Przesyłanie temperatury z Arduino do Raspberry za pomocą RF

Witam majsterkowiczów! Nazywam się Mateusz i chcę wam przedstawić mój projekt wykorzystujący nadajnik i odbiornik RF 433Mhz oraz cyfrowy czujnik temperatury DS18B20. Jest to mój pierwszy artykuł na Majsterkowiczach, więc proszę o wyrozumiałość :) Do tego projektu wykorzystałem Arduino nano i Raspberry Pi model B. Ten sam projekt można wykonać wykorzystując dwa Arduino, jeżeli ktoś byłby tym zainteresowany mogę zrobić o tym oddzielny artykuł.

Zdjęcia:

Co będzie nam potrzebne:

• Raspberry Pi,
• Dowolne Arduino,
• Cyfrowy czujnik temperatury DS18B20,
• Rezystor 4.7k Ohm lub 10k Ohm (Ja użyłem 4.7k Ohm),
• Ekran LCD na I₂C (Ja użyłem ekranu 20×4),
• Moduł radiowy i odbiornik 433Mhz,
• Przewody połączeniowe,
• Mała płytka stykowa.

1. Podłączamy wszystkie elementy wg. schematu:
   
2. Gdy już wszystko podłączyliśmy, to zanim przystąpimy do kodu powinniśmy wgrać biblioteki do naszego Arduino
   Wgrywamy bibliotekę OneWire, DallasTemperature, VirtualWire.
3. Uruchamiamy Arduino IDE i wpisujemy nasz kod:
   
   Arduino IDE

   Arduino

   #include <OneWire.h> #include <DallasTemperature.h> #include <VirtualWire.h> const int NadajnikRF = 3; // Port do, którego podłączyliśmy nadajnik // ===Inicjalizacja czujnika temperatury=== #define ONE_WIRE_BUS 2 // Zmieniamy liczbę 2 jeżeli podłączyliśmy nasz czujnik do innego portu w Arduino OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS); DallasTemperature sensors(&oneWire); DeviceAddress insideThermometer; // ======================================== void setup() { Serial.begin(9600); // Rozpoczynamy komunikację szeregową w celu debugowania sensors.begin(); // Rozpoczęcie pracy czujnika if (!sensors.getAddress(insideThermometer, 0)) Serial.println("Nie znaleziono czujnika"); Serial.print("Adres czujnika temperatury: "); printAddress(insideThermometer); sensors.setResolution(insideThermometer, 9); vw_setup(4000); // Szybkość transferu danych vw_set_rx_pin(NadajnikRF); // Port ustalony wyżej } void printTemperature(DeviceAddress deviceAddress) // Funkcja, która odpowiada za odczyt temperatury i wysłanie jej do Raspberry { float tempC = sensors.getTempC(deviceAddress); // Zapisanie temperatury do zmiennej Float int tempCx100 = (int)(tempC*100); // Zmiana floata na inta Serial.print("Temp C: "); // Wyświetlenie temperatury na serial monitorze Serial.print(tempC); // Wyświetlenie temperatury na serial monitorze char msg[10]; // Tworzymy tablicę typu Char String doWyslania = (String(tempCx100, DEC)); doWyslania.toCharArray(msg, doWyslania.length() + 1); // Konwersja inta do tablicy Char vw_send((uint8_t *)msg, strlen(msg)); // Wysyłanie temperatury do Raspberry vw_wait_tx(); } void loop() { sensors.requestTemperatures(); // Pomiar temperatury printTemperature(insideThermometer); // Użycie funkcji printTemperature delay(2000); // przerwa 2000ms = 2s } void printAddress(DeviceAddress deviceAddress) // Funkcja służąca do wyświetlenia adresu czujnika DS18B20 { for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) { if (deviceAddress[i] < 16) Serial.println("0"); Serial.print(deviceAddress[i], HEX); } }

