عرض درجة الحرارة والرطوبة وجمع البيانات باستخدام Arduino والمعالجة: 13 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

مقدمة: هذا مشروع يستخدم لوحة Arduino ومستشعر (DHT11) وجهاز كمبيوتر يعمل بنظام Windows وبرنامج معالجة (يمكن تنزيله مجانًا) لعرض بيانات درجة الحرارة والرطوبة في شكل رسم بياني رقمي وشريطي وعرض الوقت والتاريخ وتشغيل العد حتى الموقت أثناء البرنامج وتسجيل جميع البيانات في تنسيق.csv عند إغلاق البرنامج.

إلهام:

أولاً ، يجب أن أقول إنني مبتدئ تمامًا وقد تعلمت الكثير من هذا المشروع. وبالتالي أحاول كتابة هذا Instructable ليقرأه ويفهمه مبتدئ كلي.

لقد رأيت العديد من مشاريع Arduino لقياس درجة الحرارة والرطوبة ولكني أردت برنامجًا:

1) قياس درجة الحرارة والرطوبة

2) عرض البيانات في كل من الرسم البياني (اخترت الرسم البياني الشريطي) والشكل الرقمي

3) لديه وظيفة الساعة

4) لديه عداد "وقت التشغيل"

5) يحفظ هذه البيانات في تنسيق ملف.csv (excel).

كان لدي الإلهام من البرامج التي أنشأها Sowmith Mandadi و R-B و aaakash3 ، لكن لم يكن أيًا من هذه البرامج ما أردت بالضبط. لذلك تعلمت كتابة بعض التعليمات البرمجية الأساسية وصنعت ما أريده.

الخطوة الأولى: ما سوف تحتاجه:

الأجزاء والمواد: * الكمبيوتر - لقد استخدمت نظام التشغيل Windows 10 الخاص بجهاز الكمبيوتر

(أنا متأكد من أنه يمكن استخدام Linux أو Mac ، ليس لدي أي منهما لذلك لن أتناول كيفية استخدام أنظمة التشغيل هذه)

* لوحة Arduino - لقد استخدمت لوحة Arduino Uno ، لكن أي لوحة Arduino مزودة بـ USB ستفي بالغرض

* كبل USB - كبل USB A / B - نفس النوع القديم "كابل الطابعة" (يأتي عادةً مع لوحة Arduino)

* مستشعر درجة الحرارة / الرطوبة DHT 11- غير مكلف من 4 إلى 8 دولارات

(ملاحظة: هناك إصداران استخدمتهما الإصدار 3 سنون ، سيتطلب الإصدار المكون من 4 سنون استخدام لوح التجارب ومقاوم 10 كيلو بايت ، ويحتوي الدبوس 3 على لوحة دوائر مطبوعة تتضمن المقاوم 10 كيلو) انظر مخططات فريتزينج في الخطوات التالية

* أسلاك التوصيل

أسلاك دوبونت (نهايات أنثوية مزدوجة) في حالة التوصيل بـ 3 دبوس DHT11 بدون لوح توصيل

أسلاك العبور القياسية M / F (ذكر طرف واحد طرف واحد) وأسلاك توصيل M / M (كلا الطرفين ذكر) لتوصيل 4 دبوس DHT11 - راجع الخطوة 2 لمزيد من المعلومات

* Arduino IDE - برنامج لكتابة برامج Arduino (تسمى اسكتشات) مجانًا @

www.arduino.cc/en/Main/Software

* المعالجة - برنامج لكتابة اسكتشات المعالجة مجانًا @

processing.org/download/

* ملف "DHTLib" - ملف مكتبة (هذا ملف ينتقل إلى برنامج Arduino IDE ضمن المجلد المسمى "Library" ، وسيتعين إضافته إلى مخطط Arduino قبل أن يتمكن Arduino من قراءة البيانات من DHT11 - انظر الخطوة 5 لتنزيل الملف والتعليمات

الخطوة 2: قم بتوصيل Arduino بـ DHT11

حدد أولاً أي DHT11 لديك

لقد استخدمت الدبوس 3 لأنه يحتوي بالفعل على المقاوم 10K المطلوب.

