Esercitazione di Sistemi Elettronici – Arduino – impianto semaforico ad 1 via

Questa esercitazione è dedicata ai miei studenti di 3′ (Automazione ed Elettronica Biomedicale) che come compito per le vacanze natalizie dovranno, partendo dall’esempio svolto, realizzare le 4 varianti richieste al fondo di questa lezione.

Introduzione

  • In questo progetto bisognerà realizzare l’impianto semaforico per automobili e modificarlo secondo le specifiche indicate al fondo di questo post
  • vengono utilizzati 3 LED: verde, giallo e rosso per simulare un semaforo reale
  • vengono utilizzati 2 LED : verde e rosso per simulare il semaforo per i pedoni
  • è presente un pulsante di richiesta attraversamento per i pedoni

Lista componenti

  • 1 Breadboard
  • 1 Arduino UNO
  • 3 LED da 5mm (rosso, giallo, verde)
  • 2 LEd da 5mm LED (rosso, verde)
  • 5 resistori da 220 Ohm
  • 1 resistore da 10 kOhm
  • 1 pulsante normalmente aperto
  • jumper

Collegamenti

Sketch

Per la realizzazione di questo progetto non avrete necessità di nessuna libreria da aggiungere all’IDE di Arduino.

L’automazione del semaforo sarà la seguente:

  • Il semaforo per le automobili è sempre verde e la luce pedonale risulta sempre rossa a meno che qualcuno preme il pulsante.
  • Quando viene premuto il pulsante dal pedone:
    • il semaforo auto cambia da giallo e successivamente si spegne il giallo e si accende il rosso;
    • sul semaforo pedonale si spegne il rosso e si accende il verde;
    • le luci del semaforo pedonale rimangono in questo stato per un tempo pari a tempoAttraversamento
    • successivamente il verde del semaforo pedonale lampeggia, terminata la sequenza di lampeggio si spegne e si accende il rosso;
  • il semaforo delle auto passa da rosso a verde

Tutte queste funzioni sono svolte dalla funzione cambiabentoLuci().

/*
   Prof. Maffucci Michele
   Ver.1 - 22.12.21
   Impianto semaforico con attraversamento
   pedonale a richiesta
*/

// pin a cui sono connessi i LED
byte rossoAuto = 13;
byte gialloAuto = 12;
byte verdeAuto = 11;
byte rossoPedone = 10;
byte verdePedone = 9;

// pin a cui è connesso il pulsante di richiesta
byte pulsante = 8;

// tempo massimo di attraversamento del pedone
int tempoAttraversamento = 10000;

// definizione della variabile per l'impostazione
// del cambio stato del semaforo auto
unsigned long tempoCambio;

void setup() {
  // inizializzazione timer
  tempoCambio = millis();

  // inizializzazione dei pin come OUTPUT

  pinMode(rossoAuto, OUTPUT);
  pinMode(gialloAuto, OUTPUT);
  pinMode(verdeAuto, OUTPUT);
  pinMode(rossoPedone, OUTPUT);
  pinMode(verdePedone, OUTPUT);

  // inizializzazione pin come INPUT
  pinMode(pulsante, INPUT);

  // accensione luci verdi
  // all'avvio le auto hanno il verde e i pedoni il rosso
  digitalWrite(verdeAuto, HIGH);
  digitalWrite(rossoPedone, HIGH);
  digitalWrite(rossoAuto, LOW);
  digitalWrite(gialloAuto, LOW);
  digitalWrite(verdePedone, LOW);

  // inizializzazione della Serial Monitor
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // la variabile state viene utilizzata per sapere se il
  // pulsante di attraversamento viene premuto
  int stato = digitalRead(pulsante);

  // lo stato del pulsante viene visualizzato sulla Serial Monitor
  Serial.println(stato);

  // Se viene premuto il pulsante e se sono
  // passati 5 secondi dall'ultima pressione del pulsante

  if (stato == HIGH && (millis() - tempoCambio) > 5000) {
    // chiama la funzione per il cambio luci
    cambioLuci();
  }
}

void cambioLuci() {
  digitalWrite(verdeAuto, LOW);      // il LED verde viene spento
  digitalWrite(gialloAuto, HIGH);    // il LED giallo viene acceso per 2 secondi
  delay(2000);

  digitalWrite(gialloAuto, LOW);    // il LED giallo viene spento
  digitalWrite(rossoAuto, HIGH);    // il LED rosso viene acceso per 5 secondi

  digitalWrite(rossoPedone, LOW);   // il LED rosso del pedone viene spento
  digitalWrite(verdePedone, HIGH);  // il LED verde del pedone viene acceso
  delay(tempoAttraversamento);

  // lampeggio del LED verde dei pedoni
  for (int x = 0; x < 10; x++) {
    digitalWrite(verdePedone, LOW);
    delay(100);
    digitalWrite(verdePedone, HIGH);
    delay(100);
  }
  digitalWrite(verdePedone, LOW);
  digitalWrite(rossoAuto, LOW);
  digitalWrite(rossoPedone, HIGH);
  digitalWrite(verdeAuto, HIGH);

  tempoCambio = millis();
}

Esercizio 1
Aggiungere un sensore ad ultrasuoni che rileva la presenza del pedone in fase di attraversamento, fino a quando viene rilevato il pedone viene mantenuto il verde per il pedone ed il rosso per le auto. E’ presente sempre il pulsante di richiesta attraversamento.

Esercizio 2
Ampliare l’esercizio 1 aggiungendo un display a 7 segmenti utilizzato come conto alla rovescia (da 9 a 0) per i pedoni quando attraversano.

Esercizio 3
Ampliare l’esercizio 1 aggiungendo un buzzer che con un segnale pulsante variabile, indica l’approssimarsi del rosso.

Esercizio 4
Ampliare l’esercizio proposto in questa lezione trasformando l’impianto semaforico da 1 via a 4 vie con rispettivi attraversamenti pedonali sulle 4 strade.

Per coloro che non sono miei studenti, sul mio Patreon nei prossimi giorni verrà proposta:

  • La soluzione a tutti gli esercizi proposti con schemi di collegamento e codice
  • Video di spiegazione
  • Sorgenti STL per la stampa 3D di un semaforo da poter essere inseriti all’interno di un plastico
  • Proposta progettuale per la realizzazione di un kit didattico per lo sviluppo di questa tipologia di esercizi.

Buon Making a tutti.

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