ラズパイ4で歩行者用信号（押ボタン式）を作る

目的

歩行者用信号を作ることで、

• LEDの光らせ方
• ボタンの入力の受け取り方

を学習します。

注意

　製作にはこのキットに含まれている、T型GPIO拡張ボード、40ピンケーブルを使用しています。LEDやケーブルなども、このキットに含まれているものです。
　回路に関しての知識が未熟なため、配線が最適でないかもしれません。壊れても責任はおいかねます。

使用するもの

• 2 * LED
• 2 * Resistor(220R)
• 1 * Resistor(10KR)
• 1 * Button

目次

1. LEDを光らせる
2. ボタンの入力を受け取る
3. 歩行者用信号を作る
4. 総括
5. 参考

補足

　実行する際は、コードをファイルに書いて、次のように実行します。

$ sudo python3 ファイル名.py

1. LEDを光らせる

　GPIO17と18を、赤と緑のLEDに接続します。このとき、LEDのピンの短い方（カソード）であることに気をつけます。長い方（アノード）には、Resistor(220R)を接続します。

　接続できたら次のコードで、LEDを点滅させます。

import RPi.GPIO as GPIO
import time

# 番号をわりあてる
LedPin = 17
GreenPin = 18

def setup():
   # モードを出力にして、初期値をHIGHにする
   GPIO.setmode(GPIO.BCM)
   GPIO.setup(LedPin, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)
   GPIO.setup(GreenPin, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)

def main():
   while True: # 1秒間隔で光る
   	# 光る
   	print("光る")
   	GPIO.output(LedPin, GPIO.LOW)
   	GPIO.output(GreenPin, GPIO.LOW)
   	time.sleep(0.2)
   	# 消える
   	print("消える")
   	GPIO.output(LedPin, GPIO.HIGH)
   	GPIO.output(GreenPin, GPIO.HIGH)
   	time.sleep(1.0) # 1秒待つ
   	
def destroy():
   # 終了時にLEDを消す
   GPIO.output(LedPin, GPIO.HIGH)
   GPIO.output(GreenPin, GPIO.HIGH)
   GPIO.cleanup()

if __name__ == "__main__":
   setup()
   try:
   	main()
   except KeyboardInterrupt:
   	destroy()

　setup()の後に、main()が実行されます。main()では、１秒間隔で光らせています。ctrl + Cで停止すると、destroy()が実行されます。destroy()では、光を消した後、使用したピンの記録を消しています。

2. ボタンの入力を受け取る

　GPIO27をButtonに接続します。さらに、ButtonにはResistor(10KR)とGNDも接続します。

　接続できたら次のコードで、Buttonを押したときにメッセージを表示させます。

import RPi.GPIO as GPIO
import time

# 番号をわりあてる
ButtonPin = 27

def setup():
   GPIO.setmode(GPIO.BCM)
   GPIO.setup(ButtonPin, GPIO.IN)

def push(ev=None):
   print("押された")

def main():
   GPIO.add_event_detect(ButtonPin, GPIO.FALLING, callback=push)
   while True:
   	time.sleep(1)
   	
def destroy():
   GPIO.cleanup()

if __name__ == "__main__":
   setup()
   try:
   	main()
   except KeyboardInterrupt:
   	destroy()

　ボタンが押されると、push()が呼び出されます。pushではコメントを表示するため、ボタンを押すたびに、「押された」と表示されます。
　実行した時にFailed to add edge detectionというエラーが出るかもしれません。その時は、次のコマンドを入力します。

$ sudo apt remove python3-rpi.gpio
$ sudo apt update
$ sudo apt install python3-rpi-lgpio

3. 歩行者用信号を作る

　先ほど学んだことを応用して、歩行者用信号を作ります。仕様は次のように定義します。

1. 起動時は、赤が光って、緑が消えている
2. ボタンが押されると以下の内容が実行される
   • 赤が消えて、緑が光る
   • 緑が点滅する
   • 緑が消えて、赤が光る

　先ほど作成した回路（LEDとButton）をそのまま使用します。次のコードで、歩行者用信号が動きます。

import RPi.GPIO as GPIO
import time

LedPin = 17
GreenPin = 18
ButtonPin = 27

def setup():
   GPIO.setmode(GPIO.BCM)
   GPIO.setup(LedPin, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)
   GPIO.setup(GreenPin, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)
   GPIO.setup(ButtonPin, GPIO.IN)

def changeGreen(ev=None):
   print("ボタンが押されました")
   time.sleep(2.0)
   # 赤が消えて、緑が光る
   GPIO.output(LedPin, GPIO.HIGH)
   GPIO.output(GreenPin, GPIO.LOW)
   time.sleep(2.0)
   # 緑が点滅する
   for i in range(0,5):
   	GPIO.output(GreenPin, GPIO.LOW)
   	time.sleep(0.2)
   	GPIO.output(GreenPin, GPIO.HIGH)
   	time.sleep(0.2)
   # 緑が消えて、赤が光る
   GPIO.output(GreenPin, GPIO.HIGH)
   GPIO.output(LedPin, GPIO.LOW)

def main():
   GPIO.output(LedPin, GPIO.LOW) # 最初は赤を光らせる
   GPIO.add_event_detect(ButtonPin, GPIO.FALLING, callback=changeGreen)
   while True:
   	time.sleep(1)
   	
def destroy():
   GPIO.output(LedPin, GPIO.HIGH)
   GPIO.output(GreenPin, GPIO.HIGH)
   GPIO.cleanup()
   
   
if __name__ == "__main__":
   setup()
   try:
   	main()
   except KeyboardInterrupt:
   	destroy()

　起動時は赤が光っています。ボタンが押されると、changeGreen()が呼び出されます。changeGreen()では、緑だけを光らせた後5回点滅させて、再び、赤だけ光らせます。

4. 総括

　今回は、LEDの光らせ方と、ボタンの入力について学びました。回路を使うプログラミングは、Webと全く異なります。

5. 参考

　勉強には、キットについていた、オンラインドキュメントを使いました。キットに含まれるものを使って、開発ができます。電子工作の初心者である筆者には、非常に参考になりました。