إذا كان لديك 4 دبوس ، فستحتاج إلى المقاوم 10K ولوح التجارب

قم بتوصيل DHT11 بلوحة Arduino. يستدعي هذا البرنامج توصيل دبوس إشارة DHT 11 بـ Arduino pin # 7 ، ودبوس Pos (+) متصل بـ 5V على Arduino و Neg (-) بـ GND على Arduino.

الرجوع إلى المخططات ومخططات فريتزينج

الخطوة 3: قم بتنزيل Arduino IDE

قم بتنزيل Arduino IDE وتثبيته على الكمبيوتر

www.arduino.cc/en/Main/Software

الخطوة 4: قم بتوصيل Arduino بالكمبيوتر

قم بتثبيت Arduino IDE أولاً ، حيث يحتوي على برامج تشغيل لاتصال Arduino USB.

قم بتوصيل Arduino بالكمبيوتر عبر USB.

انتظر حتى يتعرف الكمبيوتر على لوحة Arduino وقم بتثبيت أي برامج تشغيل.

افتح برنامج IDE وتحقق من الاتصال التسلسلي.

إذا لم تظهر لوحة Arduino في الأدوات> المنفذ (الدائرة الحمراء) ، فأغلق IDE وأعد الفتح.

* هام * بمجرد فتح IDE وتوصيل لوحة Arduino عبر USB. يجب توصيل لوحة Arduino بالمنفذ التسلسلي الصحيح. يشار إلى هذا على أجهزة كمبيوتر Windows باسم منفذ COM. للقيام بذلك في IDE ، انتقل إلى أدوات> منفذ:> منافذ تسلسلية. كما هو موضح في الرسم التخطيطي ، يجب أن يتطابق المنفذ التسلسلي (الدائرة الحمراء) مع المنفذ المدرج في الركن الأيمن السفلي من برنامج IDE (الدائرة الصفراء).

الخطوة 5: تحميل المكتبة

قم بتحميل المكتبة لـ DHT11. كان هذا محيرًا بالنسبة لي في البداية ولكنه حقًا بسيط للغاية.

قم بتنزيل الملف المسمى "DHTLib" وفك الضغط. انسخ ملف "DHTLib" الذي تم فك ضغطه.

يمكن العثور على مرجع في هذه المكتبة على:

playground.arduino.cc/Main/DHTLib

(كتبه روب تيلارت بناءً على عمل من آخرين)

ابحث عن مجلد Arduino على جهاز الكمبيوتر الخاص بك وافتحه. (سيكون أينما قمت بتنزيل IDE وتثبيته على الكمبيوتر)

انظر الرسم التخطيطي

ابحث عن الملف المسمى "مكتبات" وافتحه ثم الصق مجلد "DHTLib" في ملف "المكتبات". أغلقه ثم أعد تشغيل IDE.

انظر الرسم التخطيطي

بمجرد إعادة فتح IDE ، يمكنك التحقق من تثبيت مكتبة DHT. رسم> تضمين مكتبة.

انظر الرسم التخطيطي

ملاحظة سيؤدي النقر فوق DHTLib في علامة التبويب "تضمين مكتبة" إلى وضع المكتبة في كود Arduino كـ "#include dht.h".

لست بحاجة إلى القيام بذلك لأنه موجود بالفعل في الكود الذي ستقوم بتنزيله في الخطوة التالية.

الخطوة 6: احصل على كود اردوينو

قم بتنزيل ملف Temp_Hum_Instructable.zip وفك ضغطه. افتح Temp_Hum_Instructable.ino باستخدام Arduino IDE.

