前面已经学习了一些树莓派系统和GPIO的基本知识了，现在可以开始动手做一些简单的东西了。因为一些外设的连接会涉及到一些电路的知识，如果操作不当可能会损坏外设或者是树莓派。所以在哦动手之前最好还是补充点电路相关的知识。我是花了点时间又把初中电路稍微复习了下，然后又乱七八糟看了点模拟电路、数字电路。所以最终应该也没有太多用处。

网上对于树莓派第一个项目基本就是接LED，然后控制。所以我第一个程序也使用LED，只不过想做的稍微复杂一点。结合数码管和蜂鸣器来模拟十字路口的交通信号灯。使用的材料主要有：

3个不同颜色的LED灯
TM1637四位数码管
有源蜂鸣器
若干100欧以上的电阻
面包板和面包板连接线
若干杜邦线

一使用LED

点亮测试

首先实现信号灯中最简单的LED。第一次连接设备，为了安全，先只通电测试，不连接树莓派，点亮LED灯看看。

使用了面包板外接电源板，可以使用USB或9V的DC电源作为输入。有两组供电，按+/- 插在面包板上。 3组LED灯并联。每一组串联的一个100欧的电阻（几十欧也可以，根据外接电压和电流来算一下）。 LED灯实际是一个发光二极管，压降一般在2V-3.5V之间，而电流一般控制在20ma。超过40ma可能会烧毁。这里我使用外接3.3V电压（和GPIO口电压一致）。通电或的效果如下。其中黄色等感觉偏暗，所以吧电阻换成了47欧，还是有点。

然后替换掉外接电源，直接从树莓派接触3.3V和GND2条线，连接到面包板的+/-导线上，LED也能正常发光。

编程控制

电路连接好了之后就可以开始通过代码来编程控制LED的开关了。所以LED灯的正级不直接接入3.3V，而是接入GPIO接口，当接口发出高电平点亮LED，低电平时LED熄灭。

选择GPIO口

只需要控制电平，所以使用任意的GPIO接口都可以。

红灯： GPIO25
蓝灯： GPIO8
绿灯： GPIO7

编写代码

这里我使用RPI.GPIO的python来开发，第一使用，先安装库。

sudo apt install rpi.gpio

安装完成之后就可以开始编码了，我在github上创建了一个仓库，这样就可以方便的把代码管理起来： https://github.com/cclover/RaspberrySample.git

本地把git仓库同步下来:

pi@raspberrypi-cc:~/source $ git clone https://github.com/cclover/RaspberrySample.git
Cloning into 'RaspberrySample'...
remote: Counting objects: 7, done.
remote: Compressing objects: 100% (6/6), done.
remote: Total 7 (delta 1), reused 0 (delta 0), pack-reused 0
Unpacking objects: 100% (7/7), done.

创建相应的目录后就可以开始了，这里创建了一个TrafficLight目录

pi@raspberrypi-cc:~/source  $cd RaspberrySample/ pi@raspberrypi-cc:~/source/RaspberrySample$  ls -l
total 16
-rw-r--r-- 1 pi pi 11349 Aug 18 16:48 LICENSE
-rw-r--r-- 1 pi pi    40 Aug 18 16:48 README.md
pi@raspberrypi-cc:~/source/RaspberrySample  $mkdir TrafficLight pi@raspberrypi-cc:~/source/RaspberrySample$  cd TrafficLight/
pi@raspberrypi-cc:~/source/RaspberrySample/TrafficLight $

代码如下：

#-*- encoding=utf8 -*-

#import RPi.GPIO as GPIO
import sys
import time
import threading
import signal

sys.path.append('./timer.py')
from timer import LoopTimer

#define LED PIN
PIN_LIGHT_RED = 25
PIN_LIGHT_BLUE = 8
PIN_LIGHT_GREEN = 7

#LED Status
LED_STATUS_OFF = 0
LED_STATUS_ON = 1
LED_STATUS_BLINK = 2

#Traffic Light time
TIME_LIGHT_RED = 10
TIME_LIGHT_BLUE = 3
TIME_LIGHT_GREEN = 10
TIME_BLINK_GREEN = 3
TIME_INTERVAL = 1

#light list
light_list = [ PIN_LIGHT_RED, PIN_LIGHT_BLUE, PIN_LIGHT_GREEN ] 

