Raspberry Pi - Verkehrsampel
In diesem Tutorial lernen wir, wie Sie den Raspberry Pi zur Steuerung eines Verkehrsampel-Moduls verwenden. Im Detail werden wir lernen:
- Wie Sie das Verkehrsampel-Modul an den Raspberry Pi anschließen
- Wie Sie den Raspberry Pi programmieren, um ein RGB-Verkehrsampel-Modul zu steuern
- Wie Sie den Raspberry Pi programmieren, um ein RGB-Verkehrsampel-Modul ohne Verwendung der delay()-Funktion zu steuern
Erforderliche Hardware
Oder Sie können die folgenden Kits kaufen:
| 1 | × | DIYables Sensor-Kit (30 Sensoren/Displays) | |
| 1 | × | DIYables Sensor-Kit (18 Sensoren/Displays) |
Offenlegung: Einige der in diesem Abschnitt bereitgestellten Links sind Amazon-Affiliate-Links. Wir können eine Provision für Käufe erhalten, die über diese Links getätigt werden, ohne zusätzliche Kosten für Sie. Wir schätzen Ihre Unterstützung.
Über das Verkehrsampel-Modul
Pinout
Ein Verkehrsampel-Modul verfügt über 4 Pins:
- GND Pin: Der Masse-Pin, verbinden Sie diesen Pin mit GND des Raspberry Pi.
- R Pin: Der Pin zur Steuerung des roten Lichts, verbinden Sie diesen Pin mit einem digitalen Ausgang des Raspberry Pi.
- Y Pin: Der Pin zur Steuerung des gelben Lichts, verbinden Sie diesen Pin mit einem digitalen Ausgang des Raspberry Pi.
- G Pin: Der Pin zur Steuerung des grünen Lichts, verbinden Sie diesen Pin mit einem digitalen Ausgang des Raspberry Pi.
Wie es funktioniert
Schaltplan
Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.
Um Ihren Verdrahtungsaufbau zu vereinfachen und zu organisieren, empfehlen wir die Verwendung eines Schraubklemmenblock-Shields für Raspberry Pi. Dieses Shield gewährleistet sicherere und besser verwaltbare Verbindungen, wie unten gezeigt:
Raspberry Pi Code
# Dieser Raspberry Pi Code wurde von newbiely.de entwickelt
# Dieser Raspberry Pi Code wird der Öffentlichkeit ohne jegliche Einschränkung zur Verfügung gestellt.
# Für vollständige Anleitungen und Schaltpläne besuchen Sie bitte:
# https://newbiely.de/tutorials/raspberry-pi/raspberry-pi-traffic-light
import RPi.GPIO as GPIO
import time
# Define GPIO pins
PIN_RED = 7 # The Raspberry Pi GPIO pin connected to the R pin of the traffic light module
PIN_YELLOW = 8 # The Raspberry Pi GPIO pin connected to the Y pin of the traffic light module
PIN_GREEN = 25 # The Raspberry Pi GPIO pin connected to the G pin of the traffic light module
# Define time durations
RED_TIME = 4 # RED time in seconds
YELLOW_TIME = 4 # YELLOW time in seconds
GREEN_TIME = 4 # GREEN time in seconds
# Set up GPIO
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(PIN_RED, GPIO.OUT)
GPIO.setup(PIN_YELLOW, GPIO.OUT)
GPIO.setup(PIN_GREEN, GPIO.OUT)
try:
while True:
# Red light on
GPIO.output(PIN_RED, GPIO.HIGH)
GPIO.output(PIN_YELLOW, GPIO.LOW)
GPIO.output(PIN_GREEN, GPIO.LOW)
time.sleep(RED_TIME)
# Yellow light on
GPIO.output(PIN_RED, GPIO.LOW)
GPIO.output(PIN_YELLOW, GPIO.HIGH)
GPIO.output(PIN_GREEN, GPIO.LOW)
time.sleep(YELLOW_TIME)
# Green light on
GPIO.output(PIN_RED, GPIO.LOW)
GPIO.output(PIN_YELLOW, GPIO.LOW)
GPIO.output(PIN_GREEN, GPIO.HIGH)
time.sleep(GREEN_TIME)
except KeyboardInterrupt:
# Clean up GPIO on exit
GPIO.cleanup()
Schnelle Schritte
- Stellen Sie sicher, dass Sie Raspbian oder ein anderes Raspberry Pi-kompatibles Betriebssystem auf Ihrem Pi installiert haben.
- Stellen Sie sicher, dass Ihr Raspberry Pi mit demselben lokalen Netzwerk wie Ihr PC verbunden ist.
- Stellen Sie sicher, dass Ihr Raspberry Pi mit dem Internet verbunden ist, falls Sie Bibliotheken installieren müssen.
- Neu bei Raspberry Pi? Beginnen Sie mit unserem Raspberry Pi Getting Started Leitfaden, um zuerst die Grundlagen zu lernen.
