.. note::

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.. _3.1.8_py_pi5_mcp3008:

3.1.8 Moniteur de surchauffe (MCP3008)
======================================

.. note::

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

   Selon la version de votre kit, veuillez identifier si vous avez **ADC0834** ou **MCP3008** et suivre la section correspondante.

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

Vous pouvez vouloir créer un dispositif de surveillance de surchauffe adapté à diverses situations, par exemple, en usine, si l’on souhaite déclencher une alarme et arrêter automatiquement la machine lorsqu’un circuit surchauffe.  
Dans ce projet, nous allons utiliser une thermistance, un joystick, un buzzer, une LED et un écran LCD pour réaliser un dispositif intelligent de surveillance de température dont le seuil est ajustable.

Composants requis
-----------------

Dans ce projet, nous aurons besoin des composants suivants.

.. image:: ../python_pi5/img/list2_Overheat_Monitor.png
    :width: 800
    :align: center

Schéma de câblage
-----------------

============ ======== ======== ===
Nom carte T  Physique wiringPi BCM
SPICE0       Pin 24   10       8
SPIMOSI      Pin 19   12       10
SPIMISO      Pin 21   13       9
SPISCLK      Pin 23   14       11
GPIO22       Pin15    3        22
GPIO23       Pin16    4        23
GPIO24       Pin18    5        24
SDA1         Pin 3             
SCL1         Pin 5             
============ ======== ======== ===

.. image:: ../python_pi5/img/schematic_over_monitor_mcp3008.png
   :align: center

Procédure expérimentale
-----------------------

**Étape 1 :** Construire le circuit.

.. image:: ../python_pi5/img/july24_3.1.8_overheat_monitor_mcp3008.png

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

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

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

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

**Étape 4 :** Lancer le fichier exécutable.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo python3 3.1.8-2_OverheatMonitor_zero.py

Lorsque le code s’exécute, la température actuelle et le seuil de température élevée **40** s’affichent sur l’écran **I2C LCD1602**.  
Si la température actuelle est supérieure au seuil, le buzzer et la LED se déclenchent pour vous alerter.

Le **joystick** est utilisé ici pour ajuster le seuil de température élevée.  
En basculant le **joystick** sur l’axe X ou Y, on peut augmenter ou diminuer le seuil actuel.  
En appuyant à nouveau sur le **joystick**, on réinitialise le seuil à sa valeur initiale.

.. note::

    * Si vous obtenez l’erreur ``FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1'``, référez-vous à :ref:`i2c_config` pour activer l’I2C.
    * Si vous obtenez ``ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2'``, exécutez ``sudo apt install python3-smbus2``.
    * Si l’erreur ``OSError: [Errno 121] Remote I/O error`` apparaît, cela signifie que le module est mal câblé ou défectueux.
    * Si le code et le câblage sont corrects mais que le LCD n’affiche rien, vous pouvez tourner le potentiomètre à l’arrière pour augmenter le contraste.

.. warning::

    Si un message d’erreur apparaît ``RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address``, veuillez vous référer à :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 du code source comme ``davinci-kit-for-raspberry-pi/python``.  
    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 élevée
    upperTem = 40

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

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

    def read_adc(channel):
        """
        Lire une valeur analogique depuis le MCP3008 (0–7)
        """
        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 une variation en fonction de sa 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 élevée 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 Celsius.
        """
        analogVal = read_adc(0)
        Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0  # Tension à travers la résistance fixe
        if Vr == 0:
            return 0  # Évite la division par zéro
        Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr)  # Formule ajustée : tension sur la thermistance = (3.3 - 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
-------------------

#. Cette section importe les bibliothèques nécessaires. ``LCD1602`` pour l’affichage via I2C, ``gpiozero`` pour la LED, le buzzer et le bouton, ``spidev`` pour communiquer avec le MCP3008, ainsi que ``time`` et ``math`` pour les temporisations et calculs de température.

   .. code-block:: python

       #!/usr/bin/env python3

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


#. Initialise les composants matériels connectés aux broches GPIO :

   * ``Button(22)`` pour le bouton du joystick.
   * ``Buzzer(23)`` et ``LED(24)`` comme indicateurs en cas de haute température.

   .. code-block:: python

       Joy_BtnPin = Button(22)  # GPIO22, Pin15
       buzzPin = Buzzer(23)     # GPIO23, Pin16
       ledPin = LED(24)         # GPIO24, Pin18

#. Définit le seuil initial de température, initialise le SPI pour MCP3008 et l’écran LCD1602.

   .. code-block:: python

       upperTem = 40

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

       LCD1602.init(0x27, 1)


#. ``read_adc(channel)`` lit la valeur analogique d’un canal (0–7) du MCP3008 et renvoie une valeur 10 bits.

   .. 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

#. ``get_joystick_value()`` lit la position du joystick et renvoie une valeur de variation selon l’axe X ou Y pour ajuster le seuil.

   .. 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

#. ``upper_tem_setting()`` ajuste le seuil de température via le joystick et l’affiche sur le LCD.

   .. 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)

#. ``temperature()`` lit la valeur de la thermistance, calcule la tension, la résistance, puis la température en °C via l’approximation Steinhart–Hart.

   .. code-block:: python

        def temperature():
            """
            Reads the current temperature from the sensor and returns it in Celsius.
            """
            analogVal = read_adc(0)
            Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0  # Voltage across the fixed resistor
            if Vr == 0:
                return 0  # Prevent division by zero
            Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr)  # Adjusted formula: thermistor voltage is (3.3 - Vr)
            temp = 1 / (((math.log(Rt / 10000.0)) / 3950.0) + (1 / (273.15 + 25.0)))
            Cel = temp - 273.15
            return round(Cel, 2)

#. ``monitoring_temp()`` compare la température actuelle au seuil et active le buzzer et la LED si elle est dépassée.

   .. 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:
               buzzPin.on()
               ledPin.on()
           else:
               buzzPin.off()
               ledPin.off()

#. La boucle principale alterne entre le mode réglage et le mode surveillance grâce au bouton du joystick.

   .. code-block:: python

       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()

#. Le bloc ``except`` assure l’extinction du LCD et la fermeture du SPI lors de l’interruption du programme.

   .. code-block:: python

       except KeyboardInterrupt:
           LCD1602.clear()
           spi.close()