Урок 21.1 Метеостанция с сохранением данных на flash карту

В этом уроке мы научимся не только получать и выводить данные с датчиков и модулей на дисплей, но и сохранять эти данные на MicroSD карте.

Нам понадобится:

• Arduino Uno х 1шт.
• SPI адаптер карт MicroSD v1.0 х 1шт.
• LCD дисплей LCD1602 IIC/I2C(синий) или LCD1602 IIC/I2C(зелёный) х 1шт.
• Trema-модуль RTC (часы реального времени) на базе чипа DS1307 х 1шт.
• Trema-модуль DHT22 (датчик температуры и влажности) х 1шт.
• Trema-модуль Датчик освещённости х 1шт.
• Trema-модуль I2C Hub х 1шт.
• Trema Shield х 1шт.
• 6 проводной шлейф ПАПА-МАМА для подключения х 1шт.
• 4 проводной шлейф МАМА-МАМА для подключения х 2шт.
  Остальные провода входят в комплект Trema-модулей
  Trema-модуль DHT22 можно заменить на Trema-модуль DHT11

Для реализации проекта нам необходимо установить библиотеки:

• Библиотека iarduino_RTC (для подключения RTC часов реального времени DS1302, DS1307, DS3231)
• Библиотека iarduino_DHT (для работы с датчиками температуры и влажности DHT11, DHT22)
• Библиотека LiquidCrystal_I2C_V112 (для подключения дисплеев LCD1602 по шине I2C)
  (Библиотека SD, для работы с адаптером MisroSD-карт, входит в стандартный набор Arduino IDE > Скетч> Подключить библиотеку > SD.)

О том как устанавливать библиотеки, Вы можете ознакомиться на странице Wiki - Установка библиотек в Arduino IDE.

Видео:

Схема подключения:

Подключение модулей RTC и LCD, осуществляется к аппаратным выводам шины I2C.
Подключение адаптера,осуществляется к аппаратным выводам шины SPI.
Trema-модуль датчик света подключается к аналоговому входу A0 (можно менять в скетче).
Trema-модуль DHT22 (датчик температуры и влажности) подключается к цифровому выводу 2 (можно менять в скетче).

Алгоритм работы метеостанции:

• При старте, в течении 2 секунд, метеостанция выводит информацию о том, подключена ли SD-карта ("ON"/"ERR").
• Каждую секунду, метеостанция опрашивает подключённые датчики и выводит информацию на LCD дисплей.
• Каждые 5 минут информация сохраняется на SD-карту, добавляя новую строку в файл "iarduino.txt" в корне SD-карты.

Код программы:

