MCP3208 모듈을 이용한 아날로그 조도 센서 측정 > 스마트기기시스템

• 라즈베리파이에서 MCP3208 ADC 모듈을 통해 조도 센서(SSBH-011)의 아날로그 값을 측정하는 방법 이해한다.

• MCP3208
  • 12비트 해상도의 8채널 아날로그-디지털 변환기(ADC)
  • SPI 인터페이스로 라즈베리파이와 통신
  • 라즈베리파이는 아날로그 입력 기능이 없어 외부 ADC 필요
• 기본 사양
  • 입력 채널: CH0 ~ CH7
  • 해상도: 12비트 (0~4095)
  • 인터페이스: SPI
  • 동작 전압: 2.7V ~ 5.5V
  • 변환 속도: 최대 100ksps
  • 조도 센서 회로 구성
• SSBH-011 조도 센서, MCP3208, GPIO 연결

• SPI 기능 활성화

pi@pi20221234:~ $ sudo raspi-config

pi@pi20221234:~ $ sudo reboot

• 기본 구동 프로그램 : 라즈베리파이 가상환경에서 파이썬 코딩
  • 라즈베리파이에서 SPI 설정
  • VSCode에서 light_sensor_analog.py 파일 생성
  • SPI 통신을 통해 조도 센서 아날로그 값을 디지털로 변환 후 측정하는 코드 실습

pi@pi20221234:~ $ sudo apt update
pi@pi20221234:~ $ sudo apt install python3-spidev

pi@pi20221234:~ $ iot_
(iot) pi@pi20221234:~/iot $ pip install git+https://github.com/doceme/py-spidev

import spidev
import time
# SPI 초기화
spi = spidev.SpiDev()
spi.open(0, 0)  # bus=0, CE0
spi.max_speed_hz = 1000000  # 1MHz
spi.mode = 0  # 모드 0 설정
# MCP3208 아날로그 데이터 읽기 함수 (0~7 채널)
def read_adc(channel):
    if not 0 <= channel <= 7:
        return -1
    # MCP3208용 명령
    cmd1 = 0b00000110 | ((channel & 0x04) >> 2) # 시작 비트(1) + 단일 엔드 모드(1) + 채널 비트 D2 #단일 입력으로 CH0 채널 읽겠다는 명령
    cmd2 = (channel & 0x03) << 6  # 나머지 채널 비트 D1, D0 (<< 6  상위 6비트로 이동) #CH0 이면 0b00000000
    adc = spi.xfer2([cmd1, cmd2, 0]) # 3byte로 나눠서 보냄 #CH0이면 0b00000110 0b00000000 0b00000000
    print(f"Raw SPI response: {adc}")
    data = ((adc[1] & 0x0F) << 8) | adc[2]
    '''
    adc1 & 0x0F
    → 0b10101100 & 0b00001111 = 0b00001100 = 12 (10진수)

    0b00001100 << 8
    → 0b00001100_00000000 = 3072 (10진수)

    result = 3072 | 240
    → 0b00001100_11110000 = 3312
    '''
    return data
try:
    print("조도센서 값 읽기 시작...")
    print("Ctrl+C로 종료")
   
    while True:
        value = read_adc(0)  # 첫 번째 방법
        voltage = value * 5.0 / 4095  # VREF = 5V 기준
       
        print(f"방법 - 조도 값: {value}, 전압: {voltage:.2f}V")
        print("-" * 50)
       
        time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:
    print("\n프로그램 종료")
finally:
    spi.close()
    print("SPI 연결 종료")

• 아날로그 조도 센서 데이터 SPI전송과정

• 1st : Master -> MCP3208
  • 0b00000110 = 00000(Dummy), 1(Start bit), 1(SGL), 0(D2)

• 2nd : Master -> MCP3208
  • 예: CH0 → D1=0, D0=0 → 0b00000000 (0x00)
  • 예: CH7 → D1=1, D0=1 → 0b11000000 (0xC0), 1st의 D2 1로 세팅

• 3rd : Master -> MCP3208

• MCP3208 -> Master

• 비트 순서에 대한 비교
  • MSB(Most Significant Bit : 최상위비트)
  • LSB(Least Significant Bit : 최하위비트)

• 센서 SSBH-011의 AO 출력 특성
  • 밝아지면 LDR 저항이 감소되면서 LDR 쪽으로 흐르는 전류가 많아짐
  • AO 측정되는 전압이 감소됨