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.. _4.1.12_py_pi5:

4.1.9 Feu de Circulation
============================

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

Dans ce projet, nous utiliserons des voyants LED de trois couleurs pour simuler le changement des feux de circulation. Un afficheur à sept segments à quatre chiffres sera utilisé pour afficher le compte à rebours de chaque état de trafic.

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

Pour ce projet, nous avons besoin des composants suivants.

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

Il est certainement pratique d'acheter un kit complet, voici le lien : 

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

    *   - Nom	
        - ÉLÉMENTS 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 AUX COMPOSANTS
        - LIEN D'ACHAT

    *   - :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_led`
        - |link_led_buy|
    *   - :ref:`cpn_4_digit`
        - \-
    *   - :ref:`cpn_74hc595`
        - |link_74hc595_buy|

Schéma
--------------------

============ ======== ======== ===
Nom T-Board  Physique 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 :** Construisez 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 ~/raphael-kit/python-pi5

**Étape 3 :** Exécutez le fichier.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo python3 4.1.12_TrafficLight_zero.py

Lorsque le code s'exécute, les LED simuleront le changement de couleur des feux de circulation. 
D'abord, la LED rouge s'allume pendant 60s, puis la LED verte s'allume pendant 30s ; ensuite, 
la LED jaune s'allume pendant 5s. Après cela, la LED rouge s'allume à nouveau pendant 60s. 
De cette façon, cette série d'actions sera exécutée en continu. Pendant ce temps, l'afficheur 
à sept segments affiche en permanence le compte à rebours.

Code
----------

.. note::
    Vous pouvez **Modifier/Réinitialiser/Copier/Exécuter/Arrêter** le code ci-dessous. Mais avant cela, vous devez accéder au chemin du code source comme ``raphael-kit/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

   # Setup GPIO pins for 74HC595 shift register
   SDI = OutputDevice(24)   # Serial Data Input
   RCLK = OutputDevice(23)  # Register Clock
   SRCLK = OutputDevice(18) # Shift Register Clock

   # Setup GPIO pins for digit selection on 7-segment display
   placePin = [OutputDevice(pin) for pin in (10, 22, 27, 17)]

   # Segment codes for numbers 0-9 on 7-segment display
   number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)

   # Setup GPIO pins for traffic light LEDs
   ledPinR = LED(25) # Red LED
   ledPinG = LED(8)  # Green LED
   ledPinY = LED(7)  # Yellow LED

   # Duration settings for traffic lights
   greenLight = 30
   yellowLight = 5
   redLight = 60

   # Traffic light color names
   lightColor = ("Red", "Green", "Yellow")

   # Initialize state variables
   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 le contrôle des dispositifs de sortie généraux et des LED en particulier. Importe également le module threading de Python, qui sera utilisé pour créer et gérer des threads pour une exécution simultanée.

   .. code-block:: python

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

#. Initialise les broches GPIO connectées à l'entrée de données série du registre à décalage (SDI), à l'entrée de l'horloge du registre (RCLK) et à l'entrée de l'horloge du registre à décalage (SRCLK).

   .. code-block:: python

       # Setup GPIO pins for 74HC595 shift register
       SDI = OutputDevice(24)   # Serial Data Input
       RCLK = OutputDevice(23)  # Register Clock
       SRCLK = OutputDevice(18) # Shift Register Clock

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

   .. code-block:: python

       # Setup GPIO pins for digit selection on 7-segment display
       placePin = [OutputDevice(pin) for pin in (10, 22, 27, 17)]

       # Segment codes for numbers 0-9 on 7-segment display
       number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)

#. Initialise les broches GPIO pour les LEDs rouge, verte et jaune utilisées dans la simulation des feux de circulation. Définit la durée (en secondes) pour chaque état de couleur dans le système de feux de circulation. Définit les noms des couleurs des feux de circulation pour référence.

   .. code-block:: python

       # Setup GPIO pins for traffic light LEDs
       ledPinR = LED(25) # Red LED
       ledPinG = LED(8)  # Green LED
       ledPinY = LED(7)  # Yellow LED

       # Duration settings for traffic lights
       greenLight = 30
       yellowLight = 5
       redLight = 60

       # Traffic light color names
       lightColor = ("Red", "Green", "Yellow")       

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

   .. code-block:: python

       # Initialize state variables
       colorState = 0
       counter = 60
       timer1 = None

#. Initialise le système de feux de circulation 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'afficheur à 7 segments. ``clearDisplay`` éteint tous les segments, ``hc595_shift`` déplace les données dans le registre à décalage, et ``pickDigit`` active un chiffre spécifique sur l'afficheur.

   .. 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 chronométrage des changements de feux de circulation 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 LEDs du feu de circulation en fonction de l'état actuel des couleurs.

   .. 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'afficheur à 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])

#. La boucle principale qui met continuellement à jour l'affichage et les LEDs des feux de circulation.

   .. code-block:: python

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

#. Nettoie les ressources lorsque le script est terminé, comme éteindre les LEDs 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()