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2.1.4 Potenziometro (MCP3008)

Nota

A seconda della versione del tuo kit, identifica se possiedi ADC0834 o MCP3008 e procedi con la sezione corrispondente.

Introduzione

La funzione ADC viene utilizzata per convertire segnali analogici in valori digitali. In questo esperimento utilizziamo il chip ADC MCP3008 per effettuare questa conversione. Un potenziometro viene usato per generare una tensione variabile, che cambia la grandezza fisica. L’MCP3008 converte quindi questa tensione analogica in un valore digitale che può essere letto ed elaborato dal Raspberry Pi.

Componenti necessari

In questo progetto, abbiamo bisogno dei seguenti componenti.

Schema elettrico

Nome T-Board	Fisico	WiringPi	BCM
SPICE0	pin24	10	8
SPIMOSI	pin19	12	10
SPIMISO	pin21	13	9
SPISCLK	pin23	14	11
GPIO22	pin15	3	22

Procedura sperimentale

Passo 1: Montare il circuito.

Nota

Posiziona il chip facendo riferimento alla posizione mostrata nell’immagine. Nota che le scanalature sul chip devono essere a sinistra quando viene posizionato.

Passo 2: Configura l’interfaccia SPI e installa la libreria spidev (vedi Configurazione SPI per le istruzioni dettagliate). Se hai già completato questi passaggi, puoi saltarli.

Passo 3: Apri il file del codice

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

Passo 4: Esegui.

sudo python3 2.1.4-2_Potentiometer_zero.py

Dopo l’esecuzione del codice, ruota la manopola del potenziometro: l’intensità del LED cambierà di conseguenza.

Avvertimento

Se appare l’errore RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address, fai riferimento a Se gpiozero non funziona.

Codice

Nota

Puoi Modificare/Reimpostare/Copiare/Eseguire/Interrompere il codice qui sotto. Ma prima, devi portarti nel percorso del codice sorgente, ad esempio davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5. Dopo aver modificato il codice, puoi eseguirlo direttamente per vedere l’effetto.

#!/usr/bin/env python3

import spidev
import time
from gpiozero import PWMLED

# Inizializza LED PWM su GPIO22
led = PWMLED(22)

# Inizializza SPI
spi = spidev.SpiDev()
spi.open(0, 0)  # Bus 0, CS0 (CE0)
spi.max_speed_hz = 1000000

def read_adc(channel):
    """
    Legge un valore analogico da MCP3008
    :param channel: Canale ADC (0-7)
    :return: Intero a 10 bit (0-1023)
    """
    if channel < 0 or channel > 7:
        return -1
    # Protocollo MCP3008
    adc = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0])
    value = ((adc[1] & 3) << 8) | adc[2]
    return value

def MAP(x, in_min, in_max, out_min, out_max):
    """
    Mappa un valore da un intervallo a un altro
    """
    return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min

try:
    while True:
        # Legge dal canale 0 di MCP3008
        res = read_adc(0)
        print('res = %d' % res)

        # Mappa 0–1023 su 0–100%
        R_val = MAP(res, 0, 1023, 0, 100)

        # Imposta luminosità LED
        led.value = R_val / 100.0

        time.sleep(0.2)

except KeyboardInterrupt:
    led.value = 0  # Spegne il LED

Spiegazione del codice

1. gpiozero per il controllo PWM del LED, spidev per la comunicazione SPI con MCP3008 e time per implementare ritardi.

   #!/usr/bin/env python3
   
   import spidev
   import time
   from gpiozero import PWMLED
   

2. Inizializza un oggetto PWMLED collegato al pin GPIO 22 e configura la comunicazione SPI (Bus 0, CE0) con MCP3008.

   # Inizializza LED PWM su GPIO22
   led = PWMLED(22)
   
   # Inizializza SPI
   spi = spidev.SpiDev()
   spi.open(0, 0)  # Bus 0, CS0 (CE0)
   spi.max_speed_hz = 1000000
   

3. Definisce una funzione read_adc per comunicare con MCP3008 e leggere valori analogici dal canale specificato (0–7).

   def read_adc(channel):
       """
       Legge un valore analogico da MCP3008
       :param channel: Canale ADC (0-7)
       :return: Intero a 10 bit (0-1023)
       """
       if channel < 0 or channel > 7:
           return -1
       adc = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0])
       value = ((adc[1] & 3) << 8) | adc[2]
       return value
   

4. Definisce una funzione MAP per convertire un intervallo di valori in un altro, utile per mappare i valori ADC ai livelli di luminosità del LED.

   def MAP(x, in_min, in_max, out_min, out_max):
       return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min
   

5. Legge continuamente il valore ADC in un ciclo, mappando il valore a 10 bit (0–1023) in un livello di luminosità (0–100) per il LED. Regola la luminosità del LED di conseguenza e attende 0,2 secondi tra una lettura e l’altra.

   try:
       while True:
           # Legge dal canale 0 di MCP3008
           res = read_adc(0)
           print('res = %d' % res)
   
           # Mappa 0–1023 su 0–100%
           R_val = MAP(res, 0, 1023, 0, 100)
   
           # Imposta luminosità LED
           led.value = R_val / 100.0
   
           time.sleep(0.2)
   
   except KeyboardInterrupt:
       led.value = 0  # Spegne il LED