.. note::

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.. _4.1.9_py_pi5:

4.1.6 リバースアラーム
======================================

はじめに
-------------

このプロジェクトでは、LCD、ブザー、超音波センサーを使用して、リバースアシストシステムを作成します。これをリモートコントロール車に取り付けて、車をガレージにバックさせる実際のプロセスをシミュレートできます。

必要な部品
------------------------------

このプロジェクトには、次のコンポーネントが必要です。

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

一式を購入するのが便利です、こちらがリンクです： 

.. 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|

以下のリンクから別々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_buzzer`
        - \-
    *   - :ref:`cpn_transistor`
        - |link_transistor_buy|
    *   - :ref:`cpn_ultrasonic_sensor`
        - |link_ultrasonic_buy|
    *   - :ref:`cpn_i2c_lcd`
        - |link_i2clcd1602_buy|
        
回路図
--------------------

超音波センサーは、障害物との距離をコードの形でLCDに表示します。同時に、超音波センサーは異なる距離値に応じてブザーから警告音を出力します。


============ ======== ======== ===
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

実験手順
------------------------

**ステップ1:** 回路を組み立てます。

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

**ステップ2:** ディレクトリを変更します。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/raphael-kit/python-pi5

**ステップ3:** 実行します。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo python3 3.1.3_ReversingAlarm_zero.py

このコードを実行すると、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、その距離情報をLCD1602に表示し、同時にブザーから距離に応じて周波数が変化する警告音が鳴ります。

.. note::

    * ``FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1'`` エラーが発生した場合は、I2Cを有効にするために :ref:`i2c_config` を参照してください。
    * ``ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2'`` エラーが表示された場合は、``sudo pip3 install smbus2`` を実行してください。
    * エラー ``OSError: [Errno 121] Remote I/O error`` が表示された場合、モジュールの接続が誤っているか、モジュールが壊れていることを意味します。
    * コードと配線は正常ですが、LCDにコンテンツが表示されない場合は、バックのポテンショメーターを回してコントラストを増加させることができます。


.. warning::

    エラー メッセージ ``RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address`` が表示された場合は、 :ref:`faq_soc` を参照してください。

**コード**

.. note::
    以下のコードを **変更/リセット/コピー/実行/停止** することができます。ただし、変更する前に ``raphael-kit/python-pi5`` のようなソースコードのパスに移動する必要があります。コードを変更した後、効果を確認するために直接実行できます。

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

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

    # Initialize the ultrasonic sensor with GPIO pins
    sensor = DistanceSensor(echo=24, trigger=23)  # Echo pin is GPIO 24, Trigger pin is GPIO 23

    # Initialize the buzzer connected to GPIO pin 17
    buzzer = Buzzer(17)

    def lcdsetup():
        # Initialize the LCD with I2C address and enable backlight
        LCD1602.init(0x27, 1)  # 0x27 is the I2C address of the LCD
        LCD1602.clear()  # Clear the LCD display
        # Display startup messages on LCD
        LCD1602.write(0, 0, 'Ultrasonic Starting')
        LCD1602.write(1, 1, 'By SunFounder')
        time.sleep(2)  # Wait for 2 seconds

    def distance():
        # Calculate and return the distance measured by the sensor
        dis = sensor.distance * 100  # Convert distance to centimeters
        print('Distance: {:.2f} cm'.format(dis))  # Print distance with two decimal places
        time.sleep(0.3)  # Wait for 0.3 seconds before next measurement
        return dis

    def loop():
        # Continuously measure distance and update LCD and buzzer
        while True:
            dis = distance()  # Get the current distance
            # Display distance and handle alerts based on distance
            if dis > 400:  # Check if distance is out of range
                LCD1602.clear()
                LCD1602.write(0, 0, 'Error')
                LCD1602.write(3, 1, 'Out of range')
                time.sleep(0.5)
            else:
                # Display current distance on LCD
                LCD1602.clear()
                LCD1602.write(0, 0, 'Distance is')
                LCD1602.write(5, 1, str(round(dis, 2)) + ' cm')
                # Adjust buzzer frequency based on distance
                if dis >= 50:
                    time.sleep(0.5)
                elif 20 < dis < 50:
                    # Medium distance: medium buzzer frequency
                    for _ in range(2):
                        buzzer.on()
                        time.sleep(0.05)
                        buzzer.off()
                        time.sleep(0.2)
                elif dis <= 20:
                    # Close distance: high buzzer frequency
                    for _ in range(5):
                        buzzer.on()
                        time.sleep(0.05)
                        buzzer.off()
                        time.sleep(0.05)

    try:
        lcdsetup()  # Setup the LCD display
        loop()      # Start the measurement loop
    except KeyboardInterrupt:
        # Turn off buzzer and clear LCD on user interrupt (e.g., Ctrl+C)
        buzzer.off()
    LCD1602.clear()



