نمایش دما و رطوبت و جمع آوری داده ها با آردوینو و پردازش: 13 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

مقدمه: این پروژه ای است که از برد Arduino ، سنسور (DHT11) ، رایانه ویندوز و برنامه پردازش (قابل بارگیری رایگان) برای نمایش دما ، داده های رطوبت به شکل دیجیتال و نمودار میله ، زمان و تاریخ نمایش و شمارش استفاده می کند. تایمر را در حین برنامه افزایش دهید و وقتی برنامه بسته است همه داده ها را در قالب.csv ثبت کنید.

الهام:

ابتدا باید بگویم که من کاملاً مبتدی هستم و چیزهای زیادی از این پروژه آموخته ام. بنابراین من سعی می کنم این دستورالعمل را بنویسم تا برای یک مبتدی کاملاً خوانده و درک شود.

من پروژه های مختلف آردوینو را برای اندازه گیری دما و رطوبت دیده بودم اما برنامه ای می خواستم که:

1) اندازه گیری دما و رطوبت

2) داده ها را هم به صورت گراف (من نمودار میله ای را انتخاب کردم) و هم به صورت دیجیتال نمایش داد

3) دارای عملکرد ساعت

4) دارای تایمر شمارش "زمان اجرا" است

5) این داده ها را در قالب فایل.csv (excel) ذخیره می کند.

من از برنامه های ایجاد شده توسط Sowmith Mandadi ، R-B و aaakash3 الهام گرفتم ، اما هیچ یک از آنها دقیقاً همان چیزی نبود که من می خواستم. بنابراین من نوشتن چند کد اساسی را یاد گرفتم و آنچه را که می خواستم ساختم.

مرحله 1: آنچه شما نیاز دارید:

قطعات و مواد:*کامپیوتر - من از رایانه ویندوز 10 با سیستم عامل Windows 10 استفاده کردم

(مطمئن هستم که از لینوکس یا مک می توان استفاده کرد ، من هیچ کدام را ندارم بنابراین نحوه استفاده از این سیستم عامل ها را توضیح نمی دهم)

*برد آردوینو - من از برد Arduino Uno استفاده کردم ، اما هر برد آردوینو با USB این کار را انجام می دهد

*کابل USB -کابل A/B USB -همان کابل چاپگر قدیمی (معمولاً با برد آردوینو ارائه می شود)

*DHT 11 سنسور دما /رطوبت- ارزان 4 تا 8 دلار

(توجه: 2 نسخه وجود دارد که من از نسخه 3 پین استفاده کردم ، نسخه 4 پین نیاز به استفاده از تخته نان و مقاومت 10K دارد ، 3 پین دارای برد مدار چاپی است که شامل مقاومت 10K است) نمودارهای انجماد را در مراحل بعدی مشاهده کنید

*سیم های اتصال

در صورت اتصال به 3 پین DHT11 بدون تخته نان سیم های Dupont (دو سر زنانه)

سیمهای بلوز استاندارد M/F (یک سر نر یک سر زن) و سیمهای بلوز M/M (هر دو انتهای نر) برای اتصال 4 پین DHT11 - برای اطلاعات بیشتر به مرحله 2 مراجعه کنید

*Arduino IDE - برنامه ای برای نوشتن برنامه های آردوینو (به نام طرح) رایگان @

www.arduino.cc/fa/Main/Software

*پردازش - برنامه ای برای نوشتن طرح های پردازش رایگان @

processing.org/download/

* فایل "DHTLib" -یک کتابخانه (این فایلی است که در برنامه Arduino IDE تحت پوشه ای به نام "Library" قرار می گیرد ، قبل از اینکه Arduino بتواند داده ها را از DHT11 بخواند ، باید به طرح Arduino اضافه شود. مرحله 5 برای بارگیری فایل و دستورالعمل ها

مرحله 2: آردوینو را به DHT11 وصل کنید

ابتدا تعیین کنید کدام DHT11 دارید

من از 3 پین استفاده کردم زیرا در حال حاضر دارای مقاومت 10K مورد نیاز است.

اگر 4 پین دارید ، به یک مقاومت 10K و یک تخته نان نیاز دارید

DHT11 را به برد آردوینو وصل کنید. این برنامه می خواهد پین سیگنال DHT 11 به پین آردوینو شماره 7 و پین Pos (+) به ولتاژ 5 ولت در آردوینو و Neg (-) به GND در آردوینو متصل شود.