   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

   #include <OneWire.h> #include <DallasTemperature.h> #include <VirtualWire.h>   const int NadajnikRF = 3; // Port do, którego podłączyliśmy nadajnik   // ===Inicjalizacja czujnika temperatury=== #define ONE_WIRE_BUS 2 // Zmieniamy liczbę 2 jeżeli podłączyliśmy nasz czujnik do innego portu w Arduino OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS); DallasTemperature sensors(&oneWire); DeviceAddress insideThermometer; // ========================================   void setup() { Serial.begin(9600); // Rozpoczynamy komunikację szeregową w celu debugowania sensors.begin(); // Rozpoczęcie pracy czujnika if (!sensors.getAddress(insideThermometer, 0)) Serial.println("Nie znaleziono czujnika"); Serial.print("Adres czujnika temperatury: "); printAddress(insideThermometer); sensors.setResolution(insideThermometer, 9); vw_setup(4000); // Szybkość transferu danych vw_set_rx_pin(NadajnikRF); // Port ustalony wyżej }   void printTemperature(DeviceAddress deviceAddress) // Funkcja, która odpowiada za odczyt temperatury i wysłanie jej do Raspberry { float tempC = sensors.getTempC(deviceAddress); // Zapisanie temperatury do zmiennej Float int tempCx100 = (int)(tempC*100); // Zmiana floata na inta Serial.print("Temp C: "); // Wyświetlenie temperatury na serial monitorze Serial.print(tempC); // Wyświetlenie temperatury na serial monitorze char msg[10]; // Tworzymy tablicę typu Char String doWyslania = (String(tempCx100, DEC)); doWyslania.toCharArray(msg, doWyslania.length() + 1); // Konwersja inta do tablicy Char vw_send((uint8_t *)msg, strlen(msg)); // Wysyłanie temperatury do Raspberry vw_wait_tx(); }   void loop() { sensors.requestTemperatures(); // Pomiar temperatury printTemperature(insideThermometer); // Użycie funkcji printTemperature delay(2000); // przerwa 2000ms = 2s } void printAddress(DeviceAddress deviceAddress) // Funkcja służąca do wyświetlenia adresu czujnika DS18B20 { for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) { if (deviceAddress[i] < 16) Serial.println("0"); Serial.print(deviceAddress[i], HEX); } }

4. Wgrywamy nasz kod na Arduino i przystępujemy do przygotowania naszego Raspberry.
5. Instalujemy pakiet WiringPi
   
   Shell

   cd /home/pi sudo apt-get install git-core git clone git://git.drogon.net/wiringPi cd wiringPi git pull origin sudo ./build

   1 2 3 4 5 6

   cd /home/pi sudo apt-get install git-core git clone git://git.drogon.net/wiringPi cd wiringPi git pull origin sudo ./build

6. Następnie pobieramy program do odbierania temperatur z naszego Arduino.
   
   Shell

   wget https://www.dropbox.com/s/vz3qpkdbop05eqk/RPiodbiornik.zip unzip RPiodbiornik.zip make sudo ./RFSniffer

   1 2 3 4

   wget https://www.dropbox.com/s/vz3qpkdbop05eqk/RPiodbiornik.zip unzip RPiodbiornik.zip make sudo ./RFSniffer

7. Powinniśmy zobaczyć temperatury wysyłane z Arduino, teraz zostało nam sprawić by program uruchamiał się automatycznie i napisać program w pythonie, który będzie dzielił nasz wynik przez 1000 i  wyświetlał go na ekranie LCD.
   
   Shell

   sudo nano /etc/rc.local

   1	sudo nano /etc/rc.local

   
   i do pliku dopisujemy
   
   Shell

   sudo /home/pi/RFSniffer

   1	sudo /home/pi/RFSniffer

8. Teraz tworzymy dwie biblioteki dla naszego ekranu:
   
   Shell

   nano lcddriver.py

   1	nano lcddriver.py

   
   i wklejamy kod:
   
