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.. _4.1.7_py:

4.1.7 計数デバイス
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はじめに
-----------------

このセクションでは、数字を表示するカウンターシステムを作成します。このシステムは、
PIRセンサーと4桁のセグメントディスプレイで構成されています。PIRが通行人を検出すると、
4桁のセグメントディスプレイ上の数字が1増加します。このカウンターを使用して、通路を通る人の数を数えることができます。

必要な部品
------------------------------

このプロジェクトには、以下の部品が必要です。

.. image:: ../img/list_Counting_Device1.png
    :align: center

.. image:: ../img/list_Counting_Device2.png
    :align: center

キット一式を購入すると便利です。リンクは以下の通りです：

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

    *   - 名前	
        - このキットのアイテム
        - リンク
    *   - Raphael Kit
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

以下のリンクから個別に購入することもできます。

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

    *   - コンポーネントの紹介
        - 購入リンク

    *   - :ref:`cpn_gpio_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_4_digit`
        - \-
    *   - :ref:`cpn_74hc595`
        - |link_74hc595_buy|
    *   - :ref:`cpn_pir`
        - \-

回路図
----------------------

============ ======== ======== ===
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
GPIO26       Pin 37   25       26
============ ======== ======== ===

.. image:: ../img/Schematic_three_one1.png
   :align: center

実験手順
-----------------------------

**ステップ1**：回路を組み立てます。

.. image:: ../img/image235.png

**ステップ2**：コードのフォルダに移動します。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/raphael-kit/python/

**ステップ3**：実行ファイルを起動します。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo python3 4.1.7_CountingDevice.py

コードを実行した後、PIRが通行人を検出すると、
4桁のセグメントディスプレイ上の数字が1増加します。

PIRモジュールには2つのポテンショメータがあります：1つは感度を調整するため、もう1つは検出距離を調整するためのものです。PIRモジュールをより良く動作させるために、両方を反時計回りに最後まで回す必要があります。

.. image:: ../img/PIR_TTE.png
    :width: 400
    :align: center


**コード**

.. note::
    以下のコードは **修正/リセット/コピー/実行/停止** が可能です。ただし、それを行う前に、 ``raphael-kit/python`` のようなソースコードのパスへ移動する必要があります。コードを修正した後、その効果を直接確認するために実行することができます。
.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

    #!/usr/bin/env python3
    import RPi.GPIO as GPIO
    import time

    sensorPin = 26

    SDI = 24
    RCLK = 23
    SRCLK = 18

    placePin = (10, 22, 27, 17)
    number = (0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90)

    counter = 0

    def clearDisplay():
        for i in range(8):
            GPIO.output(SDI, 1)
            GPIO.output(SRCLK, GPIO.HIGH)
            GPIO.output(SRCLK, GPIO.LOW)
        GPIO.output(RCLK, GPIO.HIGH)
        GPIO.output(RCLK, GPIO.LOW)    

    def hc595_shift(data): 
        for i in range(8):
            GPIO.output(SDI, 0x80 & (data << i))
            GPIO.output(SRCLK, GPIO.HIGH)
            GPIO.output(SRCLK, GPIO.LOW)
        GPIO.output(RCLK, GPIO.HIGH)
        GPIO.output(RCLK, GPIO.LOW)

    def pickDigit(digit):
        for i in placePin:
            GPIO.output(i,GPIO.LOW)
        GPIO.output(placePin[digit], GPIO.HIGH)

    def display():
        global counter                    
        clearDisplay() 
        pickDigit(0)  
        hc595_shift(number[counter % 10])

        clearDisplay()
        pickDigit(1)
        hc595_shift(number[counter % 100//10])

        clearDisplay()
        pickDigit(2)
        hc595_shift(number[counter % 1000//100])

        clearDisplay()
        pickDigit(3)
        hc595_shift(number[counter % 10000//1000])

    def loop():
        global counter
        currentState = 0
        lastState = 0
        while True:
            display()
            currentState=GPIO.input(sensorPin)
            if (currentState == 0) and (lastState == 1):
                counter +=1
            lastState=currentState

    def setup():
        GPIO.setmode(GPIO.BCM)
        GPIO.setup(SDI, GPIO.OUT)
        GPIO.setup(RCLK, GPIO.OUT)
        GPIO.setup(SRCLK, GPIO.OUT)
        for i in placePin:
            GPIO.setup(i, GPIO.OUT)
        GPIO.setup(sensorPin, GPIO.IN)

    def destroy():   # When "Ctrl+C" is pressed, the function is executed.
        GPIO.cleanup()

    if __name__ == '__main__':  # Program starting from here
        setup()
        try:
            loop()
        except KeyboardInterrupt:
            destroy()

**コードの説明**

:ref:`1.1.5_py` を基に、このプロジェクトは **PIRモジュール** を追加して、自動カウントをカウント検出に変更します。PIRが通行人を検出すると、4桁のセグメントディスプレイ上の数字が1増加します。

.. code-block:: python

    def display():
        global counter                    
        clearDisplay() 
        pickDigit(0)  
        hc595_shift(number[counter % 10])

        clearDisplay()
        pickDigit(1)
        hc595_shift(number[counter % 100//10])

        clearDisplay()
        pickDigit(2)
        hc595_shift(number[counter % 1000//100])

        clearDisplay()
        pickDigit(3)
        hc595_shift(number[counter % 10000//1000])

まず、4番目のセグメントディスプレイを起動し、1桁の数字を書き込みます。
次に、3番目のセグメントディスプレイを起動し、10の位の数字を入力します。その後、2番目と1番目のセグメントディスプレイをそれぞれ起動し、100の位と1000の位の数字をそれぞれ書き込みます。更新速度が非常に速いため、4桁のディスプレイが完全に表示されるように見えます。

.. code-block:: python

    def loop():
    global counter
        currentState = 0
        lastState = 0
        while True:
            display()
            currentState=GPIO.input(sensorPin)
            if (currentState == 0) and (lastState == 1):
                counter +=1
            lastState=currentState 

これはメイン関数です：4桁のセグメントディスプレイに数字を表示し、PIRの値を読み取ります。PIRが通行人を検出すると、4桁のセグメントディスプレイ上の数字が1増加します。

現象の画像
-------------------------

.. image:: ../img/image236.jpeg
   :align: center