用树莓派控制交通红绿灯(简洁版)
前面我们通过控制led灯和读取按钮状态，简单演示了树莓派如何通过gpio来与外部世界沟通。今天我们要用树莓派模拟一个控制交通的红绿灯，让大家进一步学习如何通过程序和计算机的i/o来解决实际问题。
今天要做的红绿灯是简洁版，我们今后还会讲它的进阶版（高级版）。简洁版的红绿灯有一个开关控制按钮和红黄绿三色交通控制灯。当程序启动时，只有黄灯处于闪烁状态，提醒来往车辆注意其他路口的车辆，当第一次按下按钮后，则进入红绿灯交替开关的状态，和大家日常在路口看到的类似，再次按下按钮，则重新恢复到黄灯闪烁状态。这是大部分路口自动控制红绿灯的逻辑。（如果大家不明白红绿灯相关的交规，可以咨询父母或者上网搜索，这里不说了）。
需要的元器件
本次的红绿灯需要如下的元器件
开关按钮一个跳线若干，元器件连接方式不同，需要的跳线数不同，约6-10个。发光二极管(led)三个，如果没有红黄绿三色，可以用同色led，用led位置表示红黄绿。1k欧姆的电阻三个面包板（可选）树莓派gpio扩展组件（可选）红绿灯电路
在前面控制发光二极管时，我们知道发光二极管需要连接一个1k欧姆的电阻来起到限制电流的保护作用。所以电路如下图。
从电路可以看到，控制按钮连接了gpio17，红色led连接了gpio26，黄色led连接了gpio5，绿色led连接了gpio27。
最终的元器件连接如下图：
python控制程序
在我们实际进行电路或程序设计时，一般都会采取循序渐进的方式，先从简单的设计开始，然后一步一步加入更复杂的逻辑，直到最终实现我们需要的效果。这在电路或程序较复杂时尤其重要。
首先，我们需要确保电路连接都是正确的，有一个简单的验证方法，在前面的发光二极管控制一讲也提到过，就是在发光二极管连接到gpio之前，先直接连接gpio的第一引脚，也就是3.3v的电源，此时led会亮，则说明连接正确无误。
其次，我们要确保各器件连接了正确的gpio引脚，因为有些gpio引脚紧挨着（如gpio17,27,22)，如果连接错了，也是没法成功控制电路的。按我的电路，先用下面的程序运行一下看，3个led都应该亮1秒，灭1秒，同时按钮按下超过1秒，可以看到打印输出pressed。
from gpiozero import ledfrom time import sleepred = led(26) #红灯链接了gpio26yellow= led(5) #黄灯链接了gpio5green = led(22) #绿灯连接了gpio22control = button(17) #按钮连接了gpio17while true: red.on() yellow.on() green.on() if control.is_pressed: print(pressed) #保持按钮按下超过1秒，可以看到打印输出 sleep(1) #先让led亮1秒 red.off() yellow.off() green.off() sleep(1) #再让led灭1秒接下来我们加入更多的逻辑。只让黄灯闪烁，还是红绿灯交替控制，需要有一个变量来进行判断，因为非此即彼，所以可以把这个变量设置为布尔型（true或false)，我们把它命名为kaiguan。代码先改为如下：
from gpiozero import led,buttonfrom time import sleepkaiguan = false #控制变量默认设置为false，此时黄灯闪烁red = led(26) #红灯链接了gpio26yellow= led(5) #黄灯链接了gpio5green = led(22) #绿灯连接了gpio22control = button(17) #按钮连接了gpio17while true: if kaiguan == false: #当kaiguan变量为false时，黄灯闪烁 yellow.on() sleep(0.5) yellow.off() sleep(0.5) else: red.on() yellow.on() green.on() if control.is_pressed: print(pressed) sleep(1) red.off() yellow.off() green.off() sleep(1)运行上面的程序，可以看到黄灯闪烁，按按钮没有任何效果，因为else部分的代码永远执行不到。
接着我们加入按钮是否按下的判断逻辑，代码改为：
from gpiozero import led,buttonfrom time import sleepkaiguan = false red = led(26) #红灯链接了gpio26yellow= led(5) #黄灯链接了gpio5green = led(22) #绿灯连接了gpio22control = button(17) #按钮连接了gpio17while true: if kaiguan == false: #当kaiguan变量为false时，黄灯闪烁 yellow.on() sleep(0.5) yellow.off() sleep(0.5) else: #当kaiguan变量为true时，和原来逻辑一样 red.on() yellow.on() green.on() sleep(1) red.off() yellow.off() green.off() sleep(1) if control.is_pressed: #判断按钮是否被按下 print(pressed) kaiguan = bool(1-kaiguan) #取反。运行上面的程序，可以看到，一开始只有黄灯闪烁，当我们按下按钮时（保持按下状态直到看到pressed被打印出来），会变成所有灯亮1秒灭1秒，再次按按钮，又会变成黄灯闪烁，如此反复。
