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前面我們通過控制LED燈和讀取按鈕狀態，簡單演示了樹莓派如何通過GPIO來與外部世界溝通。今天我們要用樹莓派模擬一個控制交通的紅綠燈，讓大家進一步學習如何通過程序和計算機的I/O來解決實際問題。

今天要做的紅綠燈是簡潔版，我們今后還會講它的進階版（高級版）。簡潔版的紅綠燈有一個開關控制按鈕和紅黃綠三色交通控制燈。當程序啟動時，只有黃燈處于閃爍狀態，提醒來往車輛注意其他路口的車輛，當第一次按下按鈕后，則進入紅綠燈交替開關的狀態，和大家日常在路口看到的類似，再次按下按鈕，則重新恢復到黃燈閃爍狀態。這是大部分路口自動控制紅綠燈的邏輯。（如果大家不明白紅綠燈相關的交規，可以咨詢父母或者上網搜索，這里不說了）。

需要的元器件

本次的紅綠燈需要如下的元器件

開關按鈕一個
跳線若干，元器件連接方式不同，需要的跳線數不同，約6-10個。
發光二極管(LED)三個，如果沒有紅黃綠三色，可以用同色LED，用LED位置表示紅黃綠。
1K歐姆的電阻三個
面包板（可選）
樹莓派GPIO擴展組件（可選）

紅綠燈電路

在前面控制發光二極管時，我們知道發光二極管需要連接一個1K歐姆的電阻來起到限制電流的保護作用。所以電路如下圖。

從電路可以看到，控制按鈕連接了GPIO17，紅色LED連接了GPIO26，黃色LED連接了GPIO5，綠色LED連接了GPIO27。

最終的元器件連接如下圖：

Python控制程序

在我們實際進行電路或程序設計時，一般都會采取循序漸進的方式，先從簡單的設計開始，然后一步一步加入更復雜的邏輯，直到最終實現我們需要的效果。這在電路或程序較復雜時尤其重要。

首先，我們需要確保電路連接都是正確的，有一個簡單的驗證方法，在前面的發光二極管控制一講也提到過，就是在發光二極管連接到GPIO之前，先直接連接GPIO的第一引腳，也就是3.3V的電源，此時LED會亮，則說明連接正確無誤。

其次，我們要確保各器件連接了正確的GPIO引腳，因為有些GPIO引腳緊挨著（如GPIO17,27,22)，如果連接錯了，也是沒法成功控制電路的。按我的電路，先用下面的程序運行一下看，3個LED都應該亮1秒，滅1秒，同時按鈕按下超過1秒，可以看到打印輸出Pressed。

from gpiozero import LED


from time import sleep


red = LED(26)  #紅燈鏈接了GPIO26
yellow= LED(5)   #黃燈鏈接了GPIO5
green = LED(22)  #綠燈連接了GPIO22
control = Button(17) #按鈕連接了GPIO17
while True:
    red.on()
    yellow.on()
    green.on()
    if control.is_pressed:
        print("Pressed")   #保持按鈕按下超過1秒，可以看到打印輸出
    sleep(1)
    #先讓LED亮1秒
    red.off()
    yellow.off()
    green.off()
    sleep(1)
    #再讓LED滅1秒

接下來我們加入更多的邏輯。只讓黃燈閃爍，還是紅綠燈交替控制，需要有一個變量來進行判斷，因為非此即彼，所以可以把這個變量設置為布爾型（True或False)，我們把它命名為kaiguan。代碼先改為如下：

from gpiozero import LED,Button


from time import sleep


kaiguan = False   #控制變量默認設置為False，此時黃燈閃爍


red = LED(26)  #紅燈鏈接了GPIO26
yellow= LED(5)   #黃燈鏈接了GPIO5
green = LED(22)  #綠燈連接了GPIO22
control = Button(17) #按鈕連接了GPIO17
while True:
    if kaiguan == False:   #當kaiguan變量為False時，黃燈閃爍
        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)

運行上面的程序，可以看到黃燈閃爍，按按鈕沒有任何效果，因為else部分的代碼永遠執行不到。

接著我們加入按鈕是否按下的判斷邏輯，代碼改為：

from gpiozero import LED,Button


from time import sleep


kaiguan = False   


red = LED(26)  #紅燈鏈接了GPIO26
yellow= LED(5)   #黃燈鏈接了GPIO5
green = LED(22)  #綠燈連接了GPIO22
control = Button(17) #按鈕連接了GPIO17
while True:
    if kaiguan == False:   #當kaiguan變量為False時，黃燈閃爍
        yellow.on()
        sleep(0.5)
        yellow.off()
        sleep(0.5)
    else:             #當kaiguan變量為True時，和原來邏輯一樣
        red.on()
        yellow.on()
        green.on()

        sleep(1)
        red.off()
        yellow.off()
        green.off()


        sleep(1)
    if control.is_pressed:  #判斷按鈕是否被按下
            print("Pressed")
            kaiguan = bool(1-kaiguan)    #取反。

運行上面的程序，可以看到，一開始只有黃燈閃爍，當我們按下按鈕時（保持按下狀態直到看到Pressed被打印出來），會變成所有燈亮1秒滅1秒，再次按按鈕，又會變成黃燈閃爍，如此反復。

現在看來，我們需要修改else部分的邏輯，使它實現綠燈亮3秒，然后熄滅，同時黃燈亮1秒，然后熄滅，同時紅燈亮，3秒后紅燈熄滅，綠燈亮，如此反復。大家也可以按自己喜好調整紅綠燈的時間。最新的代碼如下：

from gpiozero import LED,Button


from time import sleep


kaiguan = False   


red = LED(26)  #紅燈鏈接了GPIO26
yellow= LED(5)   #黃燈鏈接了GPIO5
green = LED(22)  #綠燈連接了GPIO22
control = Button(17) #按鈕連接了GPIO17
while True:
    if kaiguan == False:   #當kaiguan變量為False時，黃燈閃爍
        yellow.on()
        sleep(0.5)
        yellow.off()
        sleep(0.5)
    else:          #當kaiguan變量為True時
        green.on()   
        sleep(3)    #綠燈亮3秒
        green.off()
        yellow.on()  #黃燈亮1秒
        sleep(1)
        yellow.off()
        red.on()     #紅燈亮3秒 
        sleep(3)
        red.off()
    if control.is_pressed:  ##判斷按鈕是否被按下
            print("Pressed")
            kaiguan = bool(1-kaiguan)