Arduino zapisovač podataka (temperatura dnevnika, vlažnost, vrijeme na sd kartici i računalu)

Kao inženjeri / programeri, uvijek se oslanjamo na prikupljene podatke kako bismo dizajnirali ili poboljšali sustav. Snimanje podataka i njihova analiza uobičajena je praksa u većini industrija, ovdje gradimo Arduino Data Logger Project gdje ćemo naučiti kako možemo bilježiti podatke u određenom vremenskom intervalu. Upotrijebit ćemo Arduino ploču za čitanje nekih podataka (ovdje temperatura, vlaga, datum i vrijeme) i njihovo istovremeno spremanje na SD karticu i računalo.

Spremljeni podaci mogu se lako otvoriti u Excelovom listu za daljnje analize. Za održavanje datuma i vremena koristit ćemo poznati RTC modul DS3231, a za dobivanje temperature i vlažnosti upotrijebit ćemo senzor DHT11. Na kraju projekta naučit ćete

1. Kako prijaviti podatke na SD karticu s datumom, vremenom i vrijednostima senzora.
2. Kako zapisati podatke izravno u Excel Sheet na računalu putem serijske komunikacije.

Potrebni materijali:

1. Breadboard
2. Arduino UNO (bilo koja Arduino ploča)
3. DHT11 Senzor temperature
4. DS3231 RTC modul
5. Modul SD kartice
6. SD kartica
7. Spajanje žica
8. Računalo / Laptop

Kružni dijagram:

Dijagram kruga za ovaj projekt Arduino temperaturnog zapisničara prikazan je u nastavku.

Kao što je prikazano na shemi spojeva, veze su vrlo jednostavne, jer smo ih koristili kao module, možemo ih izravno graditi na ploči. Veze su dalje klasificirane u donjoj tablici

Arduino pin	Pin modula
Osjetnik temperature - DHT11
Vcc	5V
Gnd	Gnd
Nc	Nc
Van	Pribadača 7
RTC modul DS3231
Vcc	5V
Gnd	Gnd
SCL	Pribadača A5
SDA	Prikvači A4
Modul SD kartice
Vcc	5V
Gnd	Gnd
MISO	Pribadača 12
MOSI	Pribadača 11
SCK	Pin 13
CS	Pribadača 4

Možete zamijeniti temperaturni osjetnik DHT11 bilo kojim od svojih senzora s kojeg trebate zabilježiti vrijednosti. Možete provjeriti LM35 s Arduinom da očita temperaturu.

RTC modul DS3231 povezan je s Arduinom pomoću I2C komunikacije (SCL, SDA), a modul SD kartice povezan je SPI komunikacijom (MISO, MOSI, SCK, CS). Pinovi 4 i 7 definirani su kao CS pin i izlazni pin u programu Arduino, po potrebi ih možete promijeniti na bilo koji drugi pin. Prethodno smo povezali SD karticu s Arduinom u projektu Music player.

Objašnjenje programa Arduino:

Moramo napisati program Arduino koji može učiniti sljedeće.

1. Čitajte podatke sa senzora DTH11 (ili bilo koje druge podatke koje želite prijaviti).
2. Inicijalizirajte I2C sabirnicu za čitanje podataka s RTC modula.
3. Inicijalizirajte SPI sabirnicu radi povezivanja modula SD kartice s Arduinom.
4. Pohranite datum, vrijeme, temperaturu i vlažnost na SD karticu.
5. Pohranite datum, vrijeme, temperaturu i vlažnost u Excel listu na računalu / prijenosnom računalu.

Gornji koraci možda zvuče složeno, ali vrlo su jednostavni jer biblioteke rade težak posao umjesto nas. Morate preuzeti sljedeće dvije knjižnice

1. Biblioteka senzora DHT11 tvrtke GitHub
2. Biblioteka modula DS3231 RTC tvrtke Rinky-Dink Electronics

Nakon što preuzmete biblioteku, dodajte ih u svoj Arduino IDE slijedeći

Skica-> Uključi biblioteku -> Dodaj.ZIP biblioteku

Da bismo podatke iz Arduina živahno uložili u Excel list na računalu, trebat ćemo instalirati i softver nazvan PLX-DAQ, koji osigurava Parallax Inc. Slijedite vezu da biste preuzeli datoteku i instalirali ih na temelju vašeg operativnog sustava. Ovo je trebalo stvoriti mapu s imenom PLS-DAQ na vašoj radnoj površini. Za to ćemo se pobrinuti kasnije u našem radnom dijelu.