现在看来，我们需要修改else部分的逻辑，使它实现绿灯亮3秒，然后熄灭，同时黄灯亮1秒，然后熄灭，同时红灯亮，3秒后红灯熄灭，绿灯亮，如此反复。大家也可以按自己喜好调整红绿灯的时间。最新的代码如下：
from gpiozero import led,buttonfrom time import sleepkaiguan = false red = led(26) #红灯链接了gpio26yellow= led(5) #黄灯链接了gpio5green = led(22) #绿灯连接了gpio22control = button(17) #按钮连接了gpio17while true: if kaiguan == false: #当kaiguan变量为false时，黄灯闪烁 yellow.on() sleep(0.5) yellow.off() sleep(0.5) else: #当kaiguan变量为true时 green.on() sleep(3) #绿灯亮3秒 green.off() yellow.on() #黄灯亮1秒 sleep(1) yellow.off() red.on() #红灯亮3秒 sleep(3) red.off() if control.is_pressed: ##判断按钮是否被按下 print(pressed) kaiguan = bool(1-kaiguan)上面代码中 bool(1-kaiguan)可以实现取反的效果，也就是当kaiguan现在是true时，运算后会被改为false，如果kaiguan现在是false，则会被改为true。
运行上面的代码基本可以实现我们需要的逻辑，但是存在以下不足：
按钮不是按下后就会触发改变，而是需要多按一会，尤其是在红绿灯交替亮灭时，需要多按一会，直到屏幕输出pressed后才会变化为黄灯闪烁。这是因为在红绿灯交替亮灭时，约7秒的时间没有检测按钮是否按下，只有这7秒的程序执行完毕后才能进入按钮检测部分的代码，可以在红灯亮了后再按，会减少按下的时间。
大家可以看看我的红绿灯电路运行起来的样子。
如何才能让按钮更灵敏，同时加入更高级的控制逻辑呢？下一次我们将在红绿灯高阶版进行介绍。
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需要的元器件
本次的红绿灯需要如下的元器件
开关按钮一个跳线若干，元器件连接方式不同，需要的跳线数不同，约6-10个。发光二极管(led)三个，如果没有红黄绿三色，可以用同色led，用led位置表示红黄绿。1k欧姆的电阻三个面包板（可选）树莓派gpio扩展组件（可选）红绿灯电路
在前面控制发光二极管时，我们知道发光二极管需要连接一个1k欧姆的电阻来起到限制电流的保护作用。所以电路如下图。
从电路可以看到，控制按钮连接了gpio17，红色led连接了gpio26，黄色led连接了gpio5，绿色led连接了gpio27。
最终的元器件连接如下图：
python控制程序
在我们实际进行电路或程序设计时，一般都会采取循序渐进的方式，先从简单的设计开始，然后一步一步加入更复杂的逻辑，直到最终实现我们需要的效果。这在电路或程序较复杂时尤其重要。
首先，我们需要确保电路连接都是正确的，有一个简单的验证方法，在前面的发光二极管控制一讲也提到过，就是在发光二极管连接到gpio之前，先直接连接gpio的第一引脚，也就是3.3v的电源，此时led会亮，则说明连接正确无误。
其次，我们要确保各器件连接了正确的gpio引脚，因为有些gpio引脚紧挨着（如gpio17,27,22)，如果连接错了，也是没法成功控制电路的。按我的电路，先用下面的程序运行一下看，3个led都应该亮1秒，灭1秒，同时按钮按下超过1秒，可以看到打印输出pressed。
from gpiozero import ledfrom time import sleepred = led(26) #红灯链接了gpio26yellow= led(5) #黄灯链接了gpio5green = led(22) #绿灯连接了gpio22control = button(17) #按钮连接了gpio17while true: red.on() yellow.on() green.on() if control.is_pressed: print(pressed) #保持按钮按下超过1秒，可以看到打印输出 sleep(1) #先让led亮1秒 red.off() yellow.off() green.off() sleep(1) #再让led灭1秒接下来我们加入更多的逻辑。只让黄灯闪烁，还是红绿灯交替控制，需要有一个变量来进行判断，因为非此即彼，所以可以把这个变量设置为布尔型（true或false)，我们把它命名为kaiguan。代码先改为如下：