به نمودارها و نمودارهای انجماد مراجعه کنید

مرحله 3: Arduino IDE را بارگیری کنید

Arduino IDE را بارگیری کرده و روی رایانه نصب کنید

www.arduino.cc/fa/Main/Software

مرحله 4: آردوینو را به کامپیوتر وصل کنید

ابتدا Arduino IDE را نصب کنید زیرا دارای درایورهای اتصال USB Arduino است.

آردوینو را از طریق USB به کامپیوتر وصل کنید.

منتظر بمانید تا کامپیوتر برد Arduino را تشخیص دهد و درایورها را نصب کند.

برنامه IDE را باز کرده و اتصال سریال را بررسی کنید.

اگر برد Arduino در پورت Tools> (دایره قرمز) نشان داده نشد ، IDE را ببندید و دوباره باز کنید.

* مهم* هنگامی که IDE باز است و برد Arduino از طریق USB متصل می شود. برد آردوینو باید به درگاه سریال مناسب متصل شود. در رایانه های ویندوزی از این حالت به عنوان COM Port یاد می شود. برای انجام این کار در IDE به Tools> Port:> Serial ports بروید. همانطور که در نمودار دیده می شود ، پورت سریال (دایره قرمز) باید با پورت ذکر شده در گوشه سمت راست پایین برنامه IDE (دایره زرد) مطابقت داشته باشد.

مرحله 5: بارگیری کتابخانه

بارگیری کتابخانه برای DHT11. این در ابتدا برای من گیج کننده بود اما واقعاً بسیار ساده است.

فایل "DHTLib" را بارگیری کرده و از حالت فشرده خارج کنید. فایل "DHTLib" فشرده نشده را کپی کنید.

مرجع این کتابخانه را می توان در آدرس زیر یافت:

playground.arduino.cc/Main/DHTLib

(این کتاب توسط راب تیلارت بر اساس کار دیگران نوشته شده است)

پوشه آردوینو را در رایانه خود پیدا کرده و آن را باز کنید. (هر کجا که IDE را بارگیری کرده اید و روی رایانه نصب کرده اید)

نمودار را ببینید

فایلی به نام "libraries" را پیدا کرده و آن را باز کنید و سپس پوشه "DHTLib" را در فایل "libraries" بچسبانید. آن را ببندید و سپس IDE را راه اندازی مجدد کنید.

نمودار را ببینید

پس از باز شدن IDE ، می توانید بررسی کنید که آیا کتابخانه DHT نصب شده است یا خیر. طرح> شامل کتابخانه.

نمودار را ببینید

توجه داشته باشید با کلیک بر روی DHTLib در برگه "شامل کتابخانه" کتابخانه در کد آردوینو به عنوان "#include dht.h" قرار می گیرد.

نیازی به این کار ندارید زیرا قبلاً در کد موجود است که در مرحله بعد بارگیری می کنید.

مرحله 6: کد Arduino را دریافت کنید

فایل Temp_Hum_Instructable.zip را بارگیری کرده و از حالت فشرده خارج کنید. Temp_Hum_Instructable.ino را با Arduino IDE باز کنید.

متناوباً کد زیر را مشاهده کرده و دقیقاً در Arduino IDE کپی و جایگذاری کنید یا تایپ کنید:

#عبارتند از

dht DHT ؛ #deftine DHT11PIN 7 // پین 7 را برای اتصال سیگنال DHT11 تنظیم می کند void setup () {Serial.begin (9600)؛ // باز می کند سریال} void loop () {int chk = DHT.read11 (DHT11PIN) ؛ // DHT11 Serial.print (DHT.temperature، 0) را می خواند ؛ // temp را در سریال Serial.print ("،") چاپ می کند ؛ // چاپ کاما در سریال Serial.print (DHT.humidity، 0) ؛ // رطوبت در سریال Serial.println () ؛ // تاخیر بازگشت واگن (2000) ؛ // منتظر 2 ثانیه}

پس از اتمام کار ، باید شبیه نمودار بالا باشد

مرحله 7: کد را در Arduino بارگذاری کنید

ابتدا طرح را در محل ذخیره کنید و با نامی که به خاطر خواهید آورد ، مثال: Temp_Hum.

در مرحله بعد ، باید طرح را با فشار دادن دکمه جهت دار جهت راست (بارگذاری) روی برد Arduino بارگذاری کنید.

نمودار را ببینید

این چند ثانیه طول می کشد ؛ یک نوار پیشرفت در سمت راست پایین مشاهده خواهید کرد.

سپس خواهید دید: بارگذاری پیام در قسمت پایین سمت چپ و متن سفید در پایین IDE که به شما درباره حافظه می گوید انجام شد.

