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3.1.8 Moniteur de surchauffe (MCP3008)
Note
Selon la version de votre kit, identifiez si vous avez ADC0834 ou MCP3008 et poursuivez avec la section correspondante.
Introduction
Vous pourriez vouloir fabriquer un dispositif de surveillance de surchauffe applicable à diverses situations. Par exemple, dans une usine, on peut vouloir déclencher une alarme et arrêter automatiquement la machine lorsqu’un circuit surchauffe.
Dans ce projet, nous utiliserons 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 réglable.
Composants nécessaires
Pour ce projet, nous avons besoin des composants suivants :
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 |
GPIO22 |
Pin 15 |
3 |
22 |
GPIO23 |
Pin 16 |
4 |
23 |
GPIO24 |
Pin 18 |
5 |
24 |
SDA1 |
Pin 3 |
||
SCL1 |
Pin 5 |
Procédure expérimentale
Étape 1 : Montez le circuit.
Étape 2 : Accédez au dossier du code.
cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/3.1.8-2/
Étape 3 : Compilez le code.
gcc 3.1.8_OverheatMonitor.c -lm -lwiringPi
Étape 4 : Exécutez le fichier compilé.
sudo ./a.out
Lorsque le code s’exécute, la température actuelle et le seuil de haute température 40 sont affichés sur l’écran LCD1602 I2C. Si la température actuelle dépasse le seuil, le buzzer et la LED s’activent pour vous alerter.
Le joystick vous permet de régler le seuil de haute température. En déplaçant le joystick sur l’axe X ou Y, vous pouvez augmenter ou diminuer le seuil actuel. Appuyez à nouveau sur le joystick pour réinitialiser le seuil à sa valeur initiale.
Note
Si le message d’erreur
wiringPi.h: No such file or directoryapparaît, veuillez vous référer à Installer et vérifier WiringPi.Si vous obtenez l’erreur
Unable to open I2C device: No such file or directory, consultez Configuration I²C pour activer l’I2C et vérifier le câblage.Si le code et le câblage sont corrects mais que l’écran LCD n’affiche toujours rien, tournez le potentiomètre au dos pour augmenter le contraste.
Code
#include <wiringPi.h>
#include <stdio.h>
#include <wiringPiI2C.h>
#include <wiringPiSPI.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int uint;
#define Joy_BtnPin 3 // GPIO22 -> WiringPi 3
#define buzzPin 4 // GPIO23 -> WiringPi 4
#define LedPin 5 // GPIO24 -> WiringPi 5
#define SPI_CHANNEL 0
#define SPI_SPEED 1000000
int LCDAddr = 0x27;
int BLEN = 1;
int fd;
int upperTem = 40;
// Global variable to store the last joystick change
int lastJoystickChange = 0;
int read_ADC(int channel) {
if (channel < 0 || channel > 7) return -1;
unsigned char buffer[3];
buffer[0] = 1;
buffer[1] = (8 + channel) << 4;
buffer[2] = 0;
wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 3);
return ((buffer[1] & 0x03) << 8) | buffer[2];
}
void write_word(int data){
int temp = data;
if (BLEN) temp |= 0x08;
else temp &= 0xF7;
wiringPiI2CWrite(fd, temp);
}
void send_command(int comm){
int buf = comm & 0xF0;
buf |= 0x04; write_word(buf); delay(2); buf &= 0xFB; write_word(buf);
buf = (comm & 0x0F) << 4;
buf |= 0x04; write_word(buf); delay(2); buf &= 0xFB; write_word(buf);
}
void send_data(int data){
int buf = data & 0xF0;
buf |= 0x05; write_word(buf); delay(2); buf &= 0xFB; write_word(buf);
buf = (data & 0x0F) << 4;
buf |= 0x05; write_word(buf); delay(2); buf &= 0xFB; write_word(buf);
}
void lcd_init(){
send_command(0x33); delay(5);
send_command(0x32); delay(5);
send_command(0x28); delay(5);
send_command(0x0C); delay(5);
send_command(0x01); wiringPiI2CWrite(fd, 0x08);
}
void lcd_clear(){
send_command(0x01);
}
void write_lcd(int x, int y, const char data[]){
int addr = 0x80 + 0x40 * y + x;
send_command(addr);
for (int i = 0; i < (int)strlen(data); i++)
send_data(data[i]);
}
int get_joystick_value(){
int x = read_ADC(1);
int y = read_ADC(2);
// Dead-band filtering to reduce small fluctuations
if (x > 900) return 1; // else if (x < 100) return -1; // else if (y > 900) return -10; // else if (y < 100) return 10; // else return 0;
}
void upper_tem_setting(){
write_lcd(0,0, "Upper Adjust:");
int change = get_joystick_value();
// Only respond to actual direction change
if (change != 0 && change != lastJoystickChange) {
upperTem += change;
lastJoystickChange = change;
}
else if (change == 0) {
// Allow next change after returning to center
lastJoystickChange = 0;
}
// Display current upperTem
char str[6];
snprintf(str, sizeof(str), "%d", upperTem);
write_lcd(0,1, str);
// Clear remaining LCD characters
write_lcd(strlen(str),1, " ");
delay(100);
}
double temperature(){
int raw = read_ADC(0);
double Vr = 3.3 * ((double)raw / 1023.0);
double Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr);
double tempK = 1.0 / ((log(Rt/10000.0)/3950.0) + 1.0/(273.15+25.0));
return tempK - 273.15;
}
void monitoring_temp(){
char str[6];
double cel = temperature();
snprintf(str, sizeof(str), "%.2f", cel);
write_lcd(0,0, "Temp: ");
write_lcd(6,0, str);
snprintf(str, sizeof(str), "%d", upperTem);
write_lcd(0,1, "Upper: ");
write_lcd(7,1, str);
delay(100);
if (cel >= upperTem) {
digitalWrite(buzzPin, HIGH);
digitalWrite(LedPin, HIGH);
} else {
digitalWrite(buzzPin, LOW);
digitalWrite(LedPin, LOW);
}
}
void setup_all(){
fd = wiringPiI2CSetup(LCDAddr);
lcd_init();
if (wiringPiSetup() == -1 ||
wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) {
printf("Setup failed!\n");
return;
}
pinMode(Joy_BtnPin, INPUT);
pullUpDnControl(Joy_BtnPin, PUD_UP);
pinMode(buzzPin, OUTPUT);
pinMode(LedPin, OUTPUT);
}
int main(void){
setup_all();
int lastBtnState = HIGH;
int stage = 0;
while (1) {
int curBtn = digitalRead(Joy_BtnPin);
// Switch mode when button changes from LOW to HIGH (button released)
if (curBtn == HIGH && lastBtnState == LOW) {
stage = (stage + 1) % 2;
lastJoystickChange = 0; // Clear debounce status
delay(100);
lcd_clear();
}
lastBtnState = curBtn;
if (stage == 1)
upper_tem_setting();
else
monitoring_temp();
}
return 0;
}
Explication du code
int read_ADC(int channel) {
if (channel < 0 || channel > 7) return -1;
unsigned char buffer[3];
buffer[0] = 1;
buffer[1] = (8 + channel) << 4;
buffer[2] = 0;
wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 3);
return ((buffer[1] & 0x03) << 8) | buffer[2];
}
Lit une valeur analogique sur 10 bits depuis le canal (CH0–CH7) du MCP3008 via SPI et renvoie un entier entre 0 et 1023.
int get_joystick_value() {
int x = read_ADC(1);
int y = read_ADC(2);
if (x > 900) return 1; // Droite
else if (x < 100) return -1; // Gauche
else if (y > 900) return -10; // Haut
else if (y < 100) return 10; // Bas
else return 0;
}
Lit les valeurs analogiques X et Y du joystick sur CH1 et CH2. Renvoie un entier indiquant la direction du mouvement selon les seuils définis.
void upper_tem_setting() {
write_lcd(0,0, "Upper Adjust:");
int change = get_joystick_value();
if (change != 0 && change != lastJoystickChange) {
upperTem += change;
lastJoystickChange = change;
}
else if (change == 0) {
lastJoystickChange = 0;
}
char str[6];
snprintf(str, sizeof(str), "%d", upperTem);
write_lcd(0,1, str);
write_lcd(strlen(str),1, " ");
delay(100);
}
Permet à l’utilisateur d’ajuster le seuil de température maximale à l’aide du joystick. Évite les changements répétés si la direction est maintenue.
double temperature() {
int raw = read_ADC(0);
double Vr = 3.3 * ((double)raw / 1023.0);
double Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr);
double tempK = 1.0 / ((log(Rt/10000.0)/3950.0) + 1.0/(273.15+25.0));
return tempK - 273.15;
}
Lit la valeur analogique sur CH0 (connecté à la thermistance). Utilise l’équation de Steinhart–Hart pour calculer la température en degrés Celsius.
void monitoring_temp() {
char str[6];
double cel = temperature();
snprintf(str, sizeof(str), "%.2f", cel);
write_lcd(0,0, "Temp: ");
write_lcd(6,0, str);
snprintf(str, sizeof(str), "%d", upperTem);
write_lcd(0,1, "Upper: ");
write_lcd(7,1, str);
delay(100);
if (cel >= upperTem) {
digitalWrite(buzzPin, HIGH);
digitalWrite(LedPin, HIGH);
} else {
digitalWrite(buzzPin, LOW);
digitalWrite(LedPin, LOW);
}
}
Lit en continu la température actuelle et l’affiche avec le seuil. Si la température dépasse le seuil, le buzzer et la LED s’activent.
void setup_all() {
fd = wiringPiI2CSetup(LCDAddr);
lcd_init();
if (wiringPiSetup() == -1 || wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) {
printf("Setup failed!\n");
return;
}
pinMode(Joy_BtnPin, INPUT);
pullUpDnControl(Joy_BtnPin, PUD_UP);
pinMode(buzzPin, OUTPUT);
pinMode(LedPin, OUTPUT);
}
Initialise l’écran LCD, la communication SPI et les broches GPIO pour le bouton du joystick, le buzzer et la LED. Active également la résistance pull-up pour le bouton du joystick.
int main(void) {
setup_all();
int lastBtnState = HIGH;
int stage = 0;
while (1) {
int curBtn = digitalRead(Joy_BtnPin);
if (curBtn == HIGH && lastBtnState == LOW) {
stage = (stage + 1) % 2;
lastJoystickChange = 0;
delay(100);
lcd_clear();
}
lastBtnState = curBtn;
if (stage == 1)
upper_tem_setting();
else
monitoring_temp();
}
return 0;
}
Boucle principale :
Surveillance de la température.
Réglage de la limite supérieure à l’aide du joystick.
Le mode change lorsque le bouton du joystick est relâché (déclenchement sur front montant).