enter password:")
                   LCD1602.write(15 - keyIndex, 1, pressed_keys[0])
                   testword[keyIndex] = pressed_keys[0]
                   keyIndex += 1

               if keyIndex == LENS:
                   if check() == 0:
                       LCD1602.clear()
                       LCD1602.write(3, 0, "WRONG KEY!")
                       LCD1602.write(0, 1, "please try again")
                   else:
                       LCD1602.clear()
                       LCD1602.write(4, 0, "CORRECT!")
                       LCD1602.write(2, 1, "welcome back")
                   keyIndex = 0  # Restablecer el índice de teclas después de verificar

           last_key_pressed = pressed_keys
           sleep(0.1)

   try:
       setup()
       loop()
   except KeyboardInterrupt:
       LCD1602.clear()  # Limpiar pantalla LCD al interrumpir


Explicación del Código
--------------------------

#. El script importa clases para manejar dispositivos de salida digital y botones de la biblioteca gpiozero. También importa la función sleep del módulo time, lo que permite añadir retrasos en la ejecución del script. Adicionalmente, se importa la biblioteca LCD1602 para controlar la pantalla LCD1602.

   .. code-block:: python

       #!/usr/bin/env python3
       from gpiozero import DigitalOutputDevice, Button
       from time import sleep
       import LCD1602

#. Define una clase personalizada para manejar el teclado. Inicializa el teclado con los pines de filas y columnas especificados y proporciona un método ``read`` para detectar las teclas presionadas.

   .. code-block:: python

       class Keypad:
           def __init__(self, rows_pins, cols_pins, keys):
               """
               Initialize the Keypad with specified row and column pins and keys.
               :param rows_pins: List of GPIO pins for the rows.
               :param cols_pins: List of GPIO pins for the columns.
               :param keys: List of keys in the keypad layout.
               """
               self.rows = [DigitalOutputDevice(pin) for pin in rows_pins]  # Configuración de pines de fila
               self.cols = [Button(pin, pull_up=False) for pin in cols_pins]  # Configuración de pines de columna
               self.keys = keys  # Diseño de teclas del teclado

           def read(self):
               """
               Read and return a list of keys that are currently pressed.
               :return: List of pressed keys.
               """
               pressed_keys = []
               for i, row in enumerate(self.rows):
                   row.on()  # Activa la fila actual
                   for j, col in enumerate(self.cols):
                       if col.is_pressed:
                           index = i * len(self.cols) + j
                           pressed_keys.append(self.keys[index])
                   row.off()  # Desactiva la fila después de comprobar
               return pressed_keys

#. Configura el sistema de verificación de contraseña. ``LENS`` define la longitud de la contraseña. ``password`` es la contraseña correcta preestablecida, mientras que ``testword`` se usa para almacenar la entrada del usuario. ``keyIndex`` rastrea la posición actual en la entrada del usuario.

   .. code-block:: python

       # Configuración de verificación de contraseña
       LENS = 4
       password = ['1', '9', '8', '4']  # Contraseña preestablecida
       testword = ['0', '0', '0', '0']  # Almacenamiento de entrada del usuario
       keyIndex = 0  # Índice para teclas de entrada

#. Función para comparar la contraseña ingresada (``testword``) con la contraseña preestablecida (``password``) y devolver el resultado.

   .. code-block:: python

       def check():
           """
           Check if the entered password matches the preset password.
           :return: 1 if match, 0 otherwise.
           """
           for i in range(LENS):
               if password[i] != testword[i]:
                   return 0
           return 1

#. Inicializa el teclado y la pantalla LCD. Muestra un mensaje de bienvenida e instrucciones para ingresar la contraseña.

   .. code-block:: python

       def setup():
           """
           Setup the keypad and LCD display.
           """
           global keypad, last_key_pressed
           # Configuración de pines para el teclado
           rows_pins = [18, 23, 24, 25]
           cols_pins = [10, 22, 27, 17]
           keys = ["1", "2", "3", "A",
                   "4", "5", "6", "B",
                   "7", "8", "9", "C",
                   "*", "0", "#", "D"]

           # Inicializa el teclado y la LCD
           keypad = Keypad(rows_pins, cols_pins, keys)
           last_key_pressed = []
           LCD1602.init(0x27, 1)  # Inicializa la LCD
           LCD1602.clear()
           LCD1602.write(0, 0, 'WELCOME!')
           LCD1602.write(2, 1, 'Enter password')
           sleep(2)

#. El bucle principal para manejar la entrada del teclado y la verificación de la contraseña. Actualiza la pantalla LCD según la contraseña ingresada y proporciona retroalimentación si la contraseña es correcta o incorrecta.

   .. code-block:: python

       def loop():
           """
           Main loop for handling keypad input and password verification.
           """
           global keyIndex, LENS, keypad, last_key_pressed
           while True:
               pressed_keys = keypad.read()
               if pressed_keys and pressed_keys != last_key_pressed:
                   if keyIndex < LENS:
                       LCD1602.clear()
                       LCD1602.write(0, 0, "Enter password:")
                       LCD1602.write(15 - keyIndex, 1, pressed_keys[0])
                       testword[keyIndex] = pressed_keys[0]
                       keyIndex += 1

                   if keyIndex == LENS:
                       if check() == 0:
                           LCD1602.clear()
                           LCD1602.write(3, 0, "WRONG KEY!")
                           LCD1602.write(0, 1, "please try again")
                       else:
                           LCD1602.clear()
                           LCD1602.write(4, 0, "CORRECT!")
                           LCD1602.write(2, 1, "welcome back")
                       keyIndex = 0  # Restablecer el índice de teclas después de verificar

               last_key_pressed = pressed_keys
               sleep(0.1)

#. Ejecuta la configuración y entra en el bucle principal. Permite una salida limpia del programa utilizando una interrupción de teclado (Ctrl+C), limpiando la pantalla LCD.

   .. code-block:: python

       try:
           setup()
           loop()
       except KeyboardInterrupt:
           LCD1602.clear()  # Limpiar pantalla LCD al interrumpir