.. note::

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.. _3.1.5_py_pi5_mcp3008:

3.1.5 Indicateur de batterie (MCP3008)
=======================================

.. note::

   .. image:: ../img/mcp3008_and_adc0834.jpg
      :width: 25%
      :align: left
    

   Selon la version de votre kit, veuillez identifier si vous disposez de **l’ADC0834** ou **du MCP3008** et suivez la section correspondante.

Introduction
------------

Dans ce projet, nous allons réaliser un dispositif indicateur de batterie qui peut afficher visuellement le niveau de charge sur un afficheur à bargraph LED.

.. warning::

    N’utilisez pas de composants de batterie dépassant 3,3V afin d’éviter toute surcharge qui pourrait endommager la puce ou le Raspberry Pi.


Composants nécessaires
----------------------

Pour ce projet, nous avons besoin des composants suivants.

.. image:: ../python_pi5/img/list2_Battery_Indicator.png
    :align: center


Schéma de câblage
-----------------

============ ======== ======== ===
Nom T-Board  Physique 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
============ ======== ======== ===

.. image:: ../python_pi5/img/schematic_battery_indicator_mcp3008.png
   :align: center
   :width: 800

Procédures expérimentales
-------------------------

**Étape 1 :** Montez le circuit.

.. image:: ../python_pi5/img/july24_3.1.5_battery_indicator_mcp3008.png
   :width: 800

**Étape 2 :** Configurez l’interface SPI et installez la bibliothèque ``spidev`` (voir :ref:`spi_configuration` pour les instructions détaillées). Si vous avez déjà effectué ces étapes, vous pouvez les ignorer.

**Étape 3 :** Allez dans le dossier du code.

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block::

    cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5

**Étape 4 :** Exécutez le fichier.

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block::

    sudo python3 3.1.5-2_Battery_indicator_zero.py

Après le lancement du programme, connectez séparément le 3ᵉ pin du MCP3008 et la masse (GND) aux deux pôles d’une batterie. Vous verrez alors la LED correspondante sur le bargraph LED s’allumer pour afficher le niveau de charge (plage de mesure : 0–5V).

.. warning::

    Si un message d’erreur ``RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address`` apparaît, veuillez consulter :ref:`faq_soc` 

**Code**
--------

.. note::
    Vous pouvez **Modifier/Réinitialiser/Copier/Exécuter/Arrêter** le code ci-dessous. Mais avant cela, vous devez vous placer dans le chemin source comme ``davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5``. Après modification, vous pouvez l’exécuter directement pour voir le résultat.

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

    #!/usr/bin/env python3

    import LCD1602
    from gpiozero import LED, Buzzer, Button
    import spidev
    import time
    import math

    # Initialiser le bouton du joystick, le buzzer et la LED
    Joy_BtnPin = Button(22)  # GPIO22, Pin15
    buzzPin = Buzzer(23)     # GPIO23, Pin16
    ledPin = LED(24)         # GPIO24, Pin18

    # Seuil initial de température supérieure
    upperTem = 40

    # Initialiser SPI pour MCP3008 (Bus 0, CE0 -> GPIO8 / Pin24)
    spi = spidev.SpiDev()
    spi.open(0, 0)
    spi.max_speed_hz = 1000000  # 1 MHz

    # Initialiser l'écran LCD (adresse I2C 0x27, rétroéclairage activé)
    LCD1602.init(0x27, 1)

    def read_adc(channel):
        """
        Lire la valeur analogique depuis le MCP3008
        """
        if channel < 0 or channel > 7:
            return -1
        adc = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0])
        value = ((adc[1] & 0x03) << 8) | adc[2]
        return value

    def get_joystick_value():
        """
        Lit les valeurs du joystick et renvoie un changement selon la position.
        """
        x_val = read_adc(1)
        y_val = read_adc(2)
        if x_val > 800:
            return 1
        elif x_val < 200:
            return -1
        elif y_val > 800:
            return -10
        elif y_val < 200:
            return 10
        else:
            return 0

