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3.1.5 Batterieanzeige (MCP3008)
Bemerkung
Je nach deiner Kit-Version überprüfe bitte, ob du ADC0834 oder MCP3008 hast, und fahre mit dem entsprechenden Abschnitt fort.
Einführung
In diesem Projekt werden wir ein Batterieanzeigegerät bauen, das den Ladezustand visuell auf einer LED-Balkenanzeige darstellen kann.
Warnung
Verwende keine Batterien, die mehr als 3,3 V liefern, um Überlastung zu vermeiden, die den Chip oder den Raspberry Pi beschädigen könnte.
Benötigte Komponenten
In diesem Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.
Schaltplan
T-Board-Name |
Physical |
WiringPi |
BCM |
SPICE0 |
Pin 24 |
10 |
8 |
SPIMOSI |
Pin 19 |
12 |
10 |
SPIMISO |
Pin 21 |
13 |
9 |
SPISCLK |
Pin 23 |
14 |
11 |
GPIO25 |
Pin 22 |
6 |
25 |
GPIO12 |
Pin 32 |
26 |
12 |
GPIO16 |
Pin 36 |
27 |
16 |
GPIO20 |
Pin 38 |
28 |
20 |
GPIO21 |
Pin 40 |
29 |
21 |
GPIO5 |
Pin 29 |
21 |
5 |
GPIO6 |
Pin 31 |
22 |
6 |
GPIO13 |
Pin 33 |
23 |
13 |
GPIO19 |
Pin 35 |
24 |
19 |
GPIO26 |
Pin 37 |
25 |
26 |
Experimentelle Schritte
Schritt 1: Baue die Schaltung auf.
Schritt 2: Gehe in den Code-Ordner.
cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/3.1.5-2/
Schritt 3: Kompiliere den Code.
gcc 3.1.5_BatteryIndicator.c -lwiringPi
Schritt 4: Führe die erstellte Datei aus.
sudo ./a.out
Nachdem das Programm läuft, verbinde den 3. Pin des MCP3008 und GND separat mit Drähten und führe diese dann zu den beiden Polen einer Batterie. Du kannst sehen, wie die entsprechenden LEDs der LED-Balkenanzeige leuchten, um den Ladezustand anzuzeigen (Messbereich: 0–5 V).
Bemerkung
Falls es nach dem Ausführen nicht funktioniert oder die Fehlermeldung „wiringPi.h: No such file or directory“ erscheint, siehe Installieren und Überprüfen von WiringPi.
Code
#include <wiringPi.h>
#include <wiringPiSPI.h>
#include <stdio.h>
#define SPI_CHANNEL 0
#define SPI_SPEED 1000000 // 1MHz
#define VREF 3.3
int pins[10] = {6, 26, 27, 28, 29, 21, 22, 23, 24, 25};
int read_ADC(int channel)
{
if (channel < 0 || channel > 7) return -1;
unsigned char buffer[3];
buffer[0] = 1; // Startbit
buffer[1] = (8 + channel) << 4; // Single-Ended-Modus
buffer[2] = 0;
wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 3);
int value = ((buffer[1] & 3) << 8) | buffer[2];
return value;
}
void LedBarGraph(int value) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
if (i < value)
digitalWrite(pins[i], HIGH);
else
digitalWrite(pins[i],LOW);
}
}
int main(void)
{
if (wiringPiSetup() == -1) {
printf("setup wiringPi failed!\n");
return 1;
}
if (wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) {
printf("SPI setup failed!\n");
return 1;
}
for (int i = 0; i < 10; i++) {
pinMode(pins[i], OUTPUT);
digitalWrite(pins[i], HIGH);
}
while (1) {
int analogVal = read_ADC(0); // MCP3008 CH0
if (analogVal < 0) continue;
float voltage = analogVal * VREF / 1023.0;
int level = analogVal * 10 / 1024;
if (level > 10) level = 10;
LedBarGraph(level);
printf("ADC Value: %d\tVoltage: %.2f V\tLevel: %d\n", analogVal, voltage, level);
delay(200);
}
return 0;
}
Code-Erklärung
int read_ADC(int channel)
{
if (channel < 0 || channel > 7) return -1;
unsigned char buffer[3];
buffer[0] = 1; // Startbit
buffer[1] = (8 + channel) << 4; // Single-Ended-Modus, CH0~CH7
buffer[2] = 0;
wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 3);
int value = ((buffer[1] & 3) << 8) | buffer[2]; // 10-Bit-Ergebnis kombinieren
return value;
}
Diese Funktion liest analoge Werte vom MCP3008-ADC-Chip über SPI. Der Parameter channel wählt einen der 8 analogen Eingänge (CH0–CH7). Der MCP3008 gibt einen 10-Bit-Digitalwert zwischen 0 und 1023 zurück, der die analoge Spannung repräsentiert.
void LedBarGraph(int value) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
if (i < value)
digitalWrite(pins[i], HIGH); // LED einschalten (aktive HIGH-Schaltung)
else
digitalWrite(pins[i], LOW); // LED ausschalten
}
}
Diese Funktion steuert eine 10-LED-Balkenanzeige. Jede LED repräsentiert 1/10 des Spannungsbereichs. Die LEDs werden der Reihe nach bis zum angegebenen Wert eingeschaltet.
Hinweis: Diese Version geht davon aus, dass die LED-Anoden mit den GPIOs verbunden sind und die Kathoden mit GND (aktive HIGH-Schaltung).
int main(void)
{
if (wiringPiSetup() == -1) {
printf("setup wiringPi failed!\n");
return 1;
}
if (wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) {
printf("SPI setup failed!\n");
return 1;
}
for (int i = 0; i < 10; i++) {
pinMode(pins[i], OUTPUT);
digitalWrite(pins[i], HIGH); // Alle LEDs initial einschalten
}
while (1) {
int analogVal = read_ADC(0); // Spannung an CH0 lesen
if (analogVal < 0) continue;
float voltage = analogVal * VREF / 1023.0;
int level = analogVal * 10 / 1024; // Auf 0–10 Stufen skalieren
if (level > 10) level = 10;
LedBarGraph(level); // Level auf LEDs anzeigen
printf("ADC Value: %d\tVoltage: %.2f V\tLevel: %d\n", analogVal, voltage, level);
delay(200); // Aktualisierungsrate: 5 Hz
}
return 0;
}
Hauptprogramm-Logik:
Initialisiert wiringPi und SPI-Kommunikation.
Setzt die GPIO-Pins als Ausgänge zur Steuerung der 10-LED-Balkenanzeige.
Liest kontinuierlich die analoge Spannung über den MCP3008 (CH0).
Wandelt den Messwert in eine Spannung um (unter Verwendung von
VREF = 3,3 V).Skaliert die Spannung auf 0–10 Level und schaltet die entsprechenden LEDs ein.
Gibt den rohen ADC-Wert, die Spannung (in Volt) und das LED-Level über die serielle Konsole aus.
Dies fungiert als visuelle Batterieanzeige oder als analoges Voltmeter.