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# LABORATORIO DE MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES
# BLOQUE 6 - VOLTIMETRO + OHMETRO + AMPERIMETRO + DHT22
# Raspberry Pi Pico W
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# IMPORTS
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from machine import Pin, I2C, Timer, ADC
from ssd1306 import SSD1306_I2C
import utime
import dht


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# CONFIGURACION DE HARDWARE
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# ---------------- OLED SSD1306 ----------------
# SDA -> GP0
# SCL -> GP1

ANCHO_OLED = 128
ALTO_OLED = 64

i2c = I2C(
    0,
    scl=Pin(1),
    sda=Pin(0),
    freq=400000
)

oled = SSD1306_I2C(
    ANCHO_OLED,
    ALTO_OLED,
    i2c
)

# ---------------- BOTON ----------------
# GP15 con pull-up interno

boton = Pin(
    15,
    Pin.IN,
    Pin.PULL_UP
)

# ---------------- DHT22 ----------------
# DATA -> GP16

sensor_dht = dht.DHT22(Pin(16))

# ---------------- ADC VOLTIMETRO ----------------
# GP28 -> ADC2

adc_voltimetro = ADC(28)

# ---------------- ADC OHMETRO ----------------
# GP27 -> ADC1

adc_ohmetro = ADC(27)

# ---------------- ADC AMPERIMETRO ----------------
# GP26 -> ADC0

adc_amperimetro = ADC(26)


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# VARIABLES GLOBALES DEL SISTEMA
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# ---------------- MAQUINA DE ESTADOS ----------------

MODOS = [
    "DSP",
    "VOLTIMETRO",
    "OHMETRO",
    "AMPERIMETRO",
    "DHT22"
]

modo_actual = 0


# ---------------- RTC SOFTWARE ----------------

horas = 14
minutos = 25
segundos = 0


# ---------------- FLAGS ----------------

flag_actualizar_status = False
flag_cambio_modo = True


# ---------------- DEBOUNCE ----------------

ultimo_boton = 0
DEBOUNCE_MS = 200


# ---------------- BATERIA ----------------

bateria = 100


# ---------------- OHMETRO ----------------

R_REFERENCIA = 10000  # 10k ohms
VIN = 3.3


# ---------------- AMPERIMETRO ----------------

R_SHUNT = 10  # ohms


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# FUNCIONES OLED
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def dibujar_barra_estado():
    """
    Dibuja la barra superior:
    - reloj
    - bateria
    """

    oled.fill_rect(0, 0, 128, 16, 0)

    reloj = "{:02d}:{:02d}:{:02d}".format(
        horas,
        minutos,
        segundos
    )

    oled.text(reloj, 0, 4)

    texto_bateria = "{}%".format(bateria)

    oled.text(texto_bateria, 88, 4)

    oled.hline(0, 15, 128, 1)


def limpiar_area_trabajo():
    """
    Limpia SOLO el area de trabajo:
    filas 16 -> 64
    """

    oled.fill_rect(0, 16, 128, 48, 0)


def dibujar_modo_actual():
    """
    Muestra el modo seleccionado
    """

    limpiar_area_trabajo()

    oled.text("MODO:", 0, 25)

    oled.text(
        MODOS[modo_actual],
        0,
        40
    )


# =========================================================
# MODO VOLTIMETRO
# =========================================================

def modo_voltimetro():
    """
    Funcion principal del voltimetro digital.
    """

    lectura_adc = adc_voltimetro.read_u16()

    voltaje = (lectura_adc * 3.3) / 65535

    limpiar_area_trabajo()

    oled.text("VOLTIMETRO", 0, 20)

    oled.text(
        "ADC: {}".format(lectura_adc),
        0,
        35
    )

    oled.text(
        "V: {:.2f} V".format(voltaje),
        0,
        50
    )


# =========================================================
# MODO OHMETRO
# =========================================================

def modo_ohmetro():
    """
    Funcion principal del ohmetro digital.
    """

    lectura_adc = adc_ohmetro.read_u16()

    voltaje = (lectura_adc * VIN) / 65535

    # Evitar division por cero
    if voltaje >= VIN:

        resistencia = 999999

    else:

        resistencia = (
            R_REFERENCIA * voltaje
        ) / (VIN - voltaje)

    limpiar_area_trabajo()

    oled.text("OHMETRO", 0, 18)

    oled.text(
        "ADC: {}".format(lectura_adc),
        0,
        32
    )

    oled.text(
        "V: {:.2f} V".format(voltaje),
        0,
        44
    )

    resistencia_k = resistencia / 1000

    oled.text(
        "R: {:.2f}k".format(resistencia_k),
        0,
        56
    )


