.. note::

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.. _4.1.13_py_pi5_mcp3008:

4.1.10 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 avoir besoin de réaliser un dispositif de surveillance de surchauffe 
adapté à diverses situations, par exemple dans une usine, afin d’émettre une alarme 
et d’éteindre automatiquement la machine lorsqu’un circuit surchauffe. 
Dans ce projet, nous utiliserons une thermistance, un joystick, un buzzer, une LED et un LCD 
pour réaliser un dispositif intelligent de surveillance de la température dont le seuil est réglable.

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

Dans ce projet, nous avons besoin des composants suivants.

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

Il est évidemment plus pratique d’acheter un kit complet, voici le lien : 

.. list-table::
    :widths: 20 20 20
    :header-rows: 1

    *   - Nom
        - ÉLÉMENTS DANS CE KIT
        - LIEN
    *   - Kit Raphael
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

Vous pouvez également les acheter séparément via les liens ci‑dessous.

.. list-table::
    :widths: 30 20
    :header-rows: 1

    *   - INTRODUCTION DU COMPOSANT
        - LIEN D’ACHAT

    *   - :ref:`cpn_gpio_extension_board`
        - |link_gpio_board_buy|
    *   - :ref:`cpn_breadboard`
        - |link_breadboard_buy|
    *   - :ref:`cpn_wires`
        - |link_wires_buy|
    *   - :ref:`cpn_resistor`
        - |link_resistor_buy|
    *   - :ref:`cpn_led`
        - |link_led_buy|
    *   - :ref:`cpn_joystick`
        - \-
    *   - :ref:`cpn_mcp3008`
        - \-
    *   - :ref:`cpn_transistor`
        - |link_transistor_buy|
    *   - :ref:`cpn_i2c_lcd`
        - |link_i2clcd1602_buy|
    *   - :ref:`cpn_thermistor`
        - |link_thermistor_buy|
    *   - :ref:`cpn_buzzer`
        - \-

Schéma
------

============ ======== ======== ===
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       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 ~/raphael-kit/python-pi5

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

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    sudo python3 4.1.13-2_OverheatMonitor_zero.py

Lors de l’exécution du code, la température actuelle et le seuil de haute température **40** 
sont affichés sur l’**I2C LCD1602**. Si la température actuelle est supérieure au seuil, 
le buzzer et la LED se déclenchent pour vous alerter.

**Joystick** : il permet d’ajuster le seuil de température élevée. 
Déplacer le **joystick** dans la direction des axes X et Y permet d’augmenter ou de diminuer le seuil actuel. 
Appuyez à nouveau sur le **joystick** pour réinitialiser le seuil à sa valeur initiale.

.. note::

    * Si vous obtenez l’erreur ``FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1'``, consultez :ref:`i2c_config` pour activer l’I2C.
    * Si vous obtenez l’erreur ``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 l’écran LCD ne s’affiche toujours pas, tournez le potentiomètre à l’arrière pour augmenter le contraste.

.. warning::

    Si une erreur « RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address » apparaît, 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 aller dans le chemin du code source comme ``raphael-kit/python``.  
    Après modification, vous pouvez exécuter directement le code pour voir l’effet.

.. 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

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

    # Set initial upper temperature threshold
    upperTem = 40

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

    # Initialize LCD (I2C address 0x27, backlight on)
    LCD1602.init(0x27, 1)

    def read_adc(channel):
        """
        Read analog value from 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():
        """
        Reads the joystick values and returns a change value based on the joystick's 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():
        """
        Adjusts and displays the upper temperature threshold on the 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():
        """
        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)

    def monitoring_temp():
        """
        Monitors and displays the current temperature and upper temperature threshold. 
        Activates buzzer and LED if the temperature exceeds the upper limit.
        """
        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()

    # Main execution loop
    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 la communication avec le MCP3008, et les bibliothèques standards ``time`` et ``math`` pour les délais et le calcul de température.

   .. code-block:: python

       #!/usr/bin/env python3

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

#. Initialisation des composants matériels connectés aux broches GPIO :

   * ``Button(22)`` connecté au bouton du joystick.  
   * ``Buzzer(23)`` et ``LED(24)`` utilisés 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

#. Définition du seuil de température par défaut et initialisation de l’interface SPI ainsi que de l’écran LCD1602.

   .. code-block:: python

       upperTem = 40

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

       LCD1602.init(0x27, 1)

#. Lecture d’une valeur analogique d’un canal spécifié (0–7) du MCP3008 via SPI, retournant une valeur sur 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

#. Évaluation de la position du joystick via les canaux 1 et 2 du MCP3008. Selon la direction (X ou Y), des valeurs différentes sont renvoyées 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

#. Ajustement du seuil de température avec le joystick. L’écran LCD affiche le seuil actuel avec une mise en forme claire.

   .. 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)

#. Lecture de la valeur analogique de la thermistance connectée au canal 0, calcul de la tension, de la résistance, puis de la température en °C (équation de 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)

#. Surveillance continue de la température actuelle : comparaison avec le seuil et affichage des deux valeurs sur l’écran LCD. Si la température dépasse le seuil, le buzzer et la LED sont activés.

   .. 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()

#. Boucle principale : alterne entre le mode « réglage du seuil » et « surveillance », via un appui sur le 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()

#. Assure un nettoyage correct : effacement de l’écran LCD et fermeture de la communication SPI à la sortie du programme (Ctrl+C).

   .. code-block:: python

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