项目二——制作交通灯控制器的总结报告

1.项目介绍：仿真马路上的交通灯的工作状态切换，利用ws2812b的12个串联的RGB灯进行红，黄，绿三种颜色的切换。此交通灯是以行人视角所设计的，程序会轮流切换三个灯的工作状态，在无行人想要通过时，按照绿灯（10s）→黄灯（2s）→红灯（10s）→黄灯（2s）的周期进行循环，并且oled屏幕上会显示太空小人，当绿→黄时，小太空人前进，当红→黄时，太空小人停止前进。如果有行人想要通过马路时，可以按下k1或者k2按钮获得优先通过权。行人按下按钮后，在下一个循环的绿灯亮起时，会鸣笛循环10次，鸣笛时间即为所延长提供给行人的通过时间。

2.设计思路：按照社会上普遍的交通信号灯的时长，设计为绿灯（10s）→黄灯（2s）→红灯（10s）→黄灯（2s）为一周期的循环。并且引入按键，使有行人通过时，获得优先使用权，延长行人通过时间，确保其安全，并且通过鸣笛提示的方式，令患有缺陷或视觉障碍的人也获得可以通过的信号。

下图为RP2040 PICO的PINOUT示意图：

3.编写主函数之前的准备工作：

1）首先，引入主函数中所运用到的oled模块，以及它运行时所依赖的module

import ws2812b
import utime, time
import _thread
from machine import SPI, Pin
from ssd1306 import SSD1306_SPI
import framebuf

2）从board中引入PIN 引脚

from board import pin_cfg
import gc

3）从button中引入K1，K2按键，来实现led灯的控制

from button import k1
from button import k2

4）create PWM object from a pin

pwm = PWM(Pin(pin_cfg.buzzer))

5）引入蜂鸣函数

def pitch(frequency, duration=0):
    pwm.freq(frequency)
    pwm.duty_u16(3000)
    time.sleep_ms(duration)

6）进行SPI的初始化

spi = SPI(1, 100000, mosi=Pin(pin_cfg.spi1_mosi), sck=Pin(pin_cfg.spi1_sck))
oled = SSD1306_SPI(128, 64, spi, Pin(pin_cfg.spi1_dc),Pin(pin_cfg.spi1_rstn), Pin(pin_cfg.spi1_cs))

此处意为开一个多线程函数，-thread意味多线程同时进行，本次项目的the-seconf-loop为oled屏幕上随着交通等的变化而进行前进或停止的小太空人。

_thread.start_new_thread(the_second_loop, ())

7）对RGB灯三种颜色进行赋值定义，主函数中用“green red yellow”来表示颜色的切换。

green = "#00ff00"
red = "#ff0000"
yellow = "#fff00"

4.本次项目所运用到的硬件介绍：

板卡的硬件由：

2个按键输入

4个单色LED

12个WS2812B RGB三色灯

1个姿态传感器

1个128*64 OLED显示屏

1个蜂鸣器

1个可调电位计（用于电压表）

1路音频信号输入（用于示波器）

8位R-2R电阻网络构成的DAC（用于DDS信号发生器）

组成

5.实现的功能及图片展示：此交通灯是以行人视角所设计的，程序会轮流切换三个灯的工作状态，在无行人想要通过时，按照绿灯（10s）→黄灯（2s）→红灯（10s）→黄灯（2s）的周期进行循环，并且oled屏幕上会显示太空小人，当绿→黄时，小太空人前进，当红→黄时，太空小人停止前进。如果有行人想要通过马路时，可以按下k1或者k2按钮获得优先通过权。行人按下按钮后，在下一个循环的绿灯亮起时，会鸣笛循环10次，鸣笛时间即为所延长提供给行人的通过时间。

6.流程图

7.主要代码片段及说明：

1）该函数表示的是多线程函数中的太空人前进代码，定义state=1时，前进。state=0时静止不动

def the_second_loop():
    global state
    x = -64
    fb = [framebuf.FrameBuffer(frames[fr], 64, 64, framebuf.MONO_HLSB)
          for fr in range(0, 48)]
    while True:
        for fr in range(0, 48):
            if state == 0: continue
            oled.blit(fb[fr], x, 0)
            gc.collect()
            utime.sleep_ms(40)
            if x < 128:
                x = x + 1
            else:
                x = -64
            print(x)
            oled.show()

2）if函数，“True”表示按键按下，当K1或者K2有任意一个按键按下时即可启动该if下的语句。

ws2812b上的绿灯即全部亮为绿色。

if k1.value()==True or k2.value()==True:
        ws2812b.on_all(green)
        state = 1
        print("+5 start")

3）按键 按下后会在电脑端打印“+5 start”语句，以此标记开始鸣笛，当鸣笛结束时，在电脑端打印“+5 end”语句表示鸣笛结束。

 print("+5 end")
        pwm.deinit()#意为在pin上关闭pwm
    

4）下面程序就是交通灯信号的循环，红 黄 绿依次亮起，其中还运用到了延迟函数，以此来控制延长灯亮起来的时间。

   ws2812b.on_all(green)
    state = 1
    time.sleep(10)
    ws2812b.on_all(yellow)
    time.sleep(3)
    state = 0
    ws2812b.on_all(red)
    time.sleep(10)
    ws2812b.on_all(yellow)
    time.sleep(3)

7.难题及解决方法：首先，我本来想运用以下oled输出文字函数，令其搭配着太空人的运动分别输出“You can go”或者”Pleas

e wait for a second“的字母，来提示行人，但是在运行时，在程序编写全部正确的情况下，oled屏幕上显示的却是”*******************“一串错误的提示，因是在端口输出时出现冲突与矛盾，使信号处理错乱。因此我选择去除掉文字提示编码，保留太空人图案进行行人的提示。

                oled.fill(0)
                oled.show()
                #sleep(1)
                oled.text("HELLO www.eetree.cn",i,j)
                oled.show()
                sleep_ms(50)

8.未来的计划或建议：我希望再改进一下在交通灯即将交换颜色时，可以有更加直观，方便观察到的提示，比如在12个RGB上也增添呼吸灯的设定，或可以实现从1箭头12号序列灯的，红 黄 绿以此循环点亮与熄灭，都是很好的提示行人通过的方式，但是因本人能力有限，未能实现在此相关程序的编写，希望在下次，对此项目进行更加细致的优化。希望此类可以让行人获得延长通过时间的交通灯可以在，行人颇多的上下班路口或学生放学的路口，进行投入使用，可进一步测验，丰富结论，进行交通灯的优化。

9.实物展示

ws2812b显示绿灯，oled屏幕小人通行

ws2812b显示黄灯，oled屏幕小人通行 警示行人即将红灯

ws2812b显示红灯，oled屏幕小人停止