   lcddriver.py

   Python

   import i2c_lib from time import * # LCD Address ADDRESS = 0x3F // !!Zmieniamy ten adres na swój uzyskujemy go wpisując komendę sudo i2cdetect -y 1!! # commands LCD_CLEARDISPLAY = 0x01 LCD_RETURNHOME = 0x02 LCD_ENTRYMODESET = 0x04 LCD_DISPLAYCONTROL = 0x08 LCD_CURSORSHIFT = 0x10 LCD_FUNCTIONSET = 0x20 LCD_SETCGRAMADDR = 0x40 LCD_SETDDRAMADDR = 0x80 # flags for display entry mode LCD_ENTRYRIGHT = 0x00 LCD_ENTRYLEFT = 0x02 LCD_ENTRYSHIFTINCREMENT = 0x01 LCD_ENTRYSHIFTDECREMENT = 0x00 # flags for display on/off control LCD_DISPLAYON = 0x04 LCD_DISPLAYOFF = 0x00 LCD_CURSORON = 0x02 LCD_CURSOROFF = 0x00 LCD_BLINKON = 0x01 LCD_BLINKOFF = 0x00 # flags for display/cursor shift LCD_DISPLAYMOVE = 0x08 LCD_CURSORMOVE = 0x00 LCD_MOVERIGHT = 0x04 LCD_MOVELEFT = 0x00 # flags for function set LCD_8BITMODE = 0x10 LCD_4BITMODE = 0x00 LCD_2LINE = 0x08 LCD_1LINE = 0x00 LCD_5x10DOTS = 0x04 LCD_5x8DOTS = 0x00 # flags for backlight control LCD_BACKLIGHT = 0x08 LCD_NOBACKLIGHT = 0x00 En = 0b00000100 # Enable bit Rw = 0b00000010 # Read/Write bit Rs = 0b00000001 # Register select bit class lcd: #initializes objects and lcd def __init__(self): self.lcd_device = i2c_lib.i2c_device(ADDRESS) self.lcd_write(0x03) self.lcd_write(0x03) self.lcd_write(0x03) self.lcd_write(0x02) self.lcd_write(0x02) self.lcd_write(LCD_FUNCTIONSET | LCD_2LINE | LCD_5x8DOTS | LCD_4BITMODE) self.lcd_write(LCD_DISPLAYCONTROL | LCD_DISPLAYON) self.lcd_write(LCD_CLEARDISPLAY) self.lcd_write(LCD_ENTRYMODESET | LCD_ENTRYLEFT) sleep(0.2) def lcd_write_char(self, charvalue, mode=1): self.lcd_write_four_bits(mode | (charvalue & 0xF0)) self.lcd_write_four_bits(mode | ((charvalue << 4) & 0xF0)) def lcd_load_custom_chars(self, fontdata): self.lcd_write(0x40); for char in fontdata: for line in char: self.lcd_write_char(line) # clocks EN to latch command def lcd_strobe(self, data, bl=1): self.lcd_device.write_cmd(data | En | (LCD_NOBACKLIGHT,LCD_BACKLIGHT)[bl]) sleep(.0005) self.lcd_device.write_cmd(((data & ~En) | (LCD_NOBACKLIGHT,LCD_BACKLIGHT)[bl])) sleep(.0001) def lcd_write_four_bits(self, data): self.lcd_device.write_cmd(data | LCD_BACKLIGHT) self.lcd_strobe(data) # write a command to lcd def lcd_write(self, cmd, mode=0): self.lcd_write_four_bits(mode | (cmd & 0xF0)) self.lcd_write_four_bits(mode | ((cmd << 4) & 0xF0)) # put string function def lcd_display_string(self, string, line): if line == 1: self.lcd_write(0x80) if line == 2: self.lcd_write(0xC0) if line == 3: self.lcd_write(0x94) if line == 4: self.lcd_write(0xD4) for char in string: self.lcd_write(ord(char), Rs) # clear lcd and set to home def lcd_clear(self): self.lcd_write(LCD_CLEARDISPLAY) self.lcd_write(LCD_RETURNHOME) # put string in specific position def lcd_display_string_pos(self, string, line, pos): if line == 1: pos_new = pos elif line == 2: pos_new = 0x40 + pos elif line == 3: pos_new = 0x14 + pos if line == 4: self.lcd_write(0xD4) for char in string: self.lcd_write(ord(char), Rs) # clear lcd and set to home def lcd_clear(self): self.lcd_write(LCD_CLEARDISPLAY) self.lcd_write(LCD_RETURNHOME) # put string in specific position def lcd_display_string_pos(self, string, line, pos): if line == 1: pos_new = pos elif line == 2: pos_new = 0x40 + pos elif line == 3: pos_new = 0x14 + pos elif line == 4: pos_new = 0x54 + pos self.lcd_write(0x80 + pos_new) for char in string: self.lcd_write(ord(char), Rs) def lcd_backlight(self, state): if state == 1: self.lcd_device.write_cmd(LCD_BACKLIGHT) elif state == 0: self.lcd_device.write_cmd(LCD_NOBACKLIGHT)