انظر بالتناوب إلى الكود التالي وانسخ والصق أو اكتب بالضبط في Arduino IDE:

#يشمل

dht DHT ؛ #define DHT11PIN 7 // يعين الدبوس 7 لإعداد باطل اتصال إشارة DHT11 () {Serial.begin (9600)؛ // يفتح حلقة باطلة متسلسلة () {int chk = DHT.read11 (DHT11PIN) ؛ // يقرأ DHT11 Serial.print (DHT.temperature ، 0) ؛ // يطبع درجة الحرارة في Serial.print ("،") ؛ // يطبع الفاصلة في Serial.print (DHT.humidity، 0) ؛ // يطبع الرطوبة في Serial.println () ؛ // تأخر إرجاع النقل (2000) ؛ // انتظر 2 ثوان}

عند الانتهاء يجب أن يبدو الرسم التخطيطي أعلاه

الخطوة 7: قم بتحميل الكود على Arduino

قم أولاً بحفظ الرسم في الموقع وباسم ستتذكره ، مثال: Temp_Hum.

بعد ذلك ، تحتاج إلى تحميل الرسم التخطيطي على لوحة Arduino بالضغط على زر سهم التأشير الأيمن (تحميل).

انظر الرسم التخطيطي

سيستغرق ذلك بضع ثوانٍ ؛ سترى شريط تقدم في أسفل اليمين.

ثم سترى: تم تحميل رسالة في أسفل اليسار ونص أبيض أسفل IDE تخبرك عن الذاكرة

انظر الرسم التخطيطي

إذا تلقيت رمز خطأ (نص برتقالي في الجزء السفلي من IDE) ، فيجب أن يكون أحد الرموز التالية

1. لم يتم نسخ مكتبة "DHTlib" بشكل صحيح
2. لم يتم تعيين منفذ COM بشكل صحيح
3. لم يتم توصيل المستشعر بشكل صحيح
4. لم يتم تحميل الكود في IDE بشكل صحيح ، ويمكن تمرير النص البرتقالي خلاله وسيعطي دليلًا على الخطأ. ارجع وتحقق من أنه ربما يكون خطأ بسيطًا.

بمجرد الانتهاء من ذلك ، انظر عن كثب إلى لوحة Arduino الخاصة بك. كل ثانيتين ، سيومض مؤشر LED الصغير بجوار الأحرف "TX". هذا هو Arduino الذي يرسل المعلومات إلى الكمبيوتر. للتحقق من هذا ، انقر فوق رمز العدسة المكبرة الصغير في الزاوية اليمنى العليا من IDE.

انظر الرسم التخطيطي

سيؤدي هذا إلى فتح الشاشة التسلسلية وعرض بيانات درجة الحرارة والرطوبة مفصولة بفاصلة. ستلاحظ أن بيانات درجة الحرارة مدرجة بالدرجة المئوية. لا بأس بذلك سنقوم بالتحويل إلى فهرنهايت لاحقًا (أو لا إذا اخترت ذلك).

انظر الرسم التخطيطي

بعد ذلك ، أغلق الشاشة التسلسلية ثم أغلق IDE. (تذكرت حفظه ، أليس كذلك؟). انظر الآن إلى لوحة Arduino مرة أخرى (لا تقم بفصلها عن USB حيث يتم الحصول على الطاقة ، وإرسال البيانات إلى المنفذ التسلسلي على الكمبيوتر). هل ما زالت تومض؟ نعم عظيم. بمجرد تحميل البرنامج على Arduino ، سيعمل طالما أنه يحتوي على طاقة.

ملاحظة حول الكود: إذا نظرت إلى كود Arduino الذي يبدأ بـ "void loop () ؛" ، فإن الأسطر الخمسة التالية من الكود تخبر Arduino بقراءة البيانات من DHT وطباعتها إلى الناقل التسلسلي مفصولة بفاصلة. السطر التالي "تأخير (2000) ؛" يخبر Arduino بالانتظار لمدة ثانيتين (2000 مللي ثانية) حتى يتم تلقي البيانات كل ثانيتين. ثم يعود إلى "void loop () ؛" - أمر يخبر Arduino أن يفعل ذلك مرة أخرى. سيؤدي تغيير القيمة في سطر التأخير إلى تغيير عدد مرات استلام البيانات. مثال: التغيير إلى (600000) سيتغير تصل إلى 10 دقائق (600000 مللي ثانية = 10 دقائق). ينتهي الأمر بتلقي البيانات كل ثانيتين إلى الكثير من البيانات ، لذلك أنت الآن تعرف كيفية تغيير عدد مرات قراءة البيانات. فقط تذكر إذا قمت بتغيير القيمة لاحقًا ، فستحتاج إلى بحاجة إلى تحميل البرنامج الجديد.

