一、课堂目标

• 了解生活中红绿灯的亮灯规则
• 掌握交通信号灯的控制方法

二、知识引入

生活中的交通信号灯

交通信号灯是指挥交通运行的信号灯，一般由红灯、绿灯、黄灯组成。红灯表示禁止通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示。

信号灯有三种状态：亮灯、熄灭、闪烁；变灯顺序为：红→绿→黄→红，红灯直接变绿灯，而绿灯变红灯中间有黄灯过渡。

认识交通信号灯元件

本课程用交通信号灯元件和tm1637数码管来模拟生活中红绿灯：

• 1. 红灯持续亮灯10秒后熄灭，
• 2. 然后绿灯持续亮灯7秒，再闪烁3秒后熄灭
• 3. 最后黄灯亮灯3秒
• 执行步骤1，不断循环……

三、接线图

元件引脚与树莓派GPIO的连接如下表：

元器件	引脚	树莓派GPIO	功能说明
数码管	VCC	5V	电源
	GND	GND	接地
	CLK	GPIO14	时钟信号
	DIO	GPIO15	数据输入输出
交通信号灯	GND	GND	接地
	R	GPIO16	红色
	Y	GPIO20	黄色
	G	GPIO21	绿色

四、交通信号灯的使用

4.1 使用LED对象控制

from gpiozero import LED
from time import sleep

red = LED(16)
amber = LED(20)
green = LED(21)

green.on()  # 绿灯亮起
sleep(1)
green.off()  # 绿灯熄灭
red.on()  # 红灯亮起
sleep(1)
red.off()  # 红灯熄灭
amber.on()  # 黄灯亮起
sleep(1)
amber.off()  # 黄灯熄灭

程序解释：和前面课程LED灯使用一样，三个LED灯分别连接GPIO16、GPIO20、GPIO21，可以继续使用LED对象的on()方法和off()方法控制每个灯的亮起和熄灭。

4.2 使用TrafficLights对象控制

from gpiozero import TrafficLights
from time import sleep

lights = lights = TrafficLights(red=16, amber=20, green=21)

lights.green.on()
sleep(1)
lights.green.off()
lights.red.on()
sleep(1)
lights.red.off()
lights.amber.on()
sleep(1)
lights.amber.off()

程序解释：使用gpiozero的TrafficLights类对红绿灯元件进行封装，设置红黄绿的引脚创建TrafficLights对象后，它的red、amber、green属性分别对应红灯、黄灯、绿灯，调用on()和off()就可以控制对应的灯。

4.3 使用source方式控制

from gpiozero import TrafficLights
from time import sleep
from signal import pause

lights = TrafficLights(red=16, amber=20, green=21)

def traffic_light_sequence():
    yield (0, 0, 1) # green
    sleep(1)
    yield (0, 1, 0) # amber
    sleep(1)
    yield (1, 0, 0) # red
    sleep(1)

lights.source = traffic_light_sequence()

pause()

程序解释：

source与value是gpiozero提供的一种声明式编程范式，用于将一个设备的值输入到另一个设备，例如将按钮的值输入到 LED。

我们也可以使用yield生成器人工提供数值。

如果迭代器是无限的（即无限生成器），则会一直处理元素，直到 source 被更改或设置为 None 为止。

如果迭代器是有限的（例如一个列表），则会在处理完所有元素后终止（将设备值保留在最后一个元素上）

五、综合应用

pip install micro-blue

from micro_blue.gpiozero_lib.tm1637 import TM1637
from micro_blue.gpiozero_lib.traffic_light import TrafficLight

number = TM1637(clk=14, dio=15)
def countdown(color, seconds):
    print(f'{color} light on')
    number.countdown(seconds)
light = TrafficLight(red=16, amber=20, green=21)
light.when_light_change = countdown
light.start(background=False)

程序解释：先创建TM1637数码管对象和TrafficLight交通灯对象，设置交通灯颜色变化的回调，将倒计时时间传给数码管。

六、效果展示

这里没有展示倒计时和交通灯的内部实现，有兴趣的可以公众号给我留言！