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.. _3.1.7_c_pi5_mcp3008:

3.1.7 Monitor Surriscaldamento (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
-------------------

Potresti voler realizzare un dispositivo di monitoraggio del surriscaldamento applicabile a varie situazioni.  
Ad esempio, in una fabbrica, potremmo voler avere un allarme e lo spegnimento automatico della macchina quando c'è un surriscaldamento del circuito.  
In questo progetto utilizzeremo un termistore, un joystick, un buzzer, un LED e un display LCD per realizzare un dispositivo intelligente di monitoraggio della temperatura con soglia regolabile.

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

In questo progetto sono necessari i seguenti componenti.

.. image:: ../img/list2_Overheat_Monitor.png
    :align: center

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_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`
        - \-

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

============ ======== ======== ===
Nome T-Board fisico   wiringPi BCM
SPICE0       Pin 24   10       8
SPIMOSI      Pin 19   12       10
SPIMISO      Pin 21   13       9
SPISCLK      Pin 23   14       11
GPIO22       Pin 15   3        22
GPIO23       Pin 16   4        23
GPIO24       Pin 18   5        24
SDA1         Pin 3             
SCL1         Pin 5             
============ ======== ======== ===

.. image:: ../img/Schematic_three_one8.png
   :align: center

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

**Passo 1:** Monta il circuito.

.. image:: ../img/july24_3.1.8_overheat_monitor_mcp3008.png

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

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    cd ~/raphael-kit/c/3.1.7-2/

**Passo 3**: Compila il codice.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    gcc 3.1.7_OverheatMonitor.c -lm -lwiringPi

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

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    sudo ./a.out

Quando il codice è in esecuzione, la temperatura attuale e la soglia di alta temperatura **40** vengono visualizzate su **I2C LCD1602**.  
Se la temperatura corrente è superiore alla soglia, il buzzer e il LED vengono attivati per avvisarti.

**Joystick**: premendolo è possibile regolare la soglia di alta temperatura.  
Spostando il **Joystick** lungo l'asse X e Y è possibile aumentare o diminuire la soglia.  
Premendo di nuovo il **Joystick** si reimposta la soglia al valore iniziale.

.. note::

    * Se viene visualizzato l'errore ``wiringPi.h: No such file or directory``, fai riferimento a :ref:`install_wiringpi_pi5`.
    * Se appare l'errore ``Unable to open I2C device: No such file or directory``, fai riferimento a :ref:`i2c_config` per abilitare I2C e controllare i collegamenti.
    * Se il codice e il cablaggio sono corretti ma l'LCD non mostra nulla, regola il potenziometro sul retro per aumentare il contrasto.

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

.. code-block:: c

    int read_ADC(int channel) {
        if (channel < 0 || channel > 7) return -1;
        unsigned char buffer[3];
        buffer[0] = 1;
        buffer[1] = (8 + channel) << 4;
        buffer[2] = 0;
        wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 3);
        return ((buffer[1] & 0x03) << 8) | buffer[2];
    }

Legge un valore analogico a 10 bit dal canale MCP3008 (CH0–CH7) utilizzando SPI e restituisce un intero da 0 a 1023.

.. code-block:: c

    int get_joystick_value() {
        int x = read_ADC(1);
        int y = read_ADC(2);

        if (x > 900)      return 1;   // Destra
        else if (x < 100) return -1;  // Sinistra
        else if (y > 900) return -10; // Su
        else if (y < 100) return 10;  // Giù
        else              return 0;
    }

Legge i valori analogici X e Y del joystick dai canali CH1 e CH2. Restituisce un numero intero che indica la direzione del movimento in base alle soglie.

.. code-block:: c

    void upper_tem_setting() {
        write_lcd(0,0, "Upper Adjust:");

        int change = get_joystick_value();

        if (change != 0 && change != lastJoystickChange) {
            upperTem += change;
            lastJoystickChange = change;
        }
        else if (change == 0) {
            lastJoystickChange = 0;
        }

        char str[6];
        snprintf(str, sizeof(str), "%d", upperTem);
        write_lcd(0,1, str);
        write_lcd(strlen(str),1, "            ");

        delay(100);
    }

Permette all'utente di regolare la soglia di temperatura utilizzando il joystick, evitando variazioni continue se la direzione viene mantenuta.

.. code-block:: c

    double temperature() {
        int raw = read_ADC(0);
        double Vr = 3.3 * ((double)raw / 1023.0);
        double Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr);
        double tempK = 1.0 / ((log(Rt/10000.0)/3950.0) + 1.0/(273.15+25.0));
        return tempK - 273.15;
    }

Legge il valore analogico dal CH0 collegato al termistore. Utilizza l'equazione di Steinhart–Hart per calcolare la temperatura in gradi Celsius.

.. code-block:: c

    void monitoring_temp() {
        char str[6];
        double cel = temperature();
        snprintf(str, sizeof(str), "%.2f", cel);
        write_lcd(0,0, "Temp: ");
        write_lcd(6,0, str);

        snprintf(str, sizeof(str), "%d", upperTem);
        write_lcd(0,1, "Upper: ");
        write_lcd(7,1, str);
        delay(100);

        if (cel >= upperTem) {
            digitalWrite(buzzPin, HIGH);
            digitalWrite(LedPin,  HIGH);
        } else {
            digitalWrite(buzzPin, LOW);
            digitalWrite(LedPin,  LOW);
        }
    }

Legge continuamente la temperatura corrente e la visualizza insieme alla soglia.  
Se la temperatura supera la soglia, vengono attivati buzzer e LED.

.. code-block:: c

    void setup_all() {
        fd = wiringPiI2CSetup(LCDAddr);
        lcd_init();
        if (wiringPiSetup() == -1 || wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) {
            printf("Setup fallito!\n");
            return;
        }
        pinMode(Joy_BtnPin, INPUT);
        pullUpDnControl(Joy_BtnPin, PUD_UP);
        pinMode(buzzPin, OUTPUT);
        pinMode(LedPin,  OUTPUT);
    }

Inizializza l'LCD, SPI, i pin GPIO per il pulsante del joystick, buzzer e LED. Imposta anche la resistenza di pull-up per il pulsante del joystick.

.. code-block:: c

    int main(void) {
        setup_all();

        int lastBtnState = HIGH;
        int stage = 0;

        while (1) {
            int curBtn = digitalRead(Joy_BtnPin);
            if (curBtn == HIGH && lastBtnState == LOW) {
                stage = (stage + 1) % 2;
                lastJoystickChange = 0;
                delay(100);
                lcd_clear();
            }
            lastBtnState = curBtn;

            if (stage == 1)
                upper_tem_setting();
            else
                monitoring_temp();
        }

        return 0;
    }

Il ciclo principale alterna due modalità:

1. Monitoraggio della temperatura.
2. Regolazione del limite superiore tramite joystick.

La modalità cambia quando il pulsante del joystick viene rilasciato (trigger sul fronte di salita).