from gpiozero import led,buttonfrom time import sleepkaiguan = false #控制变量默认设置为false，此时黄灯闪烁red = led(26) #红灯链接了gpio26yellow= led(5) #黄灯链接了gpio5green = led(22) #绿灯连接了gpio22control = button(17) #按钮连接了gpio17while true: if kaiguan == false: #当kaiguan变量为false时，黄灯闪烁 yellow.on() sleep(0.5) yellow.off() sleep(0.5) else: red.on() yellow.on() green.on() if control.is_pressed: print(pressed) sleep(1) red.off() yellow.off() green.off() sleep(1)运行上面的程序，可以看到黄灯闪烁，按按钮没有任何效果，因为else部分的代码永远执行不到。
接着我们加入按钮是否按下的判断逻辑，代码改为：
from gpiozero import led,buttonfrom time import sleepkaiguan = false red = led(26) #红灯链接了gpio26yellow= led(5) #黄灯链接了gpio5green = led(22) #绿灯连接了gpio22control = button(17) #按钮连接了gpio17while true: if kaiguan == false: #当kaiguan变量为false时，黄灯闪烁 yellow.on() sleep(0.5) yellow.off() sleep(0.5) else: #当kaiguan变量为true时，和原来逻辑一样 red.on() yellow.on() green.on() sleep(1) red.off() yellow.off() green.off() sleep(1) if control.is_pressed: #判断按钮是否被按下 print(pressed) kaiguan = bool(1-kaiguan) #取反。运行上面的程序，可以看到，一开始只有黄灯闪烁，当我们按下按钮时（保持按下状态直到看到pressed被打印出来），会变成所有灯亮1秒灭1秒，再次按按钮，又会变成黄灯闪烁，如此反复。
现在看来，我们需要修改else部分的逻辑，使它实现绿灯亮3秒，然后熄灭，同时黄灯亮1秒，然后熄灭，同时红灯亮，3秒后红灯熄灭，绿灯亮，如此反复。大家也可以按自己喜好调整红绿灯的时间。最新的代码如下：
from gpiozero import led,buttonfrom time import sleepkaiguan = false red = led(26) #红灯链接了gpio26yellow= led(5) #黄灯链接了gpio5green = led(22) #绿灯连接了gpio22control = button(17) #按钮连接了gpio17while true: if kaiguan == false: #当kaiguan变量为false时，黄灯闪烁 yellow.on() sleep(0.5) yellow.off() sleep(0.5) else: #当kaiguan变量为true时 green.on() sleep(3) #绿灯亮3秒 green.off() yellow.on() #黄灯亮1秒 sleep(1) yellow.off() red.on() #红灯亮3秒 sleep(3) red.off() if control.is_pressed: ##判断按钮是否被按下 print(pressed) kaiguan = bool(1-kaiguan)上面代码中 bool(1-kaiguan)可以实现取反的效果，也就是当kaiguan现在是true时，运算后会被改为false，如果kaiguan现在是false，则会被改为true。
运行上面的代码基本可以实现我们需要的逻辑，但是存在以下不足：
按钮不是按下后就会触发改变，而是需要多按一会，尤其是在红绿灯交替亮灭时，需要多按一会，直到屏幕输出pressed后才会变化为黄灯闪烁。这是因为在红绿灯交替亮灭时，约7秒的时间没有检测按钮是否按下，只有这7秒的程序执行完毕后才能进入按钮检测部分的代码，可以在红灯亮了后再按，会减少按下的时间。
大家可以看看我的红绿灯电路运行起来的样子。
如何才能让按钮更灵敏，同时加入更高级的控制逻辑呢？下一次我们将在红绿灯高阶版进行介绍。
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