#remain timer
reaminTime = 0



def initLED():
    print "Init LED!!"
    #GPIO.setup(light_list, GPIO.OUT)

def init():
    print "Init Traffic!!"
    #GPIO.setmode(GPIO.BCM)
    initLED()

def destory(signum, frame):
    print "Destory Traffic!!"
    #GPIO.cleanup()
    exit()

def switchLight(light, status):

    if not light in light_list:
        return
    if status == LED_STATUS_OFF:
        print "LIGHT OFF {0}".format(light)
        #GPIO.output(light, GPIO.LOW)
    elif status == LED_STATUS_ON:
        print "LIGHT ON {0}".format(light)
        #GPIO.output(light, GPIO.HIGH)

def blinkLight(light):

    print "blinkLight"
    switchLight(light, LED_STATUS_OFF)
    time.sleep(0.5)
    switchLight(light, LED_STATUS_ON)
    time.sleep(0.5)
    switchLight(light, LED_STATUS_OFF)
    time.sleep(0.5)
    switchLight(light, LED_STATUS_ON)


def redInterval():

    global reaminTime
    reaminTime = reaminTime - 1
    print "Read remain: {0}s".format(reaminTime)

def redTraffic():

    #red timer
    global reaminTime
    reaminTime = TIME_LIGHT_RED
    lightTimer = LoopTimer(TIME_LIGHT_RED, TIME_INTERVAL, redInterval, greenTraffic)
    
    #light red
    switchLight(PIN_LIGHT_GREEN, LED_STATUS_OFF)
    switchLight(PIN_LIGHT_RED, LED_STATUS_ON)
    switchLight(PIN_LIGHT_BLUE, LED_STATUS_OFF)
       
    # start time
    print "Light on red {0}s".format(reaminTime)
    lightTimer.start()



def blueInterval():

    global reaminTime
    reaminTime = reaminTime - 1
    print "Blue remain: {0}s".format(reaminTime)

def blueTraffic():

    #blue timer
    global reaminTime
    reaminTime = TIME_LIGHT_BLUE
    lightTimer = LoopTimer(TIME_LIGHT_BLUE, TIME_INTERVAL, blueInterval, redTraffic)

    #light blue
    switchLight(PIN_LIGHT_GREEN, LED_STATUS_OFF)
    switchLight(PIN_LIGHT_RED, LED_STATUS_OFF)
    switchLight(PIN_LIGHT_BLUE, LED_STATUS_ON)

    # start time
    print "Light on blue {0}s".format(reaminTime)
    lightTimer.start()



def greenInterval():

    global reaminTime
    reaminTime = reaminTime - 1
    print "Green remain: {0}s".format(reaminTime)
    if reaminTime <= TIME_BLINK_GREEN:
        blinkLight(PIN_LIGHT_GREEN)

def greenTraffic():

    #green timer
    global reaminTime
    reaminTime = TIME_LIGHT_GREEN
    lightTimer = LoopTimer(TIME_LIGHT_GREEN, TIME_INTERVAL, greenInterval, blueTraffic)
    
    #light green
    switchLight(PIN_LIGHT_GREEN, LED_STATUS_ON)
    switchLight(PIN_LIGHT_RED, LED_STATUS_OFF)
    switchLight(PIN_LIGHT_BLUE, LED_STATUS_OFF)

    # start time
    print "Light on green {0}s".format(reaminTime)
    lightTimer.start()

def registerExit():
    signal.signal(signal.SIGINT, destory)
    signal.signal(signal.SIGTERM, destory)


#main funciton
init()
registerExit()
print "Start traffic!!"
print "Press 'Ctrl+C' to exit..."
greenTraffic()

整体比较简单，绿灯显示10秒，最后3秒闪烁，然后切换到蓝灯，蓝灯3秒后切换到红灯，红灯显示10秒。 python没用几次还不太熟，花了一下午时间。线也连接的有点问题。

修改一下连线，从树莓派GPIO口的7、8、25引出3根线，直接和对应的LED灯的+ 连接，从GND连接到面包板的 – 级。运行程序，可以按照预想工作了。

二蜂鸣器

一般交通信号绿灯最后3秒闪烁的同时也会有声音提示，所以这里用蜂鸣器模仿一下。这里使用的是有源蜂鸣器，只需要给一个低电平就可以发声。这个外设有3个针脚，VCC、GND和I/O，VCC支持3.3~5V，所以I/O接口接上任意一个GIOP就行了。