   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157

   import i2c_lib from time import *   # LCD Address ADDRESS = 0x3F // !!Zmieniamy ten adres na swój uzyskujemy go wpisując komendę sudo i2cdetect -y 1!!   # commands LCD_CLEARDISPLAY = 0x01 LCD_RETURNHOME = 0x02 LCD_ENTRYMODESET = 0x04 LCD_DISPLAYCONTROL = 0x08 LCD_CURSORSHIFT = 0x10 LCD_FUNCTIONSET = 0x20 LCD_SETCGRAMADDR = 0x40 LCD_SETDDRAMADDR = 0x80   # flags for display entry mode LCD_ENTRYRIGHT = 0x00 LCD_ENTRYLEFT = 0x02 LCD_ENTRYSHIFTINCREMENT = 0x01 LCD_ENTRYSHIFTDECREMENT = 0x00   # flags for display on/off control LCD_DISPLAYON = 0x04 LCD_DISPLAYOFF = 0x00 LCD_CURSORON = 0x02 LCD_CURSOROFF = 0x00 LCD_BLINKON = 0x01 LCD_BLINKOFF = 0x00   # flags for display/cursor shift LCD_DISPLAYMOVE = 0x08 LCD_CURSORMOVE = 0x00 LCD_MOVERIGHT = 0x04 LCD_MOVELEFT = 0x00   # flags for function set LCD_8BITMODE = 0x10 LCD_4BITMODE = 0x00 LCD_2LINE = 0x08 LCD_1LINE = 0x00 LCD_5x10DOTS = 0x04 LCD_5x8DOTS = 0x00   # flags for backlight control LCD_BACKLIGHT = 0x08 LCD_NOBACKLIGHT = 0x00   En = 0b00000100 # Enable bit Rw = 0b00000010 # Read/Write bit Rs = 0b00000001 # Register select bit   class lcd:    #initializes objects and lcd    def __init__(self):       self.lcd_device = i2c_lib.i2c_device(ADDRESS)         self.lcd_write(0x03)       self.lcd_write(0x03)       self.lcd_write(0x03)       self.lcd_write(0x02)       self.lcd_write(0x02)         self.lcd_write(LCD_FUNCTIONSET | LCD_2LINE | LCD_5x8DOTS | LCD_4BITMODE)       self.lcd_write(LCD_DISPLAYCONTROL | LCD_DISPLAYON)       self.lcd_write(LCD_CLEARDISPLAY)       self.lcd_write(LCD_ENTRYMODESET | LCD_ENTRYLEFT)       sleep(0.2)      def lcd_write_char(self, charvalue, mode=1):       self.lcd_write_four_bits(mode | (charvalue & 0xF0))       self.lcd_write_four_bits(mode | ((charvalue << 4) & 0xF0))      def lcd_load_custom_chars(self, fontdata):       self.lcd_write(0x40);       for char in fontdata:          for line in char:             self.lcd_write_char(line)      # clocks EN to latch command    def lcd_strobe(self, data, bl=1):       self.lcd_device.write_cmd(data | En | (LCD_NOBACKLIGHT,LCD_BACKLIGHT)[bl])       sleep(.0005)       self.lcd_device.write_cmd(((data & ~En) | (LCD_NOBACKLIGHT,LCD_BACKLIGHT)[bl]))       sleep(.0001)      def lcd_write_four_bits(self, data):       self.lcd_device.write_cmd(data | LCD_BACKLIGHT)       self.lcd_strobe(data)      # write a command to lcd    def lcd_write(self, cmd, mode=0):       self.lcd_write_four_bits(mode | (cmd & 0xF0))       self.lcd_write_four_bits(mode | ((cmd << 4) & 0xF0))      # put string function    def lcd_display_string(self, string, line):       if line == 1:          self.lcd_write(0x80)       if line == 2:          self.lcd_write(0xC0)       if line == 3:          self.lcd_write(0x94)       if line == 4:          self.lcd_write(0xD4)         for char in string:          self.lcd_write(ord(char), Rs)        # clear lcd and set to home    def lcd_clear(self):       self.lcd_write(LCD_CLEARDISPLAY)       self.lcd_write(LCD_RETURNHOME)      # put string in specific position    def lcd_display_string_pos(self, string, line, pos):       if line == 1:           pos_new = pos       elif line == 2:           pos_new = 0x40 + pos       elif line == 3:           pos_new = 0x14 + pos       if line == 4:          self.lcd_write(0xD4)         for char in string:          self.lcd_write(ord(char), Rs)        # clear lcd and set to home    def lcd_clear(self):       self.lcd_write(LCD_CLEARDISPLAY)       self.lcd_write(LCD_RETURNHOME)      # put string in specific position    def lcd_display_string_pos(self, string, line, pos):       if line == 1:           pos_new = pos       elif line == 2:           pos_new = 0x40 + pos       elif line == 3:           pos_new = 0x14 + pos       elif line == 4:           pos_new = 0x54 + pos         self.lcd_write(0x80 + pos_new)         for char in string:          self.lcd_write(ord(char), Rs)      def lcd_backlight(self, state):          if state == 1:          self.lcd_device.write_cmd(LCD_BACKLIGHT)        elif state == 0:          self.lcd_device.write_cmd(LCD_NOBACKLIGHT)

