Хоть я в работе с arduino новичок, и не все еще знаю о способностях данного аппарата, я решил поделиться своим успешным опытом, потому как знаю, каково это — искать то, что невозможно найти или этого просто нет. В данной статье я подробно опишу мой проект, который явился моей практикой в университете. Мне никто не навязывал, просто друг увлекся, показал мне. Меня конечно же эта штука заинтересовала и я решил попробовать. Моя программа не так сложна.
Итак, работа заключается в следующем: с известного многим датчика DHT11 (датчик влажности и температуры) принимаем данные через COM порт, далее записываем данные в текстовый файл и по этим данным строим график изменений.
Arduino Uno
Arduino Uno построен на ATmega328. Платформа имеет 14 цифровых вход/выходов, 6 аналоговых входов, кварцевый генератор 16 МГц, разъем USB, силовой разъем, разъем ICSP и кнопку перезагрузки. Для работы необходимо подключить платформу к компьютеру посредством кабеля USB, либо подать питание при помощи адаптера AC/DC или батареи.
Характеристики:
| Микроконтроллер | ATmega328 |
| Рабочее напряжение | 5 В |
| Входное напряжение (рекомендуемое) | 7-12 В |
| Входное напряжение (предельное) | 6-20 В |
| Цифровые Входы/Выходы | 14 |
| Аналоговые входы | 6 |
| Постоянный ток через вход/выход | 40 мА |
| Постоянный ток для вывода 3.3 В | 50 мА |
| Флеш-память | 32 Кб (ATmega328) из которых 0.5 Кб используются для загрузчика |
| ОЗУ | 2 Кб (ATmega328) |
| EEPROM | 1 Кб (ATmega328) |
| Тактовая частота | 16 МГц |
Датчик DHT11
Относительная влажность:
- разрешение = 16 Bit
- повторяемость = ±1%
- точность = если 25℃, то ±5%
- взаимозаменяемость = полностью взаимозаменяемый
- время отклика = 1-2 сек
- гистерезис = <±0,3% RH
- стабильность = <±0,5% RH/год
Температура:
- разрешение = 16 Bit
- повторяемость = ±0,2℃
- диапазон = если 25℃ ± 2℃
- время отклика = 1-2 сек
Электрические характеристики:
- питание = 3,5 — 5,5 V
Фотография датчика в разрезе:
DHT11 цифровой датчик температуры и влажности является составным датчиком, который содержит калиброванный цифровой выходной сигнал с показаниями температуры и влажности. Он имеет высокую надежность и превосходную долговременную стабильность работы. Датчик включает в себя резистивный сенсор влажности и компоненты NTC структуры для измерения температуры.
Подключение
1 — VCC — питание 3,5 — 5,5 V
2 — DATA — передача данных
3 — NC — не используется
4 — GND — отрицательное питание
Для подключения к arduino необходимо подключить между 1 и 2 ножкой резистор = 10кОм.
Схемы подключения
Схема:
Программный код (скетч для датчика DHT11)
#include "DHT.h" #define DHTPIN 2 // у меня подключен ко 2 пину, поэтому 2 #define DHTTYPE DHT11 // указываем какой датчик DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); void setup() { Serial.begin(9600); //указываем скорость передачи в бодах dht.begin(); } void loop() { int h = dht.readHumidity();//переменная для влажности int t = dht.readTemperature();//переменная для температуры if (isnan(t) || isnan(h)) {//проверка (что мы получаем на запрос из датчика - цифры?) Serial.println("Failed to read from DHT");//сообщение об ошибке } else { //Serial.print("Humidity: "); Serial.print(h);//вывожу построчно - влажность Serial.print("tn");//сдвиг каретки и начало строки // Serial.print("Temperature: "); Serial.print(t);//температура Serial.print("n"); //Serial.println(" *C"); } delay(60000);//задержка времени в милсек. = 1 мин. //delay(3600000);//на каждый час }
Загружаю данный скетч, на каждую минуту и получаю данные в мониторе COM порта
34 — в % относительная влажность
25 — в ℃ температура
Далее я так сказать украшал свою программу, придавал ей товарный вид. Все это я делал в среде программирования Microsoft Visual Studio 2012 .NET. Я сделал приложение, которое через COM порт получает данные и обрабатывает их. Получаю, записываю в файл. Тоже построчно. В первой строке значение, вторая строка — дата и время в момент получения данных. Это пригодится для построения графиков. Кто не знаком с работой в C# очень рекомендую, удобная вещь. Создаю форму с 2-мя текстбоксами, 1- будет выводится значение влажности, 2 — значение температуры. Из них создается файл, если не был создан, если был создан до дописываем в него. 2 файла — 1-График_температуры, 2-График_влажности. Названия можете придумать свои. Элементы, используемые в программе: textbox и textbox1, openFileDialog — для работы с выбором файла для графика, notifyIcon — для работы с иконкой, для сворачивания в трей.
