Thermometer DS18B20

Leírás

A projectben azt vizsgáltam, hogy a szenzor által mért értékeket hogyan tudom egy Arduino-tól független asztali appban feldolgozni. A szükséges anyagok:

1 Andruino Uno alaplap
1 SD18B20 thermo szenzor

Áramkőr összeállítás

A szenzor VCC-re 3.3V-ot, a GND-re 0V-ot kell kötni. A mért adatok a DQ PIN-en érhetőek el, amit az alaplap valamelyik GPIO PIN-jére kell csatlakoztatni, én a 2. PIN-t használtam.

Kódok

                            
#include 
#include 

#define ONE_WIRE_BUS 2

OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);	

DallasTemperature sensors(&oneWire);

void setup(void)
{
  sensors.begin();	// Start up the library
  Serial.begin(9600);
}

void loop(void)
{ 
  // Send the command to get temperatures
  sensors.requestTemperatures(); 

  //print the temperature in Celsius
  Serial.println(sensors.getTempCByIndex(0));
  
  delay(500);
}

                            
using System.IO;
using System.IO.Ports;
using System.Text;
using System.Windows;

namespace IndoorThermometer.Classes
{
    public class ThermoMeter
    {
        private SerialPort _serialPort;
        static StringBuilder _buffer = new StringBuilder();
        public double temperature { get; set; }

        public ThermoMeter(string portName, int speed)
        {
            _serialPort = new SerialPort(portName, speed);
            _serialPort.DataReceived += SerialPort_DataReceived;
            _serialPort.Open();
        }

        public void ClosePort() { _serialPort.Close(); }

        private void SerialPort_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
        {
            int count = 0;
            try
            {
                SerialPort sp = (SerialPort)sender;
                string data = sp.ReadExisting(); 
                _buffer.Append(data);

                // Soronként dolgozzuk fel
                string content = _buffer.ToString();
                int index;
                while ((index = content.IndexOf('\n')) >= 0)
                {
                    string line = content.Substring(0, index).Trim();
                    if (!string.IsNullOrEmpty(line))
                    {
                         if (double.TryParse(line, 
                            System.Globalization.NumberStyles.Any, 
                            System.Globalization.CultureInfo.InvariantCulture, 
                            out double tempValue))
                        {
                            temperature = tempValue;
                            count++;
                        }

                    }
                    
                    content = content.Substring(index + 1);

                }
                
                _buffer.Clear();
                if (content.Length > 500) { content = content.Substring(0, 500); }
                _buffer.Append(content);
            }
            catch (IOException ioEx)
            {
                MessageBox.Show(ioEx.Message, "I/O Error", MessageBoxButton.OK, MessageBoxImage.Error);
            }
            catch (InvalidOperationException invEx)
            {
                MessageBox.Show(invEx.Message, "Port is not available!", MessageBoxButton.OK, MessageBoxImage.Error);
            }
        }
    }
}

Magyarázat

Soros porton érkező hőmérséklet-adatok feldolgozása

A bemutatott kódrészlet egy soros porton érkező adatok valós idejű feldolgozását valósítja meg. Tipikusan ilyen megoldást alkalmazunk például mikrovezérlőkkel (pl. Arduino) kommunikáló asztali alkalmazásokban, ahol az eszköz folyamatosan küld mérési adatokat.

Eseményalapú működés

A SerialPort_DataReceived metódus akkor fut le, amikor a soros porton új adat érkezik. Az eseménykezelő automatikusan meghívódik, így az alkalmazás folyamatosan, megszakítás nélkül képes feldolgozni a bejövő adatfolyamot.

Adatok beolvasása és pufferelése

A soros porton érkező adatok nem feltétlenül teljes sorokban érkeznek meg, ezért a kód egy belső pufferben (_buffer) gyűjti őket:

ReadExisting() metódus az adott pillanatban elérhető összes karaktert beolvassa
Az adatokat egy StringBuilder objektumhoz fűzi hozzá
Ez biztosítja, hogy a részlegesen érkező sorok se vesszenek el

Soronkénti feldolgozás

A feldolgozás sorhatároló (\n) alapján történik:

A kód megkeresi az első sortörést
A sort leválasztja és megtisztítja a felesleges szóközöktől
Az üres sorokat figyelmen kívül hagyja

Ez a megközelítés lehetővé teszi, hogy az adatküldő eszköz soronként küldje a mért értékeket.

Numerikus érték értelmezése

Minden feldolgozott sor esetén a program megpróbálja:

lebegőpontos számmá (double) alakítani az adatot
kultúrafüggetlen formátumban (InvariantCulture), így a tizedesjel mindig pont (.)

Sikeres konverzió esetén:

az érték eltárolásra kerül (temperature)
egy számláló növekszik, amely a feldolgozott adatok számát követi

Ez különösen fontos nemzetközi környezetben vagy különböző lokalizációjú rendszerek esetén.

Puffer karbantartása

A feldolgozott sorok eltávolítása után:

a puffer törlésre kerül
az esetlegesen félbeszakadt (hiányos) sor visszakerül a pufferbe
a puffer maximális mérete 500 karakterre van korlátozva, ezzel megelőzve a memória túlzott növekedését

Hibakezelés

A kód két gyakori hibát kezel le:

I/O hiba például ha megszakad a kapcsolat az eszközzel
Érvénytelen állapot például ha a soros port nincs megnyitva

Mindkét esetben felhasználóbarát hibaüzenet jelenik meg.

Összegzés

Ez a megoldás:

megbízhatóan kezeli a folyamatos adatáramlást
nem feltételezi, hogy az adatok egyszerre érkeznek meg
kultúrafüggetlen módon dolgozza fel a numerikus értékeket
stabil működést biztosít hibakezeléssel és pufferkontrollal

Ideális választás valós idejű szenzoradatok (például hőmérséklet) feldolgozására soros porton keresztül.

C# Project letöltés

Letöltés