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3.1.5 Indicatore di Batteria (MCP3008)
Nota
A seconda della versione del kit, identifica se hai ADC0834 o MCP3008 e procedi con la sezione corrispondente.
Introduzione
In questo progetto, realizzeremo un indicatore di batteria che può visualizzare visivamente il livello di carica su una barra LED.
Avvertimento
Non utilizzare componenti a batteria che superino i 3,3V per evitare sovraccarichi che potrebbero danneggiare il chip o il Raspberry Pi.
Componenti richiesti
In questo progetto, avremo bisogno dei seguenti componenti.
Schema elettrico
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 |
Procedure sperimentali
Passo 1: Montare il circuito.
Passo 2: Accedere alla cartella del codice.
cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/3.1.5-2/
Passo 3: Compilare il codice.
gcc 3.1.5_BatteryIndicator.c -lwiringPi
Passo 4: Eseguire il file compilato.
sudo ./a.out
Dopo l’avvio del programma, collega separatamente un filo dal 3° pin del MCP3008 e dal GND, quindi collegali ai due poli di una batteria. Vedrai che il LED corrispondente sulla barra LED si accenderà per indicare il livello di carica (campo di misura: 0-5V).
Nota
Se non funziona dopo l’esecuzione, o compare l’errore: "wiringPi.h: No such file or directory", fare riferimento a Installazione e verifica di WiringPi.
Codice
#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; // Start bit
buffer[1] = (8 + channel) << 4; // Modalità single-ended
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;
}
Spiegazione del codice
int read_ADC(int channel)
{
if (channel < 0 || channel > 7) return -1;
unsigned char buffer[3];
buffer[0] = 1; // Start bit
buffer[1] = (8 + channel) << 4; // Modalità single-ended, CH0~CH7
buffer[2] = 0;
wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 3);
int value = ((buffer[1] & 3) << 8) | buffer[2]; // Combina il risultato a 10 bit
return value;
}
Questa funzione legge valori analogici dal chip MCP3008 tramite SPI.
Il parametro channel seleziona uno degli 8 ingressi analogici (CH0–CH7).
L’MCP3008 restituisce un valore digitale a 10 bit compreso tra 0 e 1023, che rappresenta la tensione analogica.
void LedBarGraph(int value) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
if (i < value)
digitalWrite(pins[i], HIGH); // Accende il LED (cablaggio attivo HIGH)
else
digitalWrite(pins[i], LOW); // Spegne il LED
}
}
Questa funzione controlla una barra LED a 10 segmenti. Ogni LED rappresenta 1/10 dell’intervallo di tensione. I LED vengono accesi in ordine fino al livello specificato.
Nota: Questa versione presuppone che gli anodi dei LED siano collegati ai GPIO e i catodi a GND (attivo HIGH).
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); // Inizializza tutti i LED su ON
}
while (1) {
int analogVal = read_ADC(0); // Legge la tensione su CH0
if (analogVal < 0) continue;
float voltage = analogVal * VREF / 1023.0;
int level = analogVal * 10 / 1024; // Mappa a livelli 0–10
if (level > 10) level = 10;
LedBarGraph(level); // Mostra il livello sui LED
printf("ADC Value: %d\tVoltage: %.2f V\tLevel: %d\n", analogVal, voltage, level);
delay(200); // Frequenza di aggiornamento: 5 Hz
}
return 0;
}
Logica principale del programma:
Inizializza wiringPi e la comunicazione SPI.
Imposta i pin GPIO come uscite per controllare la barra LED a 10 segmenti.
Legge continuamente la tensione analogica tramite MCP3008 (CH0).
Converte la lettura in tensione usando
VREF = 3.3V.Scala la tensione su un livello da 0 a 10 e accende i LED corrispondenti.
Mostra il valore ADC grezzo, la tensione (in volt) e il livello LED sulla console seriale.
Questo progetto funge da indicatore visivo del livello di batteria o da voltmetro analogico.