树莓派增加模拟信号输入接口_树莓派传输数字还是模拟信号

给树莓派增加模拟信号输入接口

树莓派本身并没有直接接收模拟信号的功能，我们可以通过使用 MCP3008 A/D信号转换器实现树莓派模拟信号输入。

一、 MCP3008

MCP3008是一个10位8通道的ADC(模拟数字转换器)，它使用SPI总线协议，价格便宜，也不需要使用额外的组件，不含电源和接地引脚 只占用4个树莓派的引脚，
就可以提供8个模拟信号输入。 MCP3008输出最大值(2的10次方)= 1023，所以输出的范围是0-1023，0表示0V，1023表示3.3V 。

MCP3008 ADC共有16个引脚，其中左侧8个引脚用于接收模拟信号输入，分别是CH0-CH7(引脚序号：1-8)。D.Groud是芯片的数字地，CS/SHDN是芯片选择引脚，Din和Dout是数据输入和输出脚，CLOCK是时钟，A.Ground是模拟地，Vref是模拟基准电压脚，Vdd/Vcc是供电引脚。

二、打开SPI接口

打开树莓派的命令终端并输入以下命令：sudo raspi-config
也可以通过图形界面打开，具体步骤可以百度搜索。

三、安装NumPy

在终端中输入以下命令 ：
sudo apt-get install python-numpy

四、使用实例–通过电位器控制LED的亮度

首先，我们将尝试使用电位器的模拟输出值来控制LED的亮度。电路连接如下。

我们先将树莓派和MCP3008按下表的对应关系完成连接。

然后，将10k电位计的中心引脚连接到MCP3008的CH0上，将电位计的另外两端连接到3.3V和GND上。最后将LED的正极引脚(LED的长脚)连接到树莓派的GPIO 20，再将220欧电阻从LED的负极引脚连接到树莓派的GND。
通过电位器控制LED的亮度的代码:

# Importing modules
import spidev # To communicate with SPI devices
from numpy import interp  # To scale values
from time import sleep  # To add delay
import RPi.GPIO as GPIO  # To use GPIO pins
# Start SPI connection
spi = spidev.SpiDev() # Created an object
spi.open(0,0)  
# Initializing LED pin as OUTPUT pin
led_pin = 20
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(led_pin, GPIO.OUT)
# Creating a PWM channel at 100Hz frequency
pwm = GPIO.PWM(led_pin, 100)
pwm.start(0) 
# Read MCP3008 data
def analogInput(channel):
  spi.max_speed_hz = 1350000
  adc = spi.xfer2([1,(8+channel)<<4,0])
  data = ((adc[1]&3) << 8) + adc[2]
  return data
while True:
  output = analogInput(0) # Reading from CH0
  output = interp(output, [0, 1023], [0, 100])
  print(output)
    pwm.ChangeDutyCycle(output)
    sleep(0.1)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27

其中，interp(output，[0,1023]，[0,100])函数用于将值从0-1023转换到0-100。我们上面提到过MCP3008 ADC的输出范围是0-1023，这里需要对应0-100的占空比，因此需要对这些值进行了转换。

五、实例二–树莓派从TMP36读取实时温度

解决了树莓派模拟信号输入的问题，现在，我们将使用树莓派从TMP36的测量值中读取并计算温度值。电路图如下所示：

代码：

# Importing modules
import spidev # To communicate with SPI devices
from time import sleep  # To add delay
# Start SPI connection
spi = spidev.SpiDev() # Created an object
spi.open(0,0) 
# Read MCP3008 data
def analogInput(channel):
  spi.max_speed_hz = 1350000
  adc = spi.xfer2([1,(8+channel)<<4,0])
  data = ((adc[1]&3) << 8) + adc[2]
  return data
# Below function will convert data to voltage
def Volts(data):
  volts = (data * 3.3) / float(1023)
  volts = round(volts, 2) # Round off to 2 decimal places
  return volts
 
# Below function will convert data to temperature.
def Temp(data):
  temp = ((data * 330)/float(1023))-50
  temp = round(temp)
  return temp
while True:
  temp_output = analogInput(0) # Reading from CH0
  temp_volts = ConvertVolts(temp_output)
  temp       = ConvertTemp(temp_output)
 
  print("Temp : {} ({}V) {} deg C".format(temp_level,temp_volts,temp))
  sleep(5)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

本文引用来自：https://www.basemu.com/raspberry-pi-analog-sensing-interfacing.html