Nakon dodavanja obje knjižnice i nakon instalacije softvera, možete upotrijebiti Kompletni kod (naveden na dnu vodiča) i prenijeti ih na svoj Arduino. Trudio sam se da kôd bude što jednostavniji, a objašnjenja se daju i kroz komentare. Dalje, u nastavku ću objasniti važne segmente.

1. Čitanje podataka s DS3231:

DS3231 je RTC (sat u stvarnom vremenu) modul. Koristi se za održavanje datuma i vremena za većinu projekata Elektronike. Ovaj modul ima svoje vlastito napajanje ćelijskim novčićem pomoću kojeg održava datum i vrijeme, čak i kad je glavno napajanje uklonjeno ili je MCU prošao kroz hard reset. Dakle, nakon što postavimo datum i vrijeme u ovom modulu, on će ih uvijek pratiti.

Korištenje ovog modula vrlo je jednostavno zbog biblioteke koju pruža Arduino.

// Uvođenje DS3231 pomoću hardverskog sučelja DS3231 rtc (SDA, SCL); void Initialize_RTC () {// Inicijalizirajte rtc objekt rtc.begin (); // #### sljedeći se redovi mogu nekomentirati kako bi se prvi put postavili datum i vrijeme ### / * rtc.setDOW (PETAK); // Postavi dan u tjednu na NEDJELJA rtc.setTime (18, 46, 45); // Postavite vrijeme na 12:00:00 (24-satni format) rtc.setDate (6, 30, 2017); // Postavite datum 1. siječnja 2014. * /}

Napomena: Kada prvi put koristite ovaj modul, morate postaviti datum i vrijeme. To se može učiniti jednostavnim uklanjanjem komentara kao što je gore spomenuto i upisivanjem datuma i vremena. Svakako ih ponovno komentirajte i prenesite, inače će se svaki put kad pokrenete ploču datum i vrijeme ponovno postaviti. Također možete koristiti RTC IC DS1307 za očitavanje vremena s Arduinom.

2. Čitanje podataka s DHT11:

DHT11 je senzor za vlagu s temperaturom. Vrijednosti temperature i vlage šalje kao 8-bitne podatke serijski kroz izlazni pin modula. Biblioteka čita ove podatke pomoću serijske funkcije softvera Arduino.

#define DHT11_PIN 7 // Izlazni pin osjetnika spojen je na pin 7 dht DHT; // Objekt senzora imenovan kao DHT void Read_DHT11 () {int chk = DHT.read11 (DHT11_PIN); }

Ovdje sam spojio izlazni pin na pin 7, kao primjer možete odabrati bilo koji pin koji podržava softverski serijski. Pozivanje DHT.read (pin broj); očitat će vrijednost temperature i vlažnosti i pohraniti je u parametar DHT.temperature odnosno DHT.Humidity . Također provjerite ovo mjerenje temperature Arduino temeljeno na DHT11.

3. Inicijalizacija modula SC kartice:

void Initialize_SDcard () {// provjerite je li kartica prisutna i može li se inicijalizirati: if (! SD.begin (chipSelect)) {Serial.println ("Kartica nije uspjela ili nije prisutna"); // ne radi ništa više: return; } // otvorite datoteku. imajte na umu da istodobno može biti otvorena samo jedna datoteka, // pa ovu morate zatvoriti prije otvaranja druge. Datoteka dataFile = SD.open ("LoggerCD.txt", FILE_WRITE); // ako je datoteka dostupna, napišite joj: if (dataFile) {dataFile.println ("Datum, Vrijeme, Temperatura, Vlažnost"); // Napišite prvi red excelove datoteke dataFile.close (); }}

Korištenje SD kartice s Arduinom jednostavno je zbog biblioteke SD kartica koja će se prema zadanim postavkama dodati u Arduino IDE. U funkciji inicijalizacije SD kartice stvorit ćemo tekstualnu datoteku pod nazivom "LoggerCD.txt" i napisati prvi redak našeg sadržaja. Ovdje vrijednosti odvajamo pomoću znaka "," kao graničnika. Što znači kad se postavi zarez, to znači da se moramo premjestiti na sljedeću ćeliju u Excelovom listu.