- Verbinden Sie Ihren PC über SSH mit dem Raspberry Pi, indem Sie den integrierten SSH-Client unter Linux und macOS oder PuTTY unter Windows verwenden. Siehe wie Sie Ihren PC über SSH mit dem Raspberry Pi verbinden.
- Stellen Sie sicher, dass Sie die RPi.GPIO-Bibliothek installiert haben. Falls nicht, installieren Sie sie mit folgendem Befehl:
sudo apt-get update
sudo apt-get install python3-rpi.gpio
- Erstellen Sie eine Python-Skript-Datei traffic_light.py und fügen Sie folgenden Code hinzu:
# Dieser Raspberry Pi Code wurde von newbiely.de entwickelt
# Dieser Raspberry Pi Code wird der Öffentlichkeit ohne jegliche Einschränkung zur Verfügung gestellt.
# Für vollständige Anleitungen und Schaltpläne besuchen Sie bitte:
# https://newbiely.de/tutorials/raspberry-pi/raspberry-pi-traffic-light
import RPi.GPIO as GPIO
import time
# Define GPIO pins
PIN_RED = 7 # The Raspberry Pi GPIO pin connected to the R pin of the traffic light module
PIN_YELLOW = 8 # The Raspberry Pi GPIO pin connected to the Y pin of the traffic light module
PIN_GREEN = 25 # The Raspberry Pi GPIO pin connected to the G pin of the traffic light module
# Define time durations
RED_TIME = 4 # RED time in seconds
YELLOW_TIME = 4 # YELLOW time in seconds
GREEN_TIME = 4 # GREEN time in seconds
# Set up GPIO
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(PIN_RED, GPIO.OUT)
GPIO.setup(PIN_YELLOW, GPIO.OUT)
GPIO.setup(PIN_GREEN, GPIO.OUT)
try:
while True:
# Red light on
GPIO.output(PIN_RED, GPIO.HIGH)
GPIO.output(PIN_YELLOW, GPIO.LOW)
GPIO.output(PIN_GREEN, GPIO.LOW)
time.sleep(RED_TIME)
# Yellow light on
GPIO.output(PIN_RED, GPIO.LOW)
GPIO.output(PIN_YELLOW, GPIO.HIGH)
GPIO.output(PIN_GREEN, GPIO.LOW)
time.sleep(YELLOW_TIME)
# Green light on
GPIO.output(PIN_RED, GPIO.LOW)
GPIO.output(PIN_YELLOW, GPIO.LOW)
GPIO.output(PIN_GREEN, GPIO.HIGH)
time.sleep(GREEN_TIME)
except KeyboardInterrupt:
# Clean up GPIO on exit
GPIO.cleanup()
- Speichern Sie die Datei und führen Sie das Python-Skript aus, indem Sie folgenden Befehl im Terminal ausführen:
python3 traffic_light.py
Das Skript läuft in einer Endlosschleife kontinuierlich weiter, bis Sie Ctrl + C im Terminal drücken.
- Testen Sie das Verkehrsampel-Modul
Es ist wichtig zu beachten, dass die genaue Funktionsweise einer Verkehrsampel je nach spezifischem Design und verwendeter Technologie in verschiedenen Regionen und Kreuzungen variieren kann. Die oben beschriebenen Prinzipien bieten ein allgemeines Verständnis dafür, wie Verkehrsampeln funktionieren, um den Verkehr zu regeln und die Sicherheit auf den Straßen zu verbessern.
Der obige Code demonstriert die individuelle Lichtsteuerung. Lassen Sie uns nun den Code für eine bessere Optimierung erweitern.
Raspberry Pi Code-Optimierung
- Lassen Sie uns den Code verbessern, indem wir eine Funktion für die Lichtsteuerung implementieren.
# Dieser Raspberry Pi Code wurde von newbiely.de entwickelt
# Dieser Raspberry Pi Code wird der Öffentlichkeit ohne jegliche Einschränkung zur Verfügung gestellt.
# Für vollständige Anleitungen und Schaltpläne besuchen Sie bitte:
# https://newbiely.de/tutorials/raspberry-pi/raspberry-pi-traffic-light
import RPi.GPIO as GPIO
import time
# Define GPIO pins
PIN_RED = 7 # The Raspberry Pi GPIO pin connected to the R pin of the traffic light module
PIN_YELLOW = 8 # The Raspberry Pi GPIO pin connected to the Y pin of the traffic light module
PIN_GREEN = 25 # The Raspberry Pi GPIO pin connected to the G pin of the traffic light module
# Define time durations in seconds
RED_TIME = 2 # RED time in seconds
YELLOW_TIME = 1 # YELLOW time in seconds
GREEN_TIME = 2 # GREEN time in seconds
# Define indices for the light states
RED = 0
YELLOW = 1
GREEN = 2
# Create lists for pins and times
pins = [PIN_RED, PIN_YELLOW, PIN_GREEN]
times = [RED_TIME, YELLOW_TIME, GREEN_TIME]
# Set up GPIO
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(PIN_RED, GPIO.OUT)
GPIO.setup(PIN_YELLOW, GPIO.OUT)
GPIO.setup(PIN_GREEN, GPIO.OUT)
def traffic_light_on(light):
for i in range(len(pins)):
if i == light:
GPIO.output(pins[i], GPIO.HIGH) # turn on
else:
GPIO.output(pins[i], GPIO.LOW) # turn off
try:
while True:
# Red light on
traffic_light_on(RED)
time.sleep(times[RED]) # keep red light on during a period of time
# Yellow light on
traffic_light_on(YELLOW)
time.sleep(times[YELLOW]) # keep yellow light on during a period of time
# Green light on
traffic_light_on(GREEN)
time.sleep(times[GREEN]) # keep green light on during a period of time
except KeyboardInterrupt:
# Clean up GPIO on exit
GPIO.cleanup()
- Lassen Sie uns den Code verbessern, indem wir eine for-Schleife verwenden.