نمودار را ببینید

در صورت دریافت کد خطا (متن نارنجی در پایین IDE) باید یکی از موارد زیر باشد

1. کتابخانه "DHTlib" به درستی کپی نشده است
2. پورت COM به درستی تنظیم نشده است
3. سنسور به درستی وصل نشده است
4. کد به درستی در IDE بارگذاری نشده است. متن نارنجی را می توان پیمایش کرد و سرنخی از اشتباه نشان می دهد. برگردید و بررسی کنید احتمالاً یک اشتباه ساده است.

پس از انجام این کار ، به برد برد آردوینو خود دقت کنید. هر دو ثانیه LED کوچک کنار حروف "TX" چشمک می زند. این آردوینو اطلاعات را به کامپیوتر ارسال می کند. برای بررسی این مورد ، روی نماد ذره بین کوچک در گوشه سمت راست بالای IDE کلیک کنید.

نمودار را ببینید

با این کار مانیتور سریال باز می شود و داده های دما و رطوبت جدا شده با کاما نمایش داده می شود. توجه داشته باشید که داده های دما برحسب درجه سانتیگراد ذکر شده است. خوب است بعداً به فارنهایت (یا اگر شما انتخاب کنید) تبدیل نمی کنیم.

نمودار را ببینید

سپس مانیتور سریال را ببندید و سپس IDE را ببندید. (به یاد داشتید آن را ذخیره کنید ، اینطور نیست؟). حالا دوباره به برد آردوینو نگاه کنید (آن را از USB محل برق رسانی خود جدا نکنید و داده ها را به پورت سریال کامپیوتر ارسال کنید). هنوز چشمک می زند؟ بله عالیه. پس از بارگیری برنامه بر روی آردوینو ، تا زمانی که قدرت داشته باشد ، اجرا می شود.

نکته در مورد کد: اگر به کد آردوینو با "حلقه خالی ()؛" نگاه می کنید. 5 خط بعدی کد به آردوینو می گوید که داده ها را از DHT بخواند و آنها را در گذرگاه سریال جدا شده با کاما چاپ کند. خط بعدی "تأخیر (2000) ؛" به آردوینو می گوید که 2 ثانیه (2000 میلی ثانیه) منتظر بماند تا داده ها هر 2 ثانیه دریافت شوند. سپس به "حلقه باطل () ؛" - باز می گردد - یک فرمان که به آردوینو می گوید این کار را دوباره انجام دهد. تغییر مقدار در خط تأخیر ، تعداد دفعات دریافت داده ها را تغییر می دهد. مثال: تغییر به (600000) تغییر می کند 10 دقیقه (600000 میلی ثانیه = 10 دقیقه). دریافت داده ها در هر 2 ثانیه به تعداد زیادی داده تبدیل می شود ، بنابراین اکنون می دانید چگونه دفعات خوانده شدن داده ها را تغییر دهید. فقط به یاد داشته باشید که اگر بعداً مقدار را تغییر دهید نیاز به بارگذاری برنامه جدید

خوب بنشینید و نفس بکشید که بیش از نیمی از راه را طی کرده اید. آره !!

مرحله 8: پردازش را بارگیری و نصب کنید

processing.org/download/

کاملاً مستقیم برنامه ای را انتخاب کنید که مربوط به رایانه شما برای ویندوز 64 بیت در مقابل 32 بیت است. اگر نمی دانید ، کنترل پنل را در رایانه خود باز کنید (نماد نمایش داده نمی شود و نمای دسته بندی نیست) و به سیستم بروید در آنجا لیست می شود.

نمودار را ببینید

برنامه را بارگیری و سپس نصب کنید.

اولین بار که پردازش را باز و اجرا می کنید احتمالاً یک پیام امنیتی جاوا دریافت خواهید کرد. روی "اجازه" برای شبکه های خصوصی کلیک کنید. جاوا زبان رایانه ای است که توسط Processing (و Arduino IDE) استفاده می شود. جالب اینجاست که من هرگز پیام امنیتی با Arduino IDE نداشته ام ، فقط پردازش می کنم.

مرحله 9: پردازش کد

خوب حالا برای کد پردازش.

این بخش برای من چالش برانگیز بود ، اما بیشترین فرصت برای یادگیری بود. در حالی که کد آردوینو 20 خط بود ، این کد دارای 27/0 خط در کد اصلی و 70+ دیگر در کلاس ها است.