Вот запуск приложения
Для просмотра графика, нажимаем на кнопку — Демонстрация графика и выбираем файл, т.е. что мы хотим увидеть (влажность или температуру)
Далее нажимаем — Открыть, и увидим график
Это график относительной влажности. Есть свойство графика — он масштабируется по оси Х. Если большой интервал, мы мышкой выделяем зону, которая нам интересна и он приближает. Если общий график, то на оси Х около 0 нажмем «-» и график будет общим.
Также я немного усовершенствовал программу, я сделал так, чтобы она сворачивалась в трей. Потому что, чтобы работать, она должна быть открыта, или запущена, ее можно свернуть как окно, но вероятно что она будет мешать. А так очень удобно.
1ый значок в трее — программа. По нажатию левой кнопки мыши сворачивается или разворачивается программа.
Привожу исходник своей программы
using System; using System.Collections.Generic; using System.ComponentModel; using System.Data; using System.Drawing; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading.Tasks; using System.Windows.Forms; using System.IO.Ports; using System.IO; namespace arduino { public partial class Form1 : Form { public Form1() { InitializeComponent(); notifyIcon1.Visible = false; this.notifyIcon1.MouseClick += new MouseEventHandler(notifyIcon1_MouseClick); this.Resize += new System.EventHandler(this.Form1_Resize); // Открываем порт, и задаем скорость в 9600 бод serialPort1.PortName = "COM6"; serialPort1.BaudRate = 9600; serialPort1.DtrEnable = true; serialPort1.Open(); serialPort1.DataReceived += serialPort1_DataReceived; serialPort1.DataReceived += serialPort1_DataReceived1; } //****** поток ком порта private void serialPort1_DataReceived(object sender, System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventArgs e) { string vlag = serialPort1.ReadLine(); this.BeginInvoke(new LineReceivedEvent(LineReceived), vlag); } private void serialPort1_DataReceived1(object sender, System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventArgs e) { string temp = serialPort1.ReadLine(); this.BeginInvoke(new LineReceivedEvent1(LineReceived1), temp); } //запись влажности private delegate void LineReceivedEvent(string vlag); private void LineReceived(string vlag) { textBox1.Text = vlag; string path = "График_влажности.txt"; string date = DateTime.Now.ToString(); // Создание файла и запись в него using (StreamWriter sw = File.AppendText(path)) { sw.WriteLine(vlag); sw.WriteLine(date); } } //запись температуры private delegate void LineReceivedEvent1(string temp); private void LineReceived1(string temp) { textBox2.Text = temp.ToString(); string path = "График_температуры.txt"; string date = DateTime.Now.ToString(); // Создание файла и запись в него using (StreamWriter sw = File.AppendText(path)) { sw.WriteLine(temp); sw.WriteLine(date); } } private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { if (openFileDialog1.ShowDialog() == DialogResult.OK) { chart1.ChartAreas[0].AxisX.ScaleView.Zoom(0,30); chart1.ChartAreas[0].CursorX.IsUserEnabled = true; chart1.ChartAreas[0].CursorX.IsUserSelectionEnabled = true; chart1.ChartAreas[0].AxisX.ScaleView.Zoomable = true; chart1.ChartAreas[0].AxisX.ScrollBar.IsPositionedInside = true; //chart1.ChartAreas[0].AxisY.ScaleView.Zoom(0, 30); //chart1.ChartAreas[0].CursorY.IsUserEnabled = true; //chart1.ChartAreas[0].CursorY.IsUserSelectionEnabled = true; //chart1.ChartAreas[0].AxisY.ScaleView.Zoomable = true; //chart1.ChartAreas[0].AxisY.ScrollBar.IsPositionedInside = true; StreamReader streamReader = new StreamReader(openFileDialog1.FileName); chart1.Series[0].Points.Clear(); while (!streamReader.EndOfStream) { string Y = streamReader.ReadLine(); string X = streamReader.ReadLine(); chart1.Series[0].Color = Color.Red; chart1.Series[0].BorderWidth = 1; chart1.Series[0].Points.AddXY(X, Y); } streamReader.Close(); } } private void Form1_Resize(object sender, EventArgs e) { if (this.WindowState == FormWindowState.Minimized) { this.Hide(); notifyIcon1.Visible = true; } } private void notifyIcon1_MouseClick(object sender, MouseEventArgs e) { this.Show(); this.WindowState = FormWindowState.Normal; notifyIcon1.Visible = false; } } }