Ampelschaltung mit dem Raspberry Pi

Transkript

1 Ampelschaltung mit dem Raspberry Pi => wiringpi.h <= Christopher Schwering, Jan Ole Thranow

2 Ablauf des Praktikums Einführung 1. Aufgabe 3. Vorstellung Aufgabenstellung Eigenarbeit Kontrolle/ Vorstellen der Lösung 2. Aufgabe Vorstellung Aufgabenstellung Eigenarbeitung Kontrolle/ Vorstellen der Lösung Besprechung der Problematik

3 Einführung in die Ampelschaltung Ampel (von lateinisch ampulla Ölflasche, spätere übertragene Bedeutung Leuchte ) ist der umgangssprachliche Begriff für einen Signalgeber einer Lichtsignalanlage (LSA) Zur Regelung des Straßenverkehrs und der Fußgängerüberwege

4 Einführung in die Ampelschaltung Benötigte Mittel: x Raspberry Pi x Raspberry Pi Simple Board x Programmierumgebung -> Anstatt farbige LEDs werden normale, jedoch eindeutig zugeordnete LEDs genutzt

5 1. Aufgabe Los geht s...

6 Eine ganz normale Ampel... -> 4 Zustände -> Endlosschleife -> realistische Phasendauer ist zu betrachten

7 Zustandszuordnung Autonomer Automat 4 Lichter -> Rot, Gelb, Grün 4 sinnvolle Ausgangskombinationen => Redundanz = ld(2^3) - ld(4) = 1

8 Logische Gleichungen der Zustände Grün = Z1 Z2 Gelb = Z1 Z2 v Z1 Z2 Rot = Z1 Z2 v Z1 Z2

9 KV Diagramme Grün nicht minimierbar, da nur 1 Primterm Rot = Z2 Gelb = Z1

10 Zustandsüberführung x

11 Zustandsfolgetabelle

12 Aufgabenstellung Zu realisieren ist eine Ampel mit Hilfe des Raspberry Pi und des Simple Boards, welche in einer Endlosschleife mit folgenden Eigenschaften funktioniert: 1. Zuordnung der Pins Pin 0 = Rot Pin 1 = Gelb Pin 2 = Grün 2. Zeiten der Ampelphasen t(z Nr.0) = 6 Sekunden t(z Nr.1) = 2 Sekunden t(z Nr.2) = 6 Sekunden t(z Nr.3) = 1 Sekunde Dabei sind die bestehenden Zustandsfolgetabellen zu beachten

13 Viel Erfolg!

14 Präsentation der Lösung

15 2. Aufgabe Fußgänger gibt s ja auch noch.

16 Weiterführung der 1. Aufgabe Beispiel aus dem Buch: Konstant Grün bis zum Tasterdruck Fußgängerampel tritt in Aktion Fußgängertaster im aktiven Ampelzyklus bereit Fußgängerampel mit 3 LEDs Neue Elemente: -> Grün, Rot, Warten Interaktivere und realitätsnähere Ampel

17 Zustandsfolgediagramm Zustandsfolgediagramm

18 Zustandszuordnung 9 Zustände => ld(9) = 3,17 => 4 Zustandsvariablen Moore Automat, da Inputs keinen direkten Einfluß auf den Ausgang Ausgangsänderung mit Zustandsübergang Ausgang = f(z(t = n))

19 Zustandszuordnung x

20 Logische Gleichungen Grün = Z4 Z3 Z2 Z1 v Z4 Z3 Z2 Z1 Gelb = Z4 Z3 Z2 Z1 v Z4 Z3 Z2 Z1 v Z4 Z3 Z2 Z1 v Z4 Z3 Z2 Z1 Rot = Z4 Z3 Z2 Z1 v Z4 Z3 Z2 Z1 v Z4 Z3 Z2 Z1 v Z4 Z3 Z2 Z1 v Z4 Z3 Z2 Z1 FG-Grün = Z4 Z3 Z2 Z1 FG-Rot = Z4 Z3 Z2 Z1 v Z4 Z3 Z2 Z1 v Z4 Z3 Z2 Z1 v Z4 Z3 Z2 Z1 v Z4 Z3 Z2 Z1 v Z4 Z3 Z2 Z1 v Z4 Z3 Z2 Z1 v Z4 Z3 Z2 Z1 Warten = Z4 Z3 Z2 Z1 v Z4 Z3 Z2 Z1 v Z4 Z3 Z2 Z1 v Z4 Z3 Z2 Z1 => Da besteht Minimierungspotenzial! Da nicht alle Zustände genutzt werden, sind die ungenutzen Don t Care

21 KV Diagramme Grün = Z3 Z2 Z1 v Z3 Z2 Z1 Gelb = Z4 v Z3 Z1 c Z3 Z2 Z1

22 KV Diagramme Rot = Z3 Z1 v Z2 Z1 v Z4 Z2 FG Grün = Z3 Z2 Z1

23 KV Diagramme FG Rot = Z1 v Z2 v Z3 Warten = Z3 Z1 v Z3 Z2

24 x Zustandsfolgetabelle

25 Aufgabenstellung Zu programmieren ist nun eine Erweiterung des bestehenden Ampel Programms aus der 1. Aufgabe. Diese Erweiterung besteht in der Abfrage eines Tasters. Durch den Tasterdruck wird sofort die LED Warten auf HIGH gesetzt und anschließend erst nach Beendigung des aktuell aktiven Ampelzyklus die Fußgängerampel auf Grün gesetzt. Mit dem Setzen der FG Ampel auf Grün ist die Warten LED auf LOW zu setzen. Nachdem die FG Ampel wieder auf Rot steht soll in die normale Ampelfunktion (siehe 1. Aufgabe) übergegangen werden und auf den nächsten Tasterdruck gewartet werden. Die Reihenfolge der Zustandsfolgetabelle ist einzuhalten. Folgende Eigenschaften sind zu beachten: 1. Zuordnung der Pins Pin 0 = Rot Pin 1 = Gelb Pin 2 = Grün Pin 3 = Taster Pin 4 = FG Rot Pin 5 = FG Grün Pin 6 = Warten 2. Zeiten der Ampelphasen t(z Nr.0) = 6 Sekunden t(z Nr.1) = 2 Sekunden t(z Nr.2) = 6 Sekunden t(z Nr.3) = 1 Sekunde t(z Nr.4) = 6 Sekunde t(z Nr.5) = 6 Sekunde t(z Nr.6) = 2 Sekunde t(z Nr.7) = 6 Sekunde t(z Nr.8) = 1 Sekunde

26 Viel Erfolg!

27 Präsentation der Lösung

28 Probleme? Der Taster hat kein Gedächtnis daher muss er im richtigen Moment gedrückt werden damit das Programm es wahrnimmt. Innerhalb der Delay Funktion wird also ein Tasterdruck nicht bemerkt Erhöhung der Abtastrate des Tasterstandes durch aufteilen des großen Delays in kleine Delays

29 Einführung in die Ampelsch Danke für eure Aufmerksamkeit!