    def upper_tem_setting():
        """
        Ajuste et affiche le seuil de température supérieure sur le LCD.
        """
        global upperTem
        LCD1602.write(0, 0, 'Upper Adjust: ')
        change = int(get_joystick_value())
        upperTem += change
        strUpperTem = str(upperTem)
        LCD1602.write(0, 1, strUpperTem)
        LCD1602.write(len(strUpperTem), 1, '              ')
        time.sleep(0.1)

    def temperature():
        """
        Lit la température actuelle depuis le capteur et la renvoie en °C.
        """
        analogVal = read_adc(0)
        Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0
        if Vr == 0:
            return 0
        Rt = 10000.0 * (3.3 - Vr) / Vr
        temp = 1 / (((math.log(Rt / 10000.0)) / 3950.0) + (1 / (273.15 + 25.0)))
        Cel = temp - 273.15
        return round(Cel, 2)

    def monitoring_temp():
        """
        Surveille et affiche la température actuelle et le seuil.
        Active le buzzer et la LED si la température dépasse la limite.
        """
        global upperTem
        Cel = temperature()
        LCD1602.write(0, 0, 'Temp: ')
        LCD1602.write(0, 1, 'Upper: ')
        LCD1602.write(6, 0, str(Cel))
        LCD1602.write(7, 1, str(upperTem))
        time.sleep(0.1)
        if Cel >= upperTem:
            buzzPin.on()
            ledPin.on()
        else:
            buzzPin.off()
            ledPin.off()

    # Boucle principale
    try:
        lastState = 1
        stage = 0
        while True:
            currentState = Joy_BtnPin.value
            if currentState == 1 and lastState == 0:
                stage = (stage + 1) % 2
                time.sleep(0.1)
                LCD1602.clear()
            lastState = currentState
            if stage == 1:
                upper_tem_setting()
            else:
                monitoring_temp()
    except KeyboardInterrupt:
        LCD1602.clear()
        spi.close()

**Explication du code**
-----------------------

Ce programme Python s’exécute sur un Raspberry Pi.  
Il utilise un convertisseur analogique-numérique MCP3008 pour lire les données de température depuis un capteur analogique.  
Un joystick est utilisé pour ajuster le seuil de température, et un écran LCD1602 affiche la température actuelle ainsi que le seuil.  
Un buzzer et une LED sont activés lorsque la température dépasse ce seuil.

1. **Importer les bibliothèques nécessaires**

   .. code-block:: python

       #!/usr/bin/env python3

       import RPi.GPIO as GPIO
       import spidev
       import time
       import math
       import LCD1602

   * ``RPi.GPIO`` est utilisé pour contrôler les broches GPIO.
   * ``spidev`` permet de communiquer avec le MCP3008 via SPI.
   * ``math`` est utilisé pour les calculs de conversion de température.
   * ``LCD1602`` sert à contrôler l’écran LCD.

2. **Configuration des GPIO**

   .. code-block:: python

       JOY_BTN_PIN = 22
       BUZZER_PIN = 23
       LED_PIN = 24

       GPIO.setmode(GPIO.BCM)
       GPIO.setup(JOY_BTN_PIN, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
       GPIO.setup(BUZZER_PIN, GPIO.OUT)
       GPIO.setup(LED_PIN, GPIO.OUT)

   * Attribue les broches pour le bouton du joystick, le buzzer et la LED (numérotation BCM).
   * Configure le bouton du joystick avec résistance pull-up et initialise les sorties à LOW.

3. **Initialisation du SPI et de l’écran LCD**

   .. code-block:: python

       upperTem = 40  # Seuil de température par défaut

       spi = spidev.SpiDev()
       spi.open(0, 0)
       spi.max_speed_hz = 1000000  # 1 MHz

       LCD1602.init(0x27, 1)

   * Initialise la communication SPI pour le MCP3008.
   * Configure l’écran LCD1602 via I²C à l’adresse ``0x27``.