حسنًا ، استرخ وخذ نفسًا ، فأنت أكثر من نصف الطريق. نعم!!

الخطوة 8: تحميل وتثبيت المعالجة

processing.org/download/

حدد البرنامج الذي يتوافق مع جهاز الكمبيوتر الخاص بك لنظام التشغيل windows 64 بت مقابل 32 بت. إذا كنت لا تعرف ، فافتح لوحة التحكم على جهاز الكمبيوتر الخاص بك (عرض الرمز وليس عرض الفئة) وانتقل إلى النظام الذي سيتم إدراجه هناك.

انظر الرسم التخطيطي

قم بتنزيل البرنامج ثم قم بتثبيته.

في المرة الأولى التي تفتح فيها المعالجة وتقوم بتشغيلها ، من المحتمل أن تتلقى رسالة أمان Java. انقر فوق "سماح" للشبكات الخاصة. Java هي لغة الكمبيوتر المستخدمة في المعالجة (و Arduino IDE). من المثير للاهتمام أنني لم أحصل على رسالة الأمان مع Arduino IDE ، فقط معالجة.

الخطوة 9: معالجة الكود

حسنًا الآن للحصول على رمز المعالجة.

كان هذا هو الجزء الأكثر تحديًا بالنسبة لي ، ولكنه كان أيضًا أكبر فرصة للتعلم. بينما كان كود Arduino 20 سطرًا أو نحو ذلك ، يحتوي هذا الرمز +/- 270 سطرًا في الكود الرئيسي و 70 + آخر في الفصول الدراسية.

الآن أول شيء يجب أن تسأله هو "ما هي الفصول الدراسية؟". سؤال جيد. يشير هذا إلى البرمجة الشيئية. باختصار ، هناك مجموعة من الأشياء التي تحدث في الكود الرئيسي: تحديد حجم الشاشة ولونها ، وساعة ، ومؤقت ، ورمز لإظهار موقع المؤشر ، ورمز لحفظ البيانات في ملف.csv وبضعة أسطر التي تتعامل مع الكود الذي يعرض الرسوم البيانية الشريطية. بينما يحتوي Arduino IDE على جميع الكود في صفحة واحدة ، فإن كود المعالجة هذا يحتوي على ثلاث علامات تبويب. الأول هو الكود الرئيسي والاثنان التاليان هما الكود الذي يعرض الرسوم البيانية الشريطية. (يتم تخزين هذا الرمز فعليًا في ثلاثة ملفات منفصلة داخل مجلد رمز المعالجة.) تسمى علامات التبويب المنفصلة "فئات" ويتم تحديدها في الأسطر 48 و 56 ثم يتم عرضها بواسطة الأسطر 179-182 من الكود الرئيسي. الأشخاص الذين كتبوا برنامج المعالجة يطلقون على هذه البرمجة الشيئية. (انظر: https://processing.org/tutorials/objects/ للحصول على وصف موجز).

ما تقوم به الفئات (Recta1 و Recta2) في هذا الرمز بشكل أساسي هو إنشاء مستطيلات تتحرك لأعلى ولأسفل بناءً على البيانات المستلمة من DHT11 عبر المسلسل. فكر في مقياس حرارة قديم الطراز كلما ارتفع مستوى الزئبق كلما زادت سخونته ، ولكن يتم ذلك باستخدام البيانات وليس الزئبق. في الواقع ، تُنشئ الفئات أربعة مستطيلات ، مستطيلين ثابتين يمثلان خلفية مقياس الحرارة واثنين من المستطيلات الديناميكية التي تستجيب للبيانات وتتحرك لأعلى ولأسفل. بالإضافة إلى تحريك المستطيلات ، يقوم الكود بتغيير لون المستطيل الديناميكي ولون العرض الرقمي لدرجة الحرارة والرطوبة بناءً على البيانات التي يتم تلقيها بواسطة التسلسل.