// Подключаем библиотеки:
#include <Wire.h>                                            // подключаем библиотеку для работы с шиной I2C (для LCD дисплея)
#include <LiquidCrystal_I2C.h>                               // подключаем библиотеку для работы с LCD дисплеем
#include <SPI.h>                                             // подключаем библиотеку для работы с шиной SPI (для адаптера карт MicroSD)
#include <SD.h>                                              // подключаем библиотеку для работы с адаптером карт MicroSD
#include <iarduino_DHT.h>                                    // подключаем библиотеку для работы с датчиком DHT
#include <iarduino_RTC.h>                                    // подключаем библиотеку для работы с RTC модулем
// Объявляем переменные и константы:
      int8_t      DHT_result;                                // объявляем переменную для хранения состояния опроса датчика DHT
      uint16_t    LUM_result;                                // объявляем переменную для хранения результата опроса датчика освещённости
      bool        MSD_result;                                // объявляем переменную для хранения состояния адаптера карт MicroSD
      uint8_t     LCD_symbol[8]    = {B00110,B01001,B01001,B00110,B00000,B00000,B00000,B00000};  // символ градуса
const uint8_t     PIN_temperature  = 2;                      // номер цифрового вывода к которому подключён датчик DHT
const uint8_t     PIN_adapterSD_CS = 10;                     // указываем номер вывода CS шины SPI инициирующего передачу данных с адаптером карт MicroSD
const uint8_t     PIN_illumination = 0;                      // номер аналогового вывода к которому подключён освещенности
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);                            // объявляем переменную для работы с LCD дисплеем, указывая параметры дисплея (адрес I2C = 0x27, количество столбцов = 16, количество строк = 2)
iarduino_RTC      time(RTC_DS1307);                          // объявляем переменную для работы с RTC модулем,  указывая название модуля (DS1307)
iarduino_DHT      sensor(PIN_temperature);                   // объявляем переменную для работы с датчиком DHT, указывая номер цифрового вывода к которому подключён датчик
File              myFile;                                    // объявляем переменную myFile класса File, которая будет служить "указателем" на открытый файл
void setup(){
  MSD_result = SD.begin(PIN_adapterSD_CS);                   // инициируем SD карту с указанием номера вывода CS
  time.begin();                                              // инициируем RTC модуль
  lcd.init();                                                // инициируем LCD дисплей
  lcd.backlight();                                           // включаем подсветку LCD дисплея
  lcd.createChar(1, LCD_symbol);                             // загружаем символ градус
  lcd.setCursor(0, 0);                                       // устанавливаем курсор в позицию: столбец 0, строка 0
  lcd.print(F("iArduino.ru"));                               // выводим текст "iArduino.ru"
  lcd.setCursor(0, 1);                                       // устанавливаем курсор в позицию: столбец 0, строка 1
  lcd.print(F("SD-card "));                                  // выводим текст "SD-card"
  lcd.print(MSD_result?"OK":"ERR");                          // выводим состояние карты MicroSD: "OK" или "ERR"
  delay(2000);                                               // ждём 2 секунды
  lcd.clear();                                               // стираем информацию на дисплее
}
void loop(){
  if(time.seconds!=atoi(time.gettime("s"))){                 // выполняем скрипт один раз в секунду
//  читаем данные с датчиков:
    DHT_result = sensor.read();                              // опрашиваем датчик DHT (влажность и температура)
    LUM_result = 1024-analogRead(PIN_illumination);          // опрашиваем датчик освещённости
//  выводим информацию на LCD дисплей:
//                         выводим температуру:
                           lcd.setCursor(0, 0);              // устанавливаем курсор в позицию: столбец 0, строка 0
                           lcd.print(F("t=     \1C"));       // выводим текст "t=     °С"
                           lcd.setCursor(2, 0);              // устанавливаем курсор в позицию: столбец 2, строка 0
    if(DHT_result==DHT_OK){lcd.print(sensor.tem);}           // выводим значение температуры
    else                  {lcd.print(F("??.??"));}           // выводим текст "??.??"
//                         выводим влажность:
                           lcd.setCursor(0, 1);              // устанавливаем курсор в позицию: столбец 0, строка 1
                           lcd.print(F("PH=     %"));        // выводим текст "PH=     %"
                           lcd.setCursor(3, 1);              // устанавливаем курсор в позицию: столбец 3, строка 1
    if(DHT_result==DHT_OK){lcd.print(sensor.hum);}           // выводим значение влажности
    else                  {lcd.print(F("??.??"));}           // выводим текст "??.??"
//                         выводим освещённость:
                           lcd.setCursor(10, 0);             // устанавливаем курсор в позицию: столбец 10, строка 0
                           lcd.print(F("*=    "));           // выводим текст "*=    "
                           lcd.setCursor(12, 0);             // устанавливаем курсор в позицию: столбец 12, строка 0
                           lcd.print(LUM_result);            // выводим значение освещённости
//                         выводим время:
                           lcd.setCursor(10, 1);             // устанавливаем курсор в позицию: столбец 10, строка 1
                           lcd.print(time.gettime("H:i"));   // выводим время
                           lcd.setCursor(12, 1);             // устанавливаем курсор в позицию: столбец 12, строка 1
    if(time.seconds%2){    lcd.print(" ");}                  // убираем знак ":" каждую нечётную секунду
//  сохраняем информацию на SD-карту:
    if(MSD_result){                                          // если SD-карта подключена
      if(time.seconds==0){                                   // если секунды равны 00
        if(time.minutes%5==0){                               // если минуты кратны 5 (равны: 00,05,10,15,20,25,30,35,40,45,50,55)
            myFile = SD.open(F("iarduino.txt"),FILE_WRITE);  // если файла с именем "iarduino.txt" - нет, то он будет создан.
         if(myFile){                                         // если файл доступен (открыт для записи), то ...
            myFile.print(time.gettime("Y-m-d H.i:"));        // записываем дату и время
            myFile.print(F(" температура "));                // записываем температуру
            myFile.print(sensor.tem);
            myFile.print(F("°С, влажность "));               // записываем влажность
            myFile.print(sensor.hum);
            myFile.print(F("%, освещённость "));             // записываем освещенность
            myFile.print(LUM_result);
            myFile.println(".");
            myFile.close();                                  // закрываем файл "iarduino.txt"
          }
        }
      }
    }
  }else{delay(200);}                                         // ждём 0.2 сек, разгружая шину I2C
}

скачать.

Ссылки:

• Код программы.
• Библиотека iarduino_RTC.
• Библиотека iarduino_DHT.
• Библиотека LiquidCrystal_I2C_V112.
• Wiki - Установка библиотек в Arduino IDE.
• WiKi - Работа с символьными ЖК дисплеями.
• Wiki - Часы реального времени, RTC (Trema-модуль).
• Wiki - Датчики температуры и влажности DHT11/DHT22.
• Wiki - Trema Shield.