4. Zapisivanje podataka na SD karticu

void Write_SDcard () {// otvori datoteku. imajte na umu da istodobno može biti otvorena samo jedna datoteka, // pa ovu morate zatvoriti prije otvaranja druge. Datoteka dataFile = SD.open ("LoggerCD.txt", FILE_WRITE); // ako je datoteka dostupna, napišite joj: if (dataFile) {dataFile.print (rtc.getDateStr ()); // Datum pohrane na SD kartici dataFile.print (","); // Prelazak na sljedeći stupac pomoću "," dataFile.print (rtc.getTimeStr ()); // Datum pohrane na SD kartici dataFile.print (","); // Prelazak na sljedeći stupac pomoću "," dataFile.print (DHT.temperature); // Datum pohrane na SD kartici dataFile.print (","); // Prelazak na sljedeći stupac pomoću "," dataFile.print (DHT.humidity); // Datum pohrane na SD kartici dataFile.print (","); // Prelazak na sljedeći stupac pomoću "," dataFile.println (); // Prelazak na kraj retka na sljedeći redak dataFile.close ();// Zatvorimo datoteku} else Serial.println ("OOPS !! Zapisivanje SD kartice nije uspjelo"); }

Kao što je ranije rečeno, namjera nam je spremiti datum, vrijeme, temperaturu i vlažnost na našu SD karticu. Uz pomoć knjižnice DS3231 i biblioteke DHT11, naš će Arduino moći pročitati sva ova četiri parametra i pohraniti ih u sljedeće parametre kao što je prikazano u donjoj tablici

Datum	rtc.getDateStr ());
Vrijeme	rtc.getTimeStr ());
Temperatura	DHT.temperatura
Vlažnost	DHT.vlažnost

Sada ove parametre možemo izravno koristiti za njihovo spremanje na SD karticu pomoću linije za ispis

dataFile.print (parametar);

Možete primijetiti da je svaki parametar odvojen zarezom kako bi izgledao čitko i dataFile.println (); koristi se za označavanje kraja retka.

5. Zapisivanje podataka u PLX-DAQ

PLX-DAQ je dodatak za Microsoft Excel koji nam pomaže da zapisujemo vrijednosti iz Arduina izravno u Excel datoteku na našem prijenosnom računalu ili računalu. Ovo mi je osobno najdraže iz dva razloga:

1. Možete istodobno pisati i nadzirati podatke i pruža nam način da ih ucrtamo u grafikone.

2. Za praćenje datuma i vremena ne treba vam RTC modul poput DS3231. Možete jednostavno upotrijebiti datum i vrijeme na vašem prijenosnom računalu / računalu i spremiti ih izravno u Excel.

Da bismo koristili ovaj softver s Arduinom, moramo podatke slati serijski u određenom uzorku, baš poput prikazivanja vrijednosti na serijskom monitoru. U nastavku su objašnjeni ključni redovi:

void Initialize_PlxDaq () {Serial.println ("CLEARDATA"); // briše sve podatke preostale iz prethodnih projekata Serial.println ("LABEL, Date, Time, Temperature, Vlažnost"); // uvijek napiši LABEL, da ga označiš kao prvi redak} void Write_PlxDaq () {Serial.print ("DATA"); // uvijek napiši "DATA" da bi se sljedeće označilo kao Data Serial.print (","); // Prelazak na sljedeći stupac pomoću "," Serial.print ("DATE"); // Datum pohrane na programu Excel Serial.print (","); // Prelazak na sljedeći stupac pomoću "," Serial.print ("TIME"); // Datum pohrane na programu Excel Serial.print (","); // Prelazak na sljedeći stupac pomoću "," Serial.print (DHT.temperature); // Datum pohrane na programu Excel Serial.print (","); // Prelazak na sljedeći stupac pomoću "," Serial.print (DHT.humidity);// Datum pohrane na programu Excel Serial.print (","); // Prelazak na sljedeći stupac pomoću "," Serial.println (); // prelazak kraja retka na sljedeći redak}