# Dieser Raspberry Pi Code wurde von newbiely.de entwickelt
# Dieser Raspberry Pi Code wird der Öffentlichkeit ohne jegliche Einschränkung zur Verfügung gestellt.
# Für vollständige Anleitungen und Schaltpläne besuchen Sie bitte:
# https://newbiely.de/tutorials/raspberry-pi/raspberry-pi-traffic-light
import RPi.GPIO as GPIO
import time
# Define GPIO pins
PIN_RED = 7 # The Raspberry Pi GPIO pin connected to the R pin of the traffic light module
PIN_YELLOW = 8 # The Raspberry Pi GPIO pin connected to the Y pin of the traffic light module
PIN_GREEN = 25 # The Raspberry Pi GPIO pin connected to the G pin of the traffic light module
# Define time durations in seconds
RED_TIME = 2 # RED time in seconds
YELLOW_TIME = 1 # YELLOW time in seconds
GREEN_TIME = 2 # GREEN time in seconds
# Define indices for the light states
RED = 0
YELLOW = 1
GREEN = 2
# Create lists for pins and times
pins = [PIN_RED, PIN_YELLOW, PIN_GREEN]
times = [RED_TIME, YELLOW_TIME, GREEN_TIME]
# Set up GPIO
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(PIN_RED, GPIO.OUT)
GPIO.setup(PIN_YELLOW, GPIO.OUT)
GPIO.setup(PIN_GREEN, GPIO.OUT)
def traffic_light_on(light):
for i in range(len(pins)):
if i == light:
GPIO.output(pins[i], GPIO.HIGH) # turn on
else:
GPIO.output(pins[i], GPIO.LOW) # turn off
try:
while True:
for light in range(RED, GREEN + 1):
traffic_light_on(light)
time.sleep(times[light]) # keep light on during a period of time
except KeyboardInterrupt:
# Clean up GPIO on exit
GPIO.cleanup()
- Lassen Sie uns den Code verbessern, indem wir die millis()-Funktion anstelle von delay() verwenden.
# Dieser Raspberry Pi Code wurde von newbiely.de entwickelt
# Dieser Raspberry Pi Code wird der Öffentlichkeit ohne jegliche Einschränkung zur Verfügung gestellt.
# Für vollständige Anleitungen und Schaltpläne besuchen Sie bitte:
# https://newbiely.de/tutorials/raspberry-pi/raspberry-pi-traffic-light
import RPi.GPIO as GPIO
import time
# Define GPIO pins
PIN_RED = 7 # The Raspberry Pi GPIO pin connected to the R pin of the traffic light module
PIN_YELLOW = 8 # The Raspberry Pi GPIO pin connected to the Y pin of the traffic light module
PIN_GREEN = 25 # The Raspberry Pi GPIO pin connected to the G pin of the traffic light module
# Define time durations in seconds
RED_TIME = 2 # RED time in seconds
YELLOW_TIME = 1 # YELLOW time in seconds
GREEN_TIME = 2 # GREEN time in seconds
# Define indices for the light states
RED = 0
YELLOW = 1
GREEN = 2
# Create lists for pins and times
pins = [PIN_RED, PIN_YELLOW, PIN_GREEN]
times = [RED_TIME, YELLOW_TIME, GREEN_TIME]
# Set up GPIO
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(PIN_RED, GPIO.OUT)
GPIO.setup(PIN_YELLOW, GPIO.OUT)
GPIO.setup(PIN_GREEN, GPIO.OUT)
light = RED # start with RED light
last_time = time.time()
def traffic_light_on(light):
for i in range(len(pins)):
if i == light:
GPIO.output(pins[i], GPIO.HIGH) # turn on
else:
GPIO.output(pins[i], GPIO.LOW) # turn off
try:
while True:
if (time.time() - last_time) > times[light]:
light += 1
if light >= 3:
light = RED # new circle
traffic_light_on(light)
last_time = time.time()
# TO DO: your other code
except KeyboardInterrupt:
# Clean up GPIO on exit
GPIO.cleanup()
Video Tutorial
Wir erwägen die Erstellung von Video-Tutorials. Wenn Sie Video-Tutorials für wichtig halten, abonnieren Sie bitte unseren YouTube-Kanal , um uns zu motivieren, die Videos zu erstellen.