概要
目的: キッチンや作業スペースで使えるデジタルタイマー。
機能: タイマー設定、カウントダウン表示、アラーム通知。

アイデアの詳細

ラズパイ4を使ってLCDにタイマーを表示して、タイマーが0になるとブザーで音(チューリップ)が鳴るようにしました！

ポンチ絵

必要なもの
必要なハードウェア
Raspberry Pi 4:

本体（電源供給も必要）
LCDディスプレイ:

ST7032互換のLCDモジュール（接続方法に応じて配線が必要）
ブザー:

パッシブまたはアクティブブザー（PWM制御のために必要）
LED:

赤、黄、緑のLED（それぞれに抵抗を接続）
抵抗:

LED用の抵抗（一般的には220Ωまたは330Ω）
ジャンパーワイヤ:

各コンポーネントをRaspberry Piに接続するためのワイヤ
ブレッドボード（オプション）:

組み立てを行いやすくするためのボード
SDカード:

Raspberry Pi OSをインストールするためのカード（推奨サイズは16GB以上）
電源アダプタ:

Raspberry Pi 4用の公式電源アダプタ
必要なソフトウェア
Raspberry Pi OS:

最新のRaspberry Pi OSをSDカードにインストールする。
Python:

デフォルトでインストールされていますが、最新バージョンを確認しておく。
必要なライブラリ:

RPi.GPIO（GPIO制御用）
lcd_st7032（LCD制御用）

これらのライブラリをインストールするために、ターミナルで以下のコマンドを実行します：

sudo apt update
sudo apt install python3-rpi.gpio
pip install lcd_st7032 # 必要に応じて

LCDの配線:

SDA、SCL、VCC、GNDなどをRaspberry Piの対応するGPIOピンに接続します。具体的な接続は使用するLCDの仕様によります。
ブザーの配線:

ブザーを指定したGPIOピン（例: ピン23）に接続し、GNDにも接続します。
LEDの配線:

各LEDを指定したGPIOピン（例: ピン17, 27, 22）に接続し、それぞれに抵抗を介してGNDに接続します。
コードの実行
コードの準備:

上記のPythonコードをテキストエディタで作成し、ファイル名を例えば timer.py として保存します。
コードの実行:

ターミナルで以下のコマンドを実行して、コードを実行します。

python3 timer.py

その他の設定
GPIOの権限:

GPIOにアクセスするためには、スーパーユーザー権限が必要な場合があります。これには sudo コマンドを使用します。
テスト:

各コンポーネントが正常に動作するか確認するために、個別にテストすることをお勧めします。たとえば、LEDが正しく点灯するか、ブザーが音を鳴らすか確認します。

ソースコード


import RPi.GPIO as GPIO
import lcd_st7032
from datetime import datetime
import time
import sys

# LCDのバックライトの出力設定
bkled = 26
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setwarnings(False)
GPIO.setup(bkled, GPIO.OUT)

# 出力ピン番号をBCMで指定する (ブザーとLED)
pwmpin = 23  # ブザー
LED1 = 17  # 赤のLED  
LED2 = 27  # 黄のLED
LED3 = 22  # 緑のLED

# 音階の周波数指定（チューリップ用）
C4 = 261
D4 = 293
E4 = 329
F4 = 349
G4 = 392
A4 = 440

# GPIO出力設定
GPIO.setup(pwmpin, GPIO.OUT)
GPIO.setup(LED1, GPIO.OUT)
GPIO.setup(LED2, GPIO.OUT)
GPIO.setup(LED3, GPIO.OUT)
pin23 = GPIO.PWM(pwmpin, 10)

# チューリップのフルメロディ
def tulip_full_melody():
    melody = [
        (C4, 0.4), (D4, 0.4), (E4, 0.4), (C4, 0.4),  # 「さいた さいた」
        (E4, 0.4), (F4, 0.4), (G4, 0.8),            # 「チューリップの」
        (E4, 0.4), (F4, 0.4), (G4, 0.4), (E4, 0.4),  # 「花が」
        (C4, 0.4), (D4, 0.4), (E4, 0.8),            # 「ならんだ」
        (G4, 0.4), (A4, 0.4), (G4, 0.4), (F4, 0.4),  # 「ならんだ ならんだ」
        (E4, 0.4), (F4, 0.4), (E4, 0.4), (D4, 0.4),  # 「あか しろ きいろ」
        (C4, 0.4), (D4, 0.4), (E4, 0.4), (F4, 0.4),  # 「どのはな みても」
        (E4, 0.8), (C4, 0.8),                       # 「きれいだな」
    ]

    for note, duration in melody:
        pin23.ChangeFrequency(note)
        GPIO.output(LED1, True)
        GPIO.output(LED2, True)
        GPIO.output(LED3, True)
        pin23.start(50)
        time.sleep(duration)
        pin23.stop()
        GPIO.output(LED1, False)
        GPIO.output(LED2, False)
        GPIO.output(LED3, False)
        time.sleep(0.1)  # 音の切れ目

def LEDcheck():
    GPIO.output(LED1, True)
    GPIO.output(LED2, True)
    GPIO.output(LED3, True)
    time.sleep(1)
    GPIO.output(LED1, False)
    GPIO.output(LED2, False)
    GPIO.output(LED3, False)

# タイマー終了時の動作
def end_of_timer():
    print("Timer End! Playing tulip melody and flashing all LEDs.")
    
    # チューリップメロディとLED点滅を実行
    tulip_full_melody()

def start_timer(duration):
    try:
        lcd = lcd_st7032.ST7032()
        for remaining in range(duration, -1, -1):
            # LCDのバックライトをONにしてタイマーを表示
            GPIO.output(bkled, True)
            mins, secs = divmod(remaining, 60)
            timer_format = '{:02d}:{:02d}'.format(mins, secs)

            # 時間をLCDに表示
            lcd.setCursor(0, 0)
            lcd.write("Timer")
            lcd.setCursor(1, 0)
            lcd.write(timer_format)
            
            time.sleep(1)
            lcd.clear()
        
        # タイマー終了時にチューリップメロディとLED点滅を動作させる
        lcd.setCursor(0, 0)
        lcd.write("Time's up!")
        GPIO.output(bkled, False)
        end_of_timer()
        time.sleep(5)  # 5秒間「Time's up!」を表示
        lcd.clear()

    except KeyboardInterrupt:
        # プログラム中断時にLCDをクリアし、メッセージを表示
        lcd.clear()
        lcd.write("Stopped!")
        GPIO.output(bkled, False)

if __name__ == "__main__":
    # タイマー時間を秒単位で設定（例: 1分は60秒）
    duration = 60  # 1分
    start_timer(duration)
    GPIO.cleanup()

参考文献

https://deviceplus.jp/raspberrypi/raspberrypi_entry_019/

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