.. note::

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.. _4.1.11_py_pi5_mcp3008:

4.1.8 Indicatore di batteria (MCP3008)
========================================

.. note::

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

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

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

In questo progetto, realizzeremo un dispositivo indicatore di batteria che può mostrare visivamente il livello della batteria sul LED Bargraph.

.. warning::

    Non utilizzare batterie con tensione superiore a 3,3V per evitare sovraccarichi che potrebbero danneggiare il chip o il Raspberry Pi.

Componenti richiesti
------------------------------

In questo progetto, abbiamo bisogno dei seguenti componenti.

.. image:: ../python_pi5/img/list2_Battery_Indicator.png
    :align: center

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

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

    *   - Nome	
        - ARTICOLI IN QUESTO KIT
        - LINK
    *   - Raphael Kit
        - 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_bar_graph`
        - \-
    *   - :ref:`cpn_mcp3008`
        - \-

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
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
============ ======== ======== ===

.. image:: ../python_pi5/img/schematic_battery_indicator_mcp3008.png
   :align: center
   :width: 800

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

**Passo 1:** Costruisci il circuito.

.. image:: ../python_pi5/img/july24_3.1.5_battery_indicator_mcp3008.png
   :width: 800

**Passo 2:** Configura l'interfaccia SPI e installa la libreria ``spidev`` (vedi :ref:`spi_configuration` per istruzioni dettagliate).  
Se hai già completato questi passaggi, puoi saltarli.

**Passo 3:** Vai nella cartella del codice.

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block::

    cd ~/raphael-kit/python-pi5

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

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block::

    sudo python3 4.1.11-2_Battery_indicator_zero.py

Dopo l'avvio del programma, collega un cavo tra il terzo pin di MCP3008 e il GND, quindi collegali ai due poli di una batteria.  
Puoi vedere il LED corrispondente sul LED Bargraph accendersi per mostrare il livello di carica (intervallo di misura: 0-5V).

.. warning::

    Se compare l'errore ``RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address``, fai riferimento a :ref:`faq_soc` 

Codice
--------

.. note::
    Puoi **Modificare/Resettare/Copiare/Eseguire/Fermare** il codice qui sotto.  
    Prima, però, devi andare al percorso del codice sorgente come ``raphael-kit/python-pi5``.  
    Dopo aver modificato il codice, puoi eseguirlo direttamente per vedere l'effetto.

.. 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

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

    # Soglia di temperatura iniziale
    upperTem = 40

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

    # Inizializza LCD (indirizzo I2C 0x27, retroilluminazione attiva)
    LCD1602.init(0x27, 1)

    def read_adc(channel):
        """
        Legge il valore analogico da MCP3008 
        """
        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():
        """
        Legge i valori del joystick e restituisce un valore di variazione 
        in base alla posizione del joystick.
        """
        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():
        """
        Regola e visualizza la soglia di temperatura superiore sull'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():
        """
        Legge la temperatura corrente dal sensore e la restituisce in Celsius.
        """
        analogVal = read_adc(0)
        Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0
        if Vr == 0:
            return 0
        Rt = 10000.0 * (3.3 - Vr) / 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():
        """
        Monitora e visualizza la temperatura corrente e la soglia impostata. 
        Attiva buzzer e LED se la temperatura supera il limite.
        """
        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()

    # Ciclo principale
    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()

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

Questo programma Python funziona su Raspberry Pi. Utilizza un convertitore analogico-digitale MCP3008 per leggere i dati di temperatura da un sensore analogico.  
Un joystick viene usato per regolare la soglia di temperatura, e un display LCD1602 mostra la temperatura corrente e la soglia.  
Un buzzer e un LED vengono attivati quando la temperatura supera la soglia.

1. **Importazione delle librerie**

   .. code-block:: python

       import RPi.GPIO as GPIO
       import spidev
       import time
       import math
       import LCD1602

   * ``RPi.GPIO`` per il controllo dei pin GPIO.  
   * ``spidev`` per comunicare con MCP3008 tramite SPI.  
   * ``math`` per i calcoli di conversione della temperatura.  
   * ``LCD1602`` per controllare il display LCD.

2. **Configurazione dei GPIO**

   .. code-block:: python

       JOY_BTN_PIN = 22
       BUZZER_PIN = 23
       LED_PIN = 24

       GPIO.setmode(GPIO.BCM)
       GPIO.setup(JOY_BTN_PIN, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
       GPIO.setup(BUZZER_PIN, GPIO.OUT)
       GPIO.setup(LED_PIN, GPIO.OUT)

   * Definizione dei pin per pulsante, buzzer e LED con numerazione BCM.  
   * Configurazione del pulsante joystick con resistenza di pull-up.

3. **Inizializzazione di SPI e LCD**

   .. code-block:: python

       upperTem = 40
       spi = spidev.SpiDev()
       spi.open(0, 0)
       spi.max_speed_hz = 1000000
       LCD1602.init(0x27, 1)

   * Comunicazione SPI con MCP3008.  
   * Configurazione LCD1602 tramite I2C.

4. **Lettura canale ADC**

   .. code-block:: python

       def read_adc(channel):
           adc = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0])
           value = ((adc[1] & 0x03) << 8) | adc[2]
           return value

   * Lettura dei valori analogici su un canale (0–7) dell'MCP3008.

5. **Input direzionale joystick**

   .. code-block:: python

       def get_joystick_value():
           ...

   * Lettura movimenti orizzontali/verticali per variare la soglia di temperatura.

6. **Regolazione soglia temperatura**

   .. code-block:: python

       def upper_tem_setting():
           ...

   * Permette di modificare la soglia ``upperTem`` tramite joystick e aggiornare l'LCD.

7. **Calcolo della temperatura dal sensore**

   .. code-block:: python

       def temperature():
           ...

   * Converte la tensione letta in resistenza e quindi in temperatura (°C) con l'equazione di Steinhart–Hart.

8. **Modalità di monitoraggio**

   .. code-block:: python

       def monitoring_temp():
           ...

   * Mostra temperatura corrente e soglia, attiva buzzer e LED se il limite è superato.

9. **Ciclo principale**

   .. code-block:: python

       try:
           ...
       except KeyboardInterrupt:
           ...

   * Alterna tra monitoraggio e regolazione soglia con il pulsante joystick.

10. **Pulizia finale**

   .. code-block:: python

       finally:
           LCD1602.clear()
           GPIO.cleanup()
           spi.close()

   * Garantisce la pulizia dei GPIO e dello schermo LCD alla chiusura del programma.