===== Эксперимент 27. Электронная игральная кость =====

Проведем более сложный эксперимент. Создадим действующее и полезное устройство − электронную игральную кость. Она может быть очень полезной при игре в различные настольные игры. По нажатию на кнопку устройство будет генерировать случайное число в промежутке от 1 до 6 и показывать его на 7и сегментном индикаторе. 

==== Схема эксперимента ====
Оставим собранную ранее схему без изменений.
{{ :products:esp-iot:exp11_sch.png?nolink |}}
//Рисунок 1. Электрическая принципиальная схема эксперимента//

<WRAP center round alert 60%>
Токоограничительные резисторы обязательны!
</WRAP>

{{ :products:esp-iot:exp11_mont.png?direct&600 |}}
//Рисунок 2. Монтажная схема эксперимента//

==== Программный код эксперимента ====

<file python Exp28.py[enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="1"]>
from machine import Pin
import time
import random
_init()
 
button = Pin(0, Pin.IN)
state_old = 1
 
segments = [14, 13, 4, 5, 12, 16, 15] # ABCDEFG
 
for s in segments:
    led = Pin(s, Pin.OUT).off()
 
digits = [
    [1, 1, 1, 1, 1, 1, 0], # 0
    [0, 1, 1, 0, 0, 0, 0], # 1
    [1, 1, 0, 1, 1, 0, 1], # 2
    [1, 1, 1, 1, 0, 0, 1], # 3
    [0, 1, 1, 0, 0, 1, 1], # 4
    [1, 0, 1, 1, 0, 1, 1], # 5
    [1, 0, 1, 1, 1, 1, 1], # 6
    [1, 1, 1, 0, 0, 0, 0], # 7
    [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1], # 8
    [1, 1, 1, 1, 0, 1, 1], # 9
]

def bit_summ(data):
    count = 0
    while data:
        count += data & 1
        data >>= 1
    return count

def draw_digit(digit):
    for el in enumerate(digits[digit]):
        if (el[1]):
            Pin(segments[el[0]]).on()
        else:
            Pin(segments[el[0]]).off()
 

while True:
    new_state = button.value()
    if new_state == 0 and state_old == 1:
        rand_bits = random.getrandbits(5)
        rand_digit = bit_summ(rand_bits)
        rand_digit+=1
        draw_digit(rand_digit)
    state_old = new_state
</file>

Импортируем библиотеку для работы со случайными числами
<code python [enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="3"]>
import random
</code>

Объявляем переменные и настраиваем кнопку.
<code python [enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="6"]>
button = Pin(0, Pin.IN)
state_old = 1
</code>

В переменной ''state_old'' будем хранить прошлое состояние кнопки. 

Рассмотрим основной цикл программы:
<code python [enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="42"]>
while True:
    new_state = button.value()
    if new_state == 0 and state_old == 1:
        rand_bits = random.getrandbits(5)
        rand_digit = bit_summ(rand_bits)
        rand_digit+=1
        draw_digit(rand_digit)
    state_old = new_state
</code>

В бесконечном цикле программа ждет нажатия на кнопку ''А'', сравнивая ее текущее состояние с логическим нулем, а предыдущее с логической единицей. Если это состояние обнаружено, то генерируем число, состоящее из 5 случайных битов:
<code python [enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="45"]>
        rand_bits = random.getrandbits(5)
</code>

После выполнения этой строки в переменной ''rand_bits'' окажется число длинной 5 бит. Каждый бит может быть либо 0 либо 1. Минимальное число 0b00000 максимальное 0b11111, что в десятичной системе счисления от 0 до 31. Но нам для игральной кости нужно получить числа от 1 до 5. Чтобы получить число в нужном интервале проще всего сложить все биты между собой по отдельности. То есть найти сумму бит. Например в числе 0b10010 два единичных бита, значит сумма бит равна 2, а в числе 0b11101 сумма бит равна 4.

Чтобы просуммировать биты напишем функцию ''bit_summ'':
<code python [enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="27"]>
def bit_summ(data):
    count = 0
    while data:
        count += data & 1
        data >>= 1
    return count
</code>

Функция принимает в качестве параметра число и возвращает сумму его бит. Но, как мы помним, мы генерируем 5 бит. Их сумма будет от 0 до 5, а нам нужно число от 1 до 6. Поэтому просто добавляем 1 к полученной сумме, чтобы получить число в требуемом интервале.

<code python [enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="46"]>
        rand_digit = bit_summ(rand_bits)
        rand_digit+=1
</code>

Полученное число выводим на индикатор с помощью функции ''draw_digit''.
<code python [enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="48"]>
        draw_digit(rand_digit)
</code>
Данная функция полностью скопирована из предыдущего эксперимента без изменений, только тогда она называлась ''draw_time''

==== Дополнительные задания ====

<WRAP center round tip 60%>
  * Добавь визуальный эффект, чтобы при нажатии на кнопку на дисплее пробегали несколько цифр, прежде чем выводился бы результат
</WRAP>