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.. _2.2.2_c_mcp3008:

2.2.2 Termistore (MCP3008)
============================

.. note::

   .. image:: ../img/mcp3008_and_adc0834.jpg
      :width: 25%
      :align: left
    

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

Introduzione
------------

Così come la fotoresistenza può rilevare la luce, il termistore è un dispositivo elettronico sensibile alla temperatura che può essere utilizzato per realizzare funzioni di controllo della temperatura, come la realizzazione di un allarme termico.

Componenti necessari
------------------------------

In questo progetto sono necessari i seguenti componenti. 

.. image:: ../img/list2_2.2.2_thermistor.png

È sicuramente conveniente acquistare un kit completo, ecco il link: 

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

    *   - Nome	
        - ELEMENTI IN QUESTO KIT
        - LINK
    *   - Kit Raphael
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

Puoi anche acquistarli separatamente dai link sottostanti.

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

    *   - INTRODUZIONE COMPONENTE
        - LINK DI ACQUISTO

    *   - :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_thermistor`
        - |link_thermistor_buy|
    *   - :ref:`cpn_mcp3008`
        - \-

Schema elettrico
-----------------

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

    *   - Nome T-Board
        - fisico
        - WiringPi
        - BCM

    *   - SPICE0
        - pin24
        - 10
        - 8
    *   - SPIMOSI
        - pin19
        - 12
        - 10
    *   - SPIMISO
        - pin21
        - 13
        - 9
    *   - SPISCLK
        - pin23
        - 14
        - 11

.. image:: ../img/schematic_2.2.2_thermistor_mcp3008.png


Procedure sperimentali
-----------------------

**Passo 1:** Monta il circuito.

.. image:: ../img/july24_2.2.2_thermistor_mcp3008.png

**Passo 2:** Vai alla cartella del codice.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/raphael-kit/c/2.2.2-2/

**Passo 3:** Compila il codice.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    gcc 2.2.2_Thermistor.c -o Thermistor -lwiringPi -lm

.. note::
    -lm serve per caricare la libreria matematica. Non ometterlo, altrimenti si genererà un errore.

**Passo 4:** Esegui il file eseguibile.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    ./Thermistor

Quando il codice è in esecuzione, il termistore rileva la temperatura ambiente, che verrà stampata sullo schermo una volta completato il calcolo del programma.

.. note::

    Se non funziona dopo l'esecuzione o compare un errore del tipo: \"wiringPi.h: No such file or directory\", fai riferimento a :ref:`install_wiringpi`.

**Codice**

.. code-block:: c

    #include <wiringPi.h>
    #include <wiringPiSPI.h>
    #include <stdio.h>
    #include <math.h>

    #define SPI_CHANNEL 0  // CE0
    #define SPI_SPEED   1000000  // 1MHz

    int read_ADC(int channel) {
        if (channel < 0 || channel > 7) return -1;

        unsigned char buffer[3];
        buffer[0] = 1;  // Bit di avvio
        buffer[1] = (8 + channel) << 4;  // Modalità single-ended + canale
        buffer[2] = 0;

        wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 3);

        int value = ((buffer[1] & 3) << 8) | buffer[2];
        return value;
    }

    int main(void) {
        int analogVal;
        double Vr, Rt, temp, cel, Fah;

        if (wiringPiSetup() == -1) {
            printf("setup wiringPi fallito!\n");
            return 1;
        }

        if (wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) {
            printf("setup SPI fallito!\n");
            return 1;
        }

        while (1) {
            analogVal = read_ADC(0);  // Legge dal CH0

            // MCP3008 è un ADC a 10 bit (0–1023)
            Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0;  // Si assume Vref = 3.3V
            Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr); // Partitore di tensione, resistenza 10kΩ
            temp = 1 / ((log(Rt / 10000.0) / 3950.0) + (1 / (273.15 + 25.0)));
            cel = temp - 273.15;
            Fah = cel * 1.8 + 32;

            printf("Celsius: %.2f C  Fahrenheit: %.2f F\n", cel, Fah);
            delay(1000);
        }

        return 0;
    }


Spiegazione del codice
---------------------------

.. code-block:: c

    #include <wiringPi.h>
    #include <wiringPiSPI.h>
    #include <stdio.h>
    #include <math.h>

Questi header file includono le librerie per il controllo GPIO (``wiringPi.h``), la comunicazione SPI (``wiringPiSPI.h``), le operazioni di I/O standard (``stdio.h``) e le funzioni matematiche (``math.h``) in C.

.. code-block:: c

    #define SPI_CHANNEL 0
    #define SPI_SPEED   1000000

Definisce le costanti per il canale SPI e la velocità di comunicazione SPI. Qui viene utilizzato il canale SPI 0 (CE0) e una velocità di clock di 1 MHz.

.. code-block:: c

    int read_ADC(int channel)

Questa funzione legge dati analogici da un canale specifico dell'ADC MCP3008.

.. code-block:: c

    buffer[0] = 1;
    buffer[1] = (8 + channel) << 4;
    buffer[2] = 0;

Queste righe formattano il comando SPI in base al protocollo MCP3008: un bit di avvio, la configurazione per la modalità single-ended e il numero di canale.

.. code-block:: c

    wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 3);

Trasferisce il comando SPI e riceve i dati ADC a 10 bit dal MCP3008.

.. code-block:: c

    int value = ((buffer[1] & 3) << 8) | buffer[2];

Estrae e combina il risultato ADC a 10 bit dal buffer SPI ricevuto.

.. code-block:: c

    if (wiringPiSetup() == -1) { ... }
    if (wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) { ... }

Queste righe inizializzano WiringPi e configurano l'SPI. Se l'inizializzazione fallisce, il programma termina.

.. code-block:: c

    analogVal = read_ADC(0);

Legge il segnale analogico dal canale 0 del MCP3008, dove è collegato il partitore di tensione con il termistore.

.. code-block:: c

    Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0;

Converte il valore digitale dell'ADC in tensione analogica. L'intervallo dell'ADC è 0–1023 con tensione di riferimento di 3,3V.

.. code-block:: c

    Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr);

Calcola la resistenza del termistore usando la formula del partitore di tensione. Si assume una resistenza in serie di 10kΩ.

.. code-block:: c

    temp = 1 / ((log(Rt / 10000.0) / 3950.0) + (1 / (273.15 + 25.0)));

Utilizza l'equazione del parametro B per convertire la resistenza del termistore in temperatura in Kelvin.  
 
**T(K) = 1 / [ln(Rt/R₀)/B + 1/T₀]**, dove  
- R₀ = 10kΩ  
- B = 3950  
- T₀ = 25°C = 298,15K

.. code-block:: c

    cel = temp - 273.15;

Converte la temperatura da Kelvin a gradi Celsius.

.. code-block:: c

    Fah = cel * 1.8 + 32;

Converte la temperatura da gradi Celsius a gradi Fahrenheit.

.. code-block:: c

    printf("Celsius: %.2f C  Fahrenheit: %.2f F\n", cel, Fah);

Visualizza sul terminale la temperatura sia in gradi Celsius che in Fahrenheit con una precisione di due decimali.