帶SD卡和Arduino的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

描述

介紹

在一些項(xiàng)目中，有必要監(jiān)測(cè)照明水平、溫度、環(huán)境 pH 值、濕度和其他數(shù)量等變量。

在這個(gè)過程中，經(jīng)常需要在空間/環(huán)境的不同點(diǎn)監(jiān)測(cè)一定數(shù)量的樣本。我們可以舉例說明房間的照明。

根據(jù)燈具的布局，房間內(nèi)某些地方的照明可能會(huì)有所不同。所以我們可以有幾個(gè)亮度值。

考慮到這一點(diǎn)，需要開發(fā)一個(gè)系統(tǒng)，能夠收集數(shù)據(jù)并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)卡上。其目的是在每個(gè)分析點(diǎn)執(zhí)行多個(gè)樣本并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SD 卡上。

為此，我們將使用Arduino和SD 卡來獲取數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)卡中。

現(xiàn)在，我們將介紹整個(gè)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)。

該項(xiàng)目

通過圖 1 所示的電路，可以看到用于構(gòu)建項(xiàng)目的所有設(shè)備。

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圖 1 - 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電路

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通過電路，我們使用了三個(gè)LED 。每個(gè)LED代表系統(tǒng)的特定狀態(tài)。下文將根據(jù)每個(gè)LED呈現(xiàn)每個(gè)功能：

• 紅色 LED：用于指示內(nèi)存SD 卡及其連接存在問題；
• 綠色 LED：用于指示數(shù)據(jù)采集過程完成；
• 黃色 LED：用于指示數(shù)據(jù)收集過程。

該系統(tǒng)的工作非常簡(jiǎn)單！在進(jìn)行無效設(shè)置之前，系統(tǒng)會(huì)初始化SD 卡，如果未連接，系統(tǒng)將激活紅色LED以指示設(shè)備中的SD 卡故障。用戶需要連接 SD 卡并重置系統(tǒng)。紅色 LED 如圖 2 所示。

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圖 2 - 未連接卡時(shí)紅色 LED 發(fā)出信號(hào)。

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SD卡驗(yàn)證通過后，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行初始化，一直按下按鈕，系統(tǒng)會(huì)采集模擬A0引腳的10個(gè)值并存儲(chǔ)在SD卡中。

此時(shí)，黃色LED將向用戶發(fā)出系統(tǒng)正在收集數(shù)據(jù)的信息，如圖 3 所示。

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圖 3 - 綠色 LED 表示收集數(shù)據(jù)過程的開始。

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收集數(shù)據(jù)后，黃色LED將關(guān)閉，綠色 LED 將激活以指示過程完成，如圖 4 所示。

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圖 4 - 綠色 LED 表示收集數(shù)據(jù)過程結(jié)束。

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此時(shí)，系統(tǒng)等待關(guān)閉或用戶再次按下按鈕，將存儲(chǔ)十個(gè)以上的值。

下文將介紹用于創(chuàng)建此項(xiàng)目的所有代碼。

編程的邏輯

下面給出了所有代碼，但將解釋代碼的每個(gè)部分。在第一部分，包括所有庫(kù)，項(xiàng)目中使用的所有引腳將定義并創(chuàng)建項(xiàng)目的所有變量。

#include 
#include 
  
File myFile;
  
#define RedLED 6
#define GreenLED 7
#define YellowLED 8
#define button 9
#define AnalogPin A0
  
int pinoSS = 10; // Pin 53 para Mega / Pin 10 para UNO
  
unsigned long int tempo_atual = 0; //Variable used to store the current time of code execution
unsigned long ultimo_tempo = 0; //Variable used to store the last value stored in the variable tempo_atual
  
int DigitalValue = 0;
  
byte samples = 0, value = 0; //Sample is a variable to count until 10 and value is used count the number of times that user store 10 samples
bool ButtonControl = 0, control = 0;

在設(shè)置功能中，所有使用的引腳都根據(jù)每個(gè)連接設(shè)備的功能配置為輸出和輸入。此后，系統(tǒng)將嘗試初始化SD 卡。如果出現(xiàn)任何問題，紅色LED將被激活。

void setup()
{ 
   Serial.begin(9600); // Define BaundRate
  
   pinMode(RedLED, OUTPUT);
   pinMode(GreenLED, OUTPUT);
   pinMode(YellowLED, OUTPUT);
  
   pinMode(pinoSS, OUTPUT); // Pin pinoSS like a output
  
 if (SD.begin()) 
 { // Inicializa o SD Card
 Serial.println("SD Card pronto para uso."); // Imprime na tela
 } 
   else 
 {
 Serial.println("Falha na inicializa??o do SD Card.");
 digitalWrite(RedLED, HIGH);
 return;
 }
  
}

因此，在循環(huán)功能中，將讀取按鈕的引腳。如果按下按鈕，則第一個(gè)條件為真。

if(pino == 1 && control == 0 && ButtonControl == 0)

將打開文本文件 silicioslab.txt。并且會(huì)打印出消息“Sample:”，后面跟著值，表示十個(gè)樣本的讀數(shù)序列數(shù)。

在第一個(gè)條件下觀察變量 ButtonControl 將收到值 1。該變量將用于使系統(tǒng)進(jìn)入第二個(gè)條件。

if((ButtonControl == 1) && (tempo_atual - ultimo_tempo >= 1000) && samples < 10 && control == 1)

第二個(gè)條件將被執(zhí)行，數(shù)字值將被讀取并保存在SD 卡上。它將被讀取 10 個(gè)值。

當(dāng)讀數(shù)值等于 10 時(shí)，第二個(gè)條件為假。

此時(shí)，第三個(gè)條件為真，綠色LED將被激活，文件將被關(guān)閉。

void loop()
{
           
          bool pino = digitalRead(button);
         
         //Condicao para detectar quando o botao e pressionado
         if(pino == 1 && control == 0 && ButtonControl == 0)
         {
             myFile = SD.open("silicioslab.txt", FILE_WRITE); // Create/Open File the txt
             delay(500);
             ButtonControl = 1;
             value++;
             myFile.print("sample: ");
             myFile.println(value); 
             samples = 0;
         }
  
           tempo_atual = millis();
  
         if((ButtonControl == 1) && (tempo_atual - ultimo_tempo >= 1000) && samples < 10 && control == 1)
         {
           DigitalValue = analogRead(AnalogPin);
           myFile.println(DigitalValue);
           control = 0;
           ultimo_tempo = tempo_atual;//Store the actual time
           samples++;
           digitalWrite(YellowLED, HIGH);
         }
  
         if(samples >= 10)
         {
           digitalWrite(YellowLED, LOW);
           myFile.close();
           ButtonControl = 0;
           digitalWrite(GreenLED, HIGH);
         }
  
         control = control ^ 1;
}

此后，系統(tǒng)等待用戶再次按下按鈕。如果該按鈕被按下，將再次進(jìn)行新的塊經(jīng)常讀取。

因此，該系統(tǒng)簡(jiǎn)單，可以在多個(gè)項(xiàng)目中實(shí)施，用于監(jiān)測(cè)和收集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

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在上一篇文章中，我們介紹了如何在代碼執(zhí)行期間實(shí)時(shí)檢測(cè)DS18B20 溫度傳感器中的故障。看圖5的結(jié)果，通過以下鏈接訪問：訪問上一篇！

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圖 5 - Sensor 上的故障檢測(cè)系統(tǒng)。

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