اکنون اولین چیزی که باید بپرسید این است "کلاسها چیست؟". سؤال خوبی بود. این به برنامه نویسی شی گرا اشاره دارد. به طور خلاصه ، مجموعه ای از موارد در کد اصلی در حال انجام است: تعیین اندازه و رنگ صفحه نمایش ، ساعت ، زمان سنج ، کد برای نشان دادن مکان مکان نما ، کد برای ذخیره داده ها در یک فایل.csv و چند خط که با کدی که نمودارهای میله را نمایش می دهد سروکار دارد. در حالی که Arduino IDE تمام کد را در یک صفحه داشت ، این کد پردازش دارای سه زبانه است. اول کد اصلی است و دو کد بعدی کدی است که نمودارهای میله را نمایش می دهد. (این کد در واقع در سه فایل جداگانه در پوشه کد پردازش ذخیره می شود.) زبانه های جداگانه "class" نامیده می شوند و در خطوط 48 و 56 تعریف شده و سپس توسط خطوط 179-182 کد اصلی نمایش داده می شوند. افرادی که برنامه Processing را نوشته اند ، این را برنامه نویسی شی گرا می نامند. (برای توضیح کوتاه به https://processing.org/tutorials/objects/ مراجعه کنید).

اساساً آنچه که کلاس ها (Recta1 ، Recta2) در این کد انجام می دهند ایجاد مستطیل هایی است که بر اساس داده های دریافتی از DHT11 از طریق سریال به بالا و پایین حرکت می کنند. به دماسنج قدیمی فکر کنید هر چه جیوه بیشتر گرم می شود گرمتر می شود ، اما این کار با داده انجام می شود نه جیوه. در واقع کلاس ها چهار مستطیل ایجاد می کنند ، دو مستطیل ایستا که نشان دهنده پس زمینه دماسنج است و دو مستطیل پویا که به داده ها پاسخ می دهند و بالا و پایین حرکت می کنند. علاوه بر جابجایی مستطیل ها ، کد رنگ مستطیل پویا و رنگ صفحه نمایش دیجیتالی Temp and Humidity را بر اساس داده های دریافت شده توسط سریال تغییر می دهد.

مرحله 10: پردازش پرونده های کد

فقط چند اصل در پردازش کد:

مطالعه کتاب Make: Getting Starting with Casey Reas و Ben Fry بنیانگذاران پردازش را بسیار توصیه می کنم.

processing.org/books/#reasfry2

من سعی نمی کنم همه جنبه های پردازش یا نوشتن کد برای پردازش را توضیح دهم. همانطور که قبلاً گفتم من مبتدی هستم و فکر می کنم افراد بسیار بهتری برای یادگیری وجود دارد. با این حال ، من کدی را که نوشته ام درک می کنم (آزمون و خطا معلمان خوبی هستند).

1. ابتدا باید کتابخانه ها (درست مانند آردوینو) و متغیرها (خطوط 1-25) را شامل شود

2. بعد صفحه نمایش را تنظیم کنید (خطوط 27-63)

3. یک قسمت تکراری از کد را اجرا کنید- منظور من این است که این قسمت از کد تا زمانی که برنامه در حال اجرا است تکرار می شود. در آردوینو "void loop ()؛" (مرحله 6). در پردازش این اکنون "void draw ()؛" (خطوط 65-184)

4. در مرحله بعد دریافت داده ها از پورت سریال و اختصاص آن به متغیرها (int ، float ، String)

بین-

شناور-

رشته-

(خطوط 185-245)

4. در نهایت راهی برای بستن برنامه و ذخیره داده ها (خطوط 246-271)

خوب: بارگیری فایل Temp_Hum_F_3_2 (برای فارنهایت)

یا Temp_Hum_C_3_1 (برای درجه سانتی گراد)

و فایل را از حالت فشرده خارج کنید. با پردازش باز کنید.

مرحله 11: قلم در پردازش

مهم: توجه شما را به خطوط 36-37 جلب می کنم

36 font = loadFont ("SourceCodePro-Bold-48.vlw") ؛ // فونت ذخیره شده در داده ها را بارگذاری می کند

پوشه 37 textFont (فونت) ؛

این کتابخانه فونت "SourceCodePro-Bold-48.vlw" در بارگیری پرونده های پردازش گنجانده شده است و نیازی به تغییر جهت عملکرد ندارد.

اما برای تغییر فونت به چیز دیگری باید فونت جدید را در طرح پردازش بارگذاری کنید و "SourceCodePro-Bold-48.vlw" را با فونت جدید جایگزین کنید.

به خوشبختانه پردازش بخش اول را بسیار آسان کرده است.

ابتدا طرح را باز کرده و سپس کلیک کنید:

ابزارها> ایجاد فونت

این پنجره ای را نشان می دهد

نمودار را ببینید

به سمت فونت جدید مورد نظر بروید ، روی آن کلیک کنید و سپس روی OK کلیک کنید. اکنون فونت در پوشه طرح بارگذاری شده است.