# =========================================================
# MODO AMPERIMETRO
# =========================================================

def modo_amperimetro():
    """
    Funcion principal del amperimetro digital.
    """

    lectura_adc = adc_amperimetro.read_u16()

    # Conversion ADC -> Voltaje
    voltaje_shunt = (
        lectura_adc * 3.3
    ) / 65535

    # Ley de Ohm
    corriente = voltaje_shunt / R_SHUNT

    limpiar_area_trabajo()

    oled.text("AMPERIMETRO", 0, 18)

    oled.text(
        "ADC: {}".format(lectura_adc),
        0,
        32
    )

    oled.text(
        "V: {:.2f} V".format(voltaje_shunt),
        0,
        44
    )

    oled.text(
        "I: {:.3f} A".format(corriente),
        0,
        56
    )


# =========================================================
# MODO DHT22
# =========================================================

def modo_dht22():
    """
    Funcion principal del sensor DHT22.
    """

    try:

        # Leer sensor
        sensor_dht.measure()

        temperatura = sensor_dht.temperature()

        humedad = sensor_dht.humidity()

        limpiar_area_trabajo()

        oled.text("DHT22", 0, 18)

        oled.text(
            "Temp:",
            0,
            34
        )

        oled.text(
            "{:.1f} C".format(temperatura),
            48,
            34
        )

        oled.text(
            "Hum:",
            0,
            50
        )

        oled.text(
            "{:.1f} %".format(humedad),
            48,
            50
        )

    except:

        limpiar_area_trabajo()

        oled.text("DHT22 ERROR", 0, 30)


# =========================================================
# FUNCIONES ISR
# =========================================================

def timer_callback(timer):
    """
    ISR del timer periodico.

    SOLO:
    - actualiza RTC
    - activa flags

    NO:
    - display.show()
    - print()
    - delays
    """

    global segundos
    global minutos
    global horas
    global flag_actualizar_status

    segundos += 1

    if segundos >= 60:
        segundos = 0
        minutos += 1

    if minutos >= 60:
        minutos = 0
        horas += 1

    if horas >= 24:
        horas = 0

    flag_actualizar_status = True


def boton_irq(pin):
    """
    ISR del boton.

    Implementa:
    - debounce
    - cambio de modo

    SOLO modifica variables globales.
    """

    global ultimo_boton
    global modo_actual
    global flag_cambio_modo

    tiempo_actual = utime.ticks_ms()

    if utime.ticks_diff(
        tiempo_actual,
        ultimo_boton
    ) > DEBOUNCE_MS:

        modo_actual += 1

        if modo_actual >= len(MODOS):
            modo_actual = 0

        flag_cambio_modo = True

        ultimo_boton = tiempo_actual


# =========================================================
# FUNCIONES DEL SISTEMA
# =========================================================

def inicializar_pantalla():
    """
    Inicializa la interfaz grafica
    """

    oled.fill(0)

    dibujar_barra_estado()

    dibujar_modo_actual()

    oled.show()


# =========================================================
# CONFIGURACION DE INTERRUPCIONES
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timer_reloj = Timer()

timer_reloj.init(
    period=1000,
    mode=Timer.PERIODIC,
    callback=timer_callback
)

boton.irq(
    trigger=Pin.IRQ_FALLING,
    handler=boton_irq
)


# =========================================================
# INICIALIZACION
# =========================================================

inicializar_pantalla()


# =========================================================
# MAIN LOOP
# =========================================================

while True:

    # ---------------------------------------------
    # ACTUALIZAR BARRA SUPERIOR
    # ---------------------------------------------

    if flag_actualizar_status:

        flag_actualizar_status = False

        dibujar_barra_estado()

        oled.show()

    # ---------------------------------------------
    # CAMBIO DE MODO
    # ---------------------------------------------

    if flag_cambio_modo:

        flag_cambio_modo = False

        dibujar_modo_actual()

        oled.show()

    # ---------------------------------------------
    # MODOS
    # ---------------------------------------------

    # VOLTIMETRO
    if MODOS[modo_actual] == "VOLTIMETRO":

        modo_voltimetro()

        oled.show()

    # OHMETRO
    elif MODOS[modo_actual] == "OHMETRO":

        modo_ohmetro()

        oled.show()

    # AMPERIMETRO
    elif MODOS[modo_actual] == "AMPERIMETRO":

        modo_amperimetro()

        oled.show()

    # DHT22
    elif MODOS[modo_actual] == "DHT22":

        modo_dht22()

        oled.show()

    # ---------------------------------------------
    # PEQUEÑO RETARDO DE ESTABILIDAD
    # ---------------------------------------------

    utime.sleep_ms(200)