   
   
   Shell

   nano i2c_lib.py

   1	nano i2c_lib.py

   
   
   i2c_lib.py

   Python

   #!/usr/bin/python import smbus from time import * class i2c_device: def __init__(self, addr, port=1): self.addr = addr self.bus = smbus.SMBus(port) # Write a single command def write_cmd(self, cmd): self.bus.write_byte(self.addr, cmd) sleep(0.001) # Write a command and argument def write_cmd_arg(self, cmd, data): self.bus.write_byte_data(self.addr, cmd, data) sleep(0.001) # Write a block of data def write_block_data(self, cmd, data): self.bus.write_block_data(self.addr, cmd, data) sleep(0.001) # Read a single byte def read(self): return self.bus.read_byte(self.addr) # Read def read_data(self, cmd): return self.bus.read_byte_data(self.addr, cmd) # Read a block of data def read_block_data(self, cmd): return self.bus.read_block_data(self.addr, cmd)

   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36

   #!/usr/bin/python   import smbus from time import *   class i2c_device:    def __init__(self, addr, port=1):       self.addr = addr       self.bus = smbus.SMBus(port)   # Write a single command    def write_cmd(self, cmd):       self.bus.write_byte(self.addr, cmd)       sleep(0.001)   # Write a command and argument    def write_cmd_arg(self, cmd, data):       self.bus.write_byte_data(self.addr, cmd, data)       sleep(0.001)   # Write a block of data    def write_block_data(self, cmd, data):       self.bus.write_block_data(self.addr, cmd, data)       sleep(0.001)   # Read a single byte    def read(self):       return self.bus.read_byte(self.addr)   # Read    def read_data(self, cmd):       return self.bus.read_byte_data(self.addr, cmd)   # Read a block of data    def read_block_data(self, cmd):       return self.bus.read_block_data(self.addr, cmd)

9. W końcu tworzymy nasz program wyświetlający temperaturę.
   
   Shell

   nano templcd.py

   1	nano templcd.py

   
   
   templcd.py

   Python

   #!/usr/bin/python import lcddriver import time lcd = lcddriver.lcd() lcd.lcd_clear() custom_char = [ [ 0x0, 0x6, 0x9, 0x9, 0x6, 0x0, 0x0, 0x0 ] ] def readtemp(): f_1 = open("/home/pi/temp.txt", 'r') f1 = f_1.read().replace('\n', '') return f1 while True: temp = readtemp() temp1 = float(temp) temp1 = temp1 / 100 temp2 = str(temp1) lcd.lcd_clear() lcd.lcd_display_string_pos("Temperatura:",1,4) lcd.lcd_display_string_pos(unichr(0),2,6) lcd.lcd_display_string_pos("C",2,7) lcd.lcd_display_string(temp2,2) time.sleep(10)

   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

   #!/usr/bin/python   import lcddriver import time   lcd = lcddriver.lcd() lcd.lcd_clear()   custom_char = [ [ 0x0, 0x6, 0x9, 0x9, 0x6, 0x0, 0x0, 0x0 ] ]   def readtemp(): f_1 = open("/home/pi/temp.txt", 'r') f1 = f_1.read().replace('\n', '') return f1   while True: temp = readtemp() temp1 = float(temp) temp1 = temp1 / 100 temp2 = str(temp1) lcd.lcd_clear() lcd.lcd_display_string_pos("Temperatura:",1,4) lcd.lcd_display_string_pos(unichr(0),2,6) lcd.lcd_display_string_pos("C",2,7) lcd.lcd_display_string(temp2,2) time.sleep(10)

Udało nam się wyświetlić temperaturę na naszym ekranie z Arduino Nano :).

Jak macie jakieś pytania lub zauważyliście jakiś błąd piszcie w komentarzach postaram się na nie odpowiedzieć :). Pozdrawiam Mateusz.