注釈
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3.1.5 電池残量表示器(MCP3008)
注釈
お使いのキットによって、 ADC0834 または MCP3008 のどちらを使用しているかを確認し、対応する説明に進んでください。
はじめに
このプロジェクトでは、LED バーグラフでバッテリー残量を視覚的に表示するバッテリーインジケーターを作ります。
警告
3.3V を超えるバッテリーを使用しないでください。過電圧によりチップや Raspberry Pi が損傷するおそれがあります。
必要な部品
本プロジェクトで使用する部品は以下の通りです。
回路図
T-Board 名 |
物理ピン |
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 |
実験手順
手順1: 回路を組み立てます。
手順2: コードのあるフォルダに移動します。
cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/3.1.5-2/
手順3: コードをコンパイルします。
gcc 3.1.5_BatteryIndicator.c -lwiringPi
手順4: 実行します。
sudo ./a.out
プログラムが動作したら、MCP3008 の 3 番ピンと GND にそれぞれリード線を接続し、バッテリーの両極に接続します。 LED バーグラフ上の対応する LED が点灯し、電圧に応じた残量を表示します（測定範囲: 0〜5V）。
注釈
実行後に動作しない場合や 「wiringPi.h: No such file or directory」というエラーが表示された場合は、wiringPi のインストールと確認 を参照してください。
コード
#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; // 開始ビット
buffer[1] = (8 + channel) << 4; // シングルエンドモード
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;
}
コード解説
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; // Single-ended mode, CH0~CH7
buffer[2] = 0;
wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 3);
int value = ((buffer[1] & 3) << 8) | buffer[2]; // Combine 10-bit result
return value;
}
MCP3008 の指定チャンネルからアナログ値を SPI 経由で読み取ります。 戻り値は 0〜1023 の範囲の 10 ビットデジタル値です。
void LedBarGraph(int value) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
if (i < value)
digitalWrite(pins[i], HIGH); // Turn on LED (assumes active HIGH wiring)
else
digitalWrite(pins[i], LOW); // Turn off LED
}
}
10 個の LED バーグラフを制御します。 引数の値に応じて先頭から順に LED を点灯させます（アクティブ HIGH 接続を想定）。
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); // Initialize all LEDs to ON
}
while (1) {
int analogVal = read_ADC(0); // Read voltage on CH0
if (analogVal < 0) continue;
float voltage = analogVal * VREF / 1023.0;
int level = analogVal * 10 / 1024; // Map to 0–10 levels
if (level > 10) level = 10;
LedBarGraph(level); // Display level on LEDs
printf("ADC Value: %d\tVoltage: %.2f V\tLevel: %d\n", analogVal, voltage, level);
delay(200); // Update rate: 5 Hz
}
return 0;
}
WiringPi と SPI を初期化
LED バーグラフ用の GPIO ピンを出力に設定
MCP3008 CH0 からアナログ電圧を読み取る
ADC 値を電圧に変換（VREF = 3.3V）
電圧を 0〜10 段階にスケーリングして LED に表示
シリアルコンソールに ADC 値・電圧・LED 段階を出力