الخطوة 10: معالجة ملفات التعليمات البرمجية

فقط بعض الأساسيات حول معالجة التعليمات البرمجية:

أوصي بشدة بقراءة Make: Getting Started withProcessing بواسطة Casey Reas و Ben Fry مؤسسا المعالجة.

processing.org/books/#reasfry2

لن أحاول شرح جميع جوانب المعالجة أو كتابة التعليمات البرمجية للمعالجة. كما قلت سابقًا ، أنا مبتدئ وأعتقد أن هناك أشخاصًا أفضل بكثير للتعلم منهم. لكني أفهم الكود الذي كتبته (التجربة والخطأ معلمان جيدان).

1- يجب أولاً تضمين المكتبات (تمامًا كما هو الحال في Arduino) والإعلان عن المتغيرات (الأسطر 1-25)

2. قم بعد ذلك بإعداد لوحة العرض (الأسطر 27-63)

3. قم بتشغيل جزء متكرر من الكود - ما أعنيه هو أن هذا الجزء من الكود سيتكرر طالما أن البرنامج يعمل. سوف تتذكر في Arduino “void loop () ؛” (الخطوة 6). أثناء المعالجة ، أصبح هذا الآن "رسم باطل () ؛" (خطوط 65-184)

4. بعد ذلك يتم الحصول على البيانات من المنفذ التسلسلي وتخصيصها للمتغيرات (int ، float ، String)

int-

تطفو-

سلسلة-

(السطور 185-245)

4.آخر طريقة لإغلاق البرنامج وحفظ البيانات (خطوط 246-271)

حسنًا: قم بتنزيل الملف Temp_Hum_F_3_2 (لفهرنهايت)

أو Temp_Hum_C_3_1 (لدرجة مئوية)

وفك ضغط الملف. فتح مع المعالجة.

الخطوة 11: الخط في المعالجة

هام: ألفت انتباهك إلى الأسطر 36-37

36 font = loadFont ("SourceCodePro-Bold-48.vlw") ؛ // يقوم بتحميل الخط المخزن في البيانات

مجلد 37 textFont (الخط) ؛

تم تضمين مكتبة الخطوط هذه "SourceCodePro-Bold-48.vlw" في تنزيلات ملفات المعالجة ولا تحتاج إلى تغيير لتعمل.

ومع ذلك ، لتغيير الخط إلى شيء آخر ، ستحتاج إلى تحميل الخط الجديد في رسم المعالجة واستبدال "SourceCodePro-Bold-48.vlw" بالخط الجديد.

. لحسن الحظ ، جعلت المعالجة الجزء الأول سهلاً للغاية.

افتح الرسم التخطيطي أولاً ثم انقر فوق:

أدوات> إنشاء خط

هذا يحضر نافذة

انظر الرسم التخطيطي

قم بالتمرير لأسفل إلى الخط الجديد الذي تريده ، وانقر فوقه ثم انقر فوق موافق. تم الآن تحميل الخط في مجلد الرسم.

بعد ذلك ، استبدل نص "SourceCodePro-Bold-48.vlw" بالاسم الدقيق للخط الجديد (بما في ذلك تنسيق الملف.vlw)

إذا لم يتم ذلك ، فلن يتم تحميل الخط الجديد في الكود وسيعطي الرمز أخطاء (تمامًا مثل الأخطاء في Arduino- في المربع الأسود أسفل البرنامج).

الخطوة 12: الانتهاء

لبدء برنامج المعالجة ، انقر فوق السهم ، قد تحصل على تحذير Java ، انقر فوق: السماح بالوصول.

انظر الرسم التخطيطي

حسنًا ، هل عمل البرنامج؟ إذا كان الأمر كذلك ، فستحصل على عرض مثل ما يظهر في الرسم التخطيطي.