4. **Lecture d’un canal ADC**

   .. code-block:: python

       def read_adc(channel):
           if channel < 0 or channel > 7:
               return -1
           adc = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0])
           value = ((adc[1] & 0x03) << 8) | adc[2]
           return value

   * Envoie les commandes SPI au MCP3008 pour lire la tension analogique du canal (0–7).
   * Retourne une valeur 10 bits comprise entre 0 et 1023.

5. **Lecture de la direction du joystick**

   .. code-block:: python

       def get_joystick_value():
           x_val = read_adc(1)
           y_val = read_adc(2)
           if x_val > 800:
               return 1
           elif x_val < 200:
               return -1
           elif y_val > 800:
               return -10
           elif y_val < 200:
               return 10
           else:
               return 0

   * Lit les mouvements horizontaux (X) et verticaux (Y) du joystick et les traduit en variation du seuil :
     * Haut / Bas : variation de 10
     * Gauche / Droite : variation de 1

6. **Ajustement du seuil de température**

   .. code-block:: python

       def upper_tem_setting():
           global upperTem
           LCD1602.write(0, 0, 'Upper Adjust: ')
           change = int(get_joystick_value())
           upperTem += change
           strUpperTem = str(upperTem)
           LCD1602.write(0, 1, strUpperTem)
           LCD1602.write(len(strUpperTem), 1, '              ')
           time.sleep(0.1)

   * Permet à l’utilisateur de modifier le seuil ``upperTem`` via le joystick.
   * Met à jour l’écran LCD avec la nouvelle valeur.

7. **Calcul de la température depuis le capteur analogique**

   .. code-block:: python

       def temperature():
           analogVal = read_adc(0)
           Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0
           if Vr == 0:
               return 0
           Rt = 10000.0 * (3.3 - Vr) / Vr
           tempK = 1.0 / (((math.log(Rt / 10000.0)) / 3950.0) + (1.0 / (273.15 + 25.0)))
           Cel = tempK - 273.15
           return round(Cel, 2)

   * Convertit la tension lue en résistance, puis applique l’équation de Steinhart-Hart pour obtenir la température en °C.

8. **Mode surveillance**

   .. code-block:: python

       def monitoring_temp():
           global upperTem
           Cel = temperature()
           LCD1602.write(0, 0, 'Temp: ')
           LCD1602.write(0, 1, 'Upper: ')
           LCD1602.write(6, 0, str(Cel))
           LCD1602.write(7, 1, str(upperTem))
           time.sleep(0.1)
           if Cel >= upperTem:
               GPIO.output(BUZZER_PIN, GPIO.HIGH)
               GPIO.output(LED_PIN, GPIO.HIGH)
           else:
               GPIO.output(BUZZER_PIN, GPIO.LOW)
               GPIO.output(LED_PIN, GPIO.LOW)

   * Affiche la température actuelle et le seuil sur le LCD.
   * Active le buzzer et la LED si la température dépasse le seuil.

9. **Boucle principale**

   .. code-block:: python

       try:
           lastState = GPIO.input(JOY_BTN_PIN)
           stage = 0
           while True:
               currentState = GPIO.input(JOY_BTN_PIN)
               if currentState == GPIO.HIGH and lastState == GPIO.LOW:
                   stage = (stage + 1) % 2
                   time.sleep(0.1)
                   LCD1602.clear()
               lastState = currentState

               if stage == 1:
                   upper_tem_setting()
               else:
                   monitoring_temp()

   * Utilise le bouton du joystick pour basculer entre :
   
     * ``stage 0`` : mode surveillance de la température
     * ``stage 1`` : mode réglage du seuil

10. **Nettoyage à la sortie**

   .. code-block:: python

       except KeyboardInterrupt:
           pass

       finally:
           LCD1602.clear()
           GPIO.cleanup()
           spi.close()

   * Assure la réinitialisation des GPIO et de l’écran LCD à la fin du programme (par exemple, après un ``Ctrl+C``).