选择GPIO口

只需要控制电平，所以使用任意的GPIO接口都可以。

I/O： GPIO24

编写代码

增加蜂鸣相关的代码，并在绿灯闪烁时调用一下

#define buzzer PIN
PIN_BUZZER = 24

def initBuzzer():
    print "Init Buzzer"
    GPIO.setup(PIN_BUZZER, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)

def beepBuzzer(trig):
    print "beepBuzzer"
    GPIO.output(trig,GPIO.LOW) 
    time.sleep(0.3)
    GPIO.output(trig,GPIO.HIGH) 
    time.sleep(0.3)
    GPIO.output(trig,GPIO.LOW) 
    time.sleep(0.3)
    GPIO.output(trig,GPIO.HIGH)

因为蜂鸣器需要3.3V电源和GPIO24，所以在之前连线基础上引出了一根3.3V连接到面包板的+ （左下），蜂鸣器的GND和VCC和面包版的+ / – 相连。 I/O和GPIO24连接。

接通树莓派电源，执行python程序，绿灯闪烁时蜂鸣器可以发出beep、beep的声音了。

三数码管

最后一项就是显示出倒计时时间，这里使用了TM1637的4位数码管。DIO和CLK接口可以选择任意的GPIO接口，这里选择GPIO14和GPIO15

TM1637 Board Pin	Function	Raspberry Pin
GND	Ground	GND
VCC	+5V Power	5V
DIO	Data In	GPIO 14
CLK	Clock	GPIO 15

这里要注意，这个设备使用的是5V的VCC，在使用5V外设的时候要注意GPIO口是INPUT还是OUTPUT，如果是OUTPUT问题不大，如果是INPUT，那么要注意外设产生的电平可能是5V，而树莓派GPIO口能承受的电平是3.3V，所以可能会损坏树莓派，这个时候就需要一个5V-3.3V的电平转换，可以自己用电阻做一个（网上搜索一下就有），也可以直接买一个8路5V-3.3V的电平转换。不做数码管是一个输入设备，所以我们这里不需要。

编写代码

相比前面的LED灯和有源蜂鸣器，这个四位数码管就复杂很多了，不是高低电平就能搞定的。而RPI.GPIO没有直接提供控制TM1637的库，要想让TM1637显示一种办法找他的文档自己撸，另一种就是别人写好的库。对于我们来说一般选择后一种了。google一下还是很多的，有C写的，也有python的。

最早下载的是这个源码，但是这个有问题，缺少方法，不知道那些用这个的人是怎么用的。。。

wget https://raspberrytips.nl/files/tm1637.py

然后找了一个可以用的，这个里面有测试代码，注释掉就好了

wget https://raw.githubusercontent.com/timwaizenegger/raspberrypi-examples/master/actor-led-7segment-4numbers/tm1637.py

在我们之前的代码中增加显示相关的代码：

#define TM1637 pin
PIN_DIO = 14
PIN_CLK = 15

def initDisplay():
    global display
    display = TM1637(PIN_CLK, PIN_DIO, 2)
    display.Clear()

def showTime(sec):
    global display
    display.ShowInt(sec)

另外在退出的时候要清空一下显示的内容

def destory(signum, frame):
    print "Destory Traffic!!"
    global display
    display.cleanup()
    GPIO.cleanup()
    exit()

TM1637需要4根线，为了方便吧风扇拔掉了，这样4个线就可以连在一起了，方便一点。最终效果图如下，可以正确的显示数字了。

最终效果

不知道怎么我这不能播放优酷视频了，那就贴上链接

http://v.youku.com/v_show/id_XMzc4NzUxNDA0NA==.html?spm=a2hzp.8244740.0.0

发现在绿灯倒数3S的时候，1S的时间变长了。看了下代码，应该是time.sleep导致timer时间变长，所以用2个单独的线程来跑一下就好了。

def greenInterval():

    global reaminTime
    reaminTime = reaminTime - 1
    print "Green remain: {0}s".format(reaminTime)
    showTime(reaminTime)
    if reaminTime <= TIME_BLINK_GREEN:
        threading.Thread(target=blinkLight,args=(PIN_LIGHT_GREEN))
        threading.Thread(target=beepBuzzer,args=(PIN_BUZZER))

项目地址：https://github.com/cclover/RaspberrySample/tree/master/TrafficLight

cc's blog

天地定位，山泽通气，雷风相薄，水火不相射，八卦相错。数往者顺，知来者逆，是故《易》逆数也。

树莓派编程（一） — 搭建交通信号灯

一使用LED

点亮测试

编程控制

选择GPIO口

编写代码

二蜂鸣器

选择GPIO口

编写代码

三数码管

编写代码

最终效果

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一 使用LED

点亮测试

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二 蜂鸣器

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三 数码管

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