Softver može prepoznati ključne riječi poput LABEL, DATA, TIME, DATE itd. Kao što je prikazano u funkciji Initialize, ključna riječ "LABEL" koristi se za pisanje prvog REDA Excel lista. Kasnije u funkciji Write koristimo ključnu riječ "DATA" kako bismo naznačili da sljedeće podatke treba smatrati DATA-om. Da bismo naznačili da se moramo pomaknuti na sljedeći redak, moramo upotrijebiti zarez (","). Da bismo označili kraj reda, moramo poslati Serial.println ();.

Kao što je ranije rečeno, možemo zapisati datum i vrijeme sustava slanjem ključnih riječi „DATUM“ i „VRIJEME“, kako je gore prikazano.

Napomena: Nemojte koristiti serijski monitor kada koristite ovaj PLX_DAQ softver.

Radno objašnjenje:

Rad Arduino Data Loggera je jednostavan. Jednom kad su hardver i softver spremni, vrijeme je da program spališ na svoju Arduino ploču. Čim se vaš program prenese, vrijednosti temperature i vlažnosti počet će se pohranjivati ​​na SD karticu. Morate slijediti korake u nastavku kako biste PLX-DAQ omogućili prijavu u Excel list na računalu.

Korak 1: Otvorite datoteku „Plx-Daq Spreadsheet“ koja je stvorena na vašoj radnoj površini tijekom instalacije.

Korak 2: Ako postoji sigurnosni blok, kliknite Opcije-> Omogući sadržaj -> Završi -> U redu da biste dobili sljedeći zaslon.

Korak 3: Sada odaberite brzinu prijenosa podataka kao "9600" i port na koji je povezan vaš Arduino i kliknite na Connect. Vrijednosti bi se trebale evidentirati kao što je prikazano na donjoj slici.

Možete ostaviti ovaj excel list otvorenim i nadzirati vrijednosti dok se bilježe. Kako se to događa, naša SD kartica također bi sačuvala iste vrijednosti. Jednostavno izvadite SD karticu i otvorite je na računalu kako biste provjerili radi li. U njemu biste trebali pronaći tekstualnu datoteku pod nazivom "LoggerCD.txt" . Kad bi se otvorio, izgledalo bi otprilike ovako.

Ova datoteka ima podatke, ali bilo bi ih teško analizirati na bilježnici. Stoga ga možemo otvoriti u programu Excel kao CSV datoteku (vrijednosti odvojene zarezom), što ga čini učinkovitijim. Otvoriti u excelu

1. Otvorite Excel. Kliknite Datoteka-> Otvori i odaberite "Sve datoteke" u donjem desnom kutu i odaberite "LoggerCD" datoteku sa SD kartice. Otvorit će se čarobnjak za uvoz teksta.

2. Kliknite "Dalje" i odaberite zarez kao graničnik. Ponovno kliknite "Dalje". Zatim Završi.

3. Sada će se vaše vrijednosti otvoriti u Excelovoj datoteci kao što je prikazano dolje

Logirao sam vrijednosti svakih 5 sekundi; možete ih prijaviti za bilo koje željeno vrijeme promjenom funkcije odgode u programu. Za detaljno razumijevanje rada pogledajte video u nastavku.

Nadam se da vam se svidio projekt, ako sumnjate, napišite ih u odjeljku za komentare u nastavku, a ja ću vam pomoći.

Poboljšanje bonusa - bežično bilježenje podataka pomoću Arduina:

Nakon što uspijete do ove točke, s nekoliko napretka i samo dodavanjem nekoliko redaka koda možete bežično bilježiti podatke.

Jednostavno spojite Bluetooth uređaj poput HC-05 i zapišite podatke na PLX-DAQ putem Bluetootha umjesto Serijskog. To je zamijeniti Serial.print (parametar); s BluetoothName.print (parametar); i povežite svoj laptop s Bluetooth modulom, odaberite COM priključak na koji su povezani vaši prijenosnici Bluetooth i Taadaaa…… Ubrzo imate uspostavljen bežični sustav za evidentiranje podataka.