سپس متن "SourceCodePro-Bold-48.vlw" را با نام دقیق فونت جدید (از جمله فرمت فایل.vlw) جایگزین کنید.

اگر این کار انجام نشود ، فونت جدید در کد بارگذاری نمی شود و کد خطا می دهد (درست مانند خطاهای موجود در Arduino- در جعبه سیاه پایین برنامه).

مرحله 12: پایان کار

برای شروع برنامه Processing روی پیکان کلیک کنید ، ممکن است یک هشدار جاوا دریافت کنید ، کلیک کنید: Allow access.

نمودار را ببینید

خوب ، آیا برنامه کار کرد؟ اگر چنین است ، یک صفحه نمایش مانند آنچه در نمودار مشاهده می کنید دریافت خواهید کرد.

(نه؟ عیب یابی را در مرحله بعد ببینید)

آره؟ حالا سعی کنید DHT11 را در کف دست خود یا در زیر جریان هوای گرم سشوار نگه دارید. اعداد باید تغییر کنند آره؟ عالی. یعنی همه چیز خوب کار می کند

برای بستن برنامه و ذخیره داده ها روی کادری که می گوید "برای بستن و ذخیره داده ها اینجا را کلیک کنید" کلیک کنید.

اکنون برای پیدا کردن داده های ذخیره شده ، به پوشه Temp_Hum_F_3_1 یا Temp_Hum_C_3_1 بروید (باید تا به حال به تنهایی بتوانید این را پیدا کنید) آن را باز کرده و پوشه Data را پیدا کنید. این را باز کنید و باید یک فایل.csv به نام تاریخ و زمان بسته شدن برنامه مشاهده کنید (مثال 1-10-18--22-30-16.csv به معنی 10 ژانویه 2018 10:30:16 بعد از ظهر). این را با اکسل (یا معادل ورق باز دفتر) باز کنید. شما باید چیزی شبیه به نمودار را ببینید. ستون های تاریخ ، زمان ، زمان اجرا ، دما و رطوبت با داده ها. اکنون می توانید داده ها را با اکسل یا هر کاری که می خواهید با آن انجام دهید نمودار کنید. (توجه: اگر به اولین ورود داده نگاه کنید ، داده های دما و رطوبت صحیح نیستند ، این طبیعی است و فقط یک خطا در هنگام شروع برنامه است)

باشه آره !!!!!

توانجامش دادی

اگر س questionsالی دارید ، لطفاً ارسال کنید و من تمام تلاش خود را برای پاسخگویی و کمک به شما انجام خواهم داد.

با تشکر از شما برای ماندن در این شرایط و موفق باشید. امیدوارم این فقط یک شروع باشد…..

بعدی برای من بلوتوث و احتمالاً اندروید….

مرحله 13: عیب یابی

مشکلات آردوینو

در صورت دریافت کد خطا (متن نارنجی در پایین IDE) باید یکی از موارد زیر باشد کتابخانه "DHTlib" به درستی کپی نشده است

پورت COM به درستی تنظیم نشده است

سنسور به درستی وصل نشده است

کد به درستی در IDE بارگذاری نشده است

اگر به نظر می رسد که همه آردوینو خوب است ، لطفاً Serial Monitor را باز کنید و ببینید آیا داده ها نمایش داده می شوند

اگر داده های صحیح می بینید این بدان معناست که قسمت آردوینو همه کار می کند- به یاد داشته باشید قبل از شروع پردازش ، Serial Monitor را ببندید ، اگر Serial Monitor باز است پردازش نمی تواند داده ها را بخواند.

مشکلات پردازش:

اینها در قسمت پایین برنامه Processing نمایش داده می شوند.

در صورت بروز خطا در توصیف "فونت" به مرحله 11 بازگردید و فونت را مطابق توضیحات بارگذاری کنید.

اگر خطایی شبیه به این رخ داد: خطا ، غیرفعال کردن serialEvent () برای COM4 null- فقط با کلیک بر روی پیکان مانند مرحله 12 ، طرح پردازش را مجدداً راه اندازی کنید.

اگر با خطایی مواجه شدید که می گوید: خطا در باز شدن درگاه سریال- سعی کنید خطوط 32-34 را به چیزی شبیه جایی که "COM4" با پورت COM در طرح آردوینو شما مطابقت دارد تغییر دهید.

myPort = newSerial (این ، "COM4" ، 9600) ؛ // بندر myPort.bufferUntil ('\ n') // منتظر بمانید تا سریال اطلاعات داشته باشد