**コードの説明**

#. このスクリプトでは、さまざまなライブラリを機能に活用しています。 ``LCD1602`` ライブラリはLCDディスプレイを管理し、 ``time`` は時間に関連する機能を提供します。 ``gpiozero`` ライブラリは、Raspberry PiのGPIOピン操作に必要であり、特にDistanceSensorとBuzzerの操作に使用されます。

   .. code-block:: python

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

#. 超音波センサーは、エコーとトリガーピンがそれぞれGPIOピン24と23に接続されてセットアップされています。さらに、ブザーはGPIOピン17に接続されています。

   .. code-block:: python

       # Initialize the ultrasonic sensor with GPIO pins
       sensor = DistanceSensor(echo=24, trigger=23)  # Echo pin is GPIO 24, Trigger pin is GPIO 23

       # Initialize the buzzer connected to GPIO pin 17
       buzzer = Buzzer(17)

#. LCDディスプレイの初期化では、クリアしてから起動メッセージを表示する手順が含まれています。

   .. code-block:: python

       def lcdsetup():
           # Initialize the LCD with I2C address and enable backlight
           LCD1602.init(0x27, 1)  # 0x27 is the I2C address of the LCD
           LCD1602.clear()  # Clear the LCD display
           # Display startup messages on LCD
           LCD1602.write(0, 0, 'Ultrasonic Starting')
           LCD1602.write(1, 1, 'By SunFounder')
           time.sleep(2)  # Wait for 2 seconds

#. ``distance`` 関数は超音波センサーによって測定された距離を計算し、センチメートル単位で値を返します。

   .. code-block:: python

       def distance():
           # Calculate and return the distance measured by the sensor
           dis = sensor.distance * 100  # Convert distance to centimeters
           print('Distance: {:.2f} cm'.format(dis))  # Print distance with two decimal places
           time.sleep(0.3)  # Wait for 0.3 seconds before next measurement
           return dis

#. メインループは距離を連続的に測定し、LCDとブザーの両方を更新します。測定された距離に基づいて異なる距離範囲を処理し、エラーメッセージを表示したり、測定された距離に基づいてブザーの周波数を変更したりします。

   .. code-block:: python

       def loop():
           # Continuously measure distance and update LCD and buzzer
           while True:
               dis = distance()  # Get the current distance
               # Display distance and handle alerts based on distance
               if dis > 400:  # Check if distance is out of range
                   LCD1602.clear()
                   LCD1602.write(0, 0, 'Error')
                   LCD1602.write(3, 1, 'Out of range')
                   time.sleep(0.5)
               else:
                   # Display current distance on LCD
                   LCD1602.clear()
                   LCD1602.write(0, 0, 'Distance is')
                   LCD1602.write(5, 1, str(round(dis, 2)) + ' cm')
                   # Adjust buzzer frequency based on distance
                   if dis >= 50:
                       time.sleep(0.5)
                   elif 20 < dis < 50:
                       # Medium distance: medium buzzer frequency
                       for _ in range(2):
                           buzzer.on()
                           time.sleep(0.05)
                           buzzer.off()
                           time.sleep(0.2)
                   elif dis <= 20:
                       # Close distance: high buzzer frequency
                       for _ in range(5):
                           buzzer.on()
                           time.sleep(0.05)
                           buzzer.off()
                           time.sleep(0.05)

#. 実行時、スクリプトはLCDをセットアップし、メインループに入ります。キーボードコマンド（Ctrl+C）で割り込みが発生すると、ブザーがオフになり、LCDがクリアされます。

   .. code-block:: python

       try:
           lcdsetup()  # Setup the LCD display
           loop()      # Start the measurement loop
       except KeyboardInterrupt:
           # Turn off buzzer and clear LCD on user interrupt (e.g., Ctrl+C)
           buzzer.off()
           LCD1602.clear()