(لا؟ راجع استكشاف الأخطاء وإصلاحها في الخطوة التالية)

نعم؟ حاول الآن وضع DHT11 في راحة يدك المغلقة أو ضعه تحت تيار الهواء الدافئ لمجفف الشعر. يجب أن تتغير الأرقام. نعم؟ رائعة. هذا يعني أن كل شيء يعمل بشكل جيد.

لإغلاق البرنامج وحفظ البيانات ، انقر فوق المربع الذي يقول "انقر هنا لإغلاق وحفظ البيانات".

الآن للعثور على البيانات المحفوظة ، انتقل إلى مجلد معالجة Temp_Hum_F_3_1 أو Temp_Hum_C_3_1 (يجب أن تكون قادرًا على العثور على هذا بنفسك الآن) وافتحه وابحث عن مجلد البيانات. افتح هذا الملف وسترى ملف.csv مُسمى بعد تاريخ ووقت إغلاق البرنامج (المثال 1-10-18--22-30-16.csv يعني 10 يناير 2018 10:30:16 مساءً). افتح هذا باستخدام Excel (أو ما يعادله من ورقة انتشار Open office). يجب أن ترى شيئًا مثل الرسم التخطيطي. أعمدة التاريخ والوقت ووقت التشغيل ودرجة الحرارة والرطوبة مع البيانات. يمكنك الآن رسم البيانات باستخدام برنامج Excel أو أي شيء تريد القيام به به. (ملاحظة: إذا نظرت إلى إدخال البيانات الأول ، فإن بيانات درجة الحرارة والرطوبة غير صحيحة ، وهذا أمر طبيعي وهو مجرد خطأ عند بدء تشغيل البرنامج لأول مرة)

نعم نعم !!!!!

أنت فعلت ذلك

إذا كان لديك أي أسئلة ، يرجى نشرها وسأبذل قصارى جهدي للرد والمساعدة.

شكرا للبقاء مع هذا ونتمنى لك التوفيق. أتمنى أن تكون هذه مجرد بداية…..

التالي بالنسبة لي Bluetooth وربما Android….

الخطوة 13: استكشاف الأخطاء وإصلاحها

مشاكل اردوينو

إذا تلقيت رمز خطأ (نص برتقالي في الجزء السفلي من IDE) ، فيجب أن يكون أحد الرموز التالية لم يتم نسخ مكتبة "DHTlib" بشكل صحيح

لم يتم تعيين منفذ COM بشكل صحيح

لم يتم توصيل المستشعر بشكل صحيح

لم يتم تحميل الكود في IDE بشكل صحيح

إذا كان يبدو أن Arduino يسير على ما يرام ، فتذكر فتح Serial Monitor ومعرفة ما إذا كان يتم عرض البيانات

إذا رأيت بيانات صحيحة ، فهذا يعني أن جانب Arduino يعمل بالكامل - تذكر إغلاق Serial Monitor قبل بدء المعالجة ، إذا كان Serial Monitor مفتوحًا ، فلن تتمكن المعالجة من قراءة البيانات.

مشاكل المعالجة:

سيتم عرض هذه في الجزء السفلي من برنامج المعالجة.

إذا تلقيت خطأ في وصف "الخط" ، فارجع إلى الخطوة 11 وقم بتحميل الخط كما هو موضح.

إذا تلقيت خطأ يشبه: خطأ ، تعطيل serialEvent () لـ COM4 فارغ - فقط أعد تشغيل رسم المعالجة بالنقر فوق السهم كما في الخطوة 12

إذا تلقيت خطأ ينص على: خطأ في فتح المنفذ التسلسلي - حاول تغيير الأسطر 32-34 إلى شيء مثل حيث يطابق "COM4" منفذ COM في مخطط Arduino الخاص بك

myPort = newSerial (this، "COM4"، 9600)؛ // Port myPort.bufferUntil ('\ n') // انتظر حتى يحتوي المسلسل على بيانات