Raspberry Pi 上的温度监控

概述

Raspberry Pi 是由 Raspberry Pi Foundation 在英国开发的小型单板计算机 (SBC)。它在 ARM 上运行各种版本的 linux，并有一组 I/O 引脚，您可以使用这些引脚连接外部组件，例如传感器、按钮等。遗憾的是，Raspberry Pi 没有内置的模数转换器，因此我们无法使用像 TMP36 这样的模拟温度传感器，它可以很好地与 Arduino 配合使用，替代方案是使用数字温度传感器。

零件

Raspberry Pi
DS18B20 温度传感器
4.8k 欧姆电阻
原型板
Pi Cobbler
半尺寸面包板
跳线包

基本设计

硬件

在基本设计中，我们只需要 Raspberry Pi、DS18B20 温度传感器、4.8k 欧姆电阻器、Pi Cobbler、半尺寸面包板和跳线。为了便于测试和设计，所有东西都将插入面包板。

接线图

这些传感器非常独特，因为它们可以并联连接，并且可以将任意数量的传感器添加到系统中。传感器使用单线串行接口进行通信，如果您在 Raspberry Pi 上使用 Rasbian，它会将传感器识别为连接的串行设备。但是，传感器必须连接到 GPIO 上的引脚 4，因为这是（当前）唯一允许使用单线串行协议进行通信的引脚。

您可以使用 Adafruit 关于将 DS18B20 温度传感器设置到 Raspberry Pi 的指南中的这张图，以便在将所有设备连接在一起时更容易理解。

DS18B20

您可以购买三种形式的 DS18B20，一个是普通的晶体管外观型组件，一个是防水版，附有长电缆，另一个是耐高温版。

所有三个 DS18B20 都包括特殊的 1 线串行接口以及控制逻辑和温度传感器本身。它将数字测量值输出到 Raspberry Pi，并且根据您的发行版，最新版本的 Raspbian 包括一种无需额外工作即可读取这些消息的方法。如果您已将所有内容连接在一起，则可以使用以下命令通过命令行对其进行测试。

sudo modprobe w1-gpio<br /><br />sudo modprobe w1-therm<br /><br />cd /sys/bus/w1/devices<br /><br />ls<br /><br />cd 28-xxxx（更改它以匹配您的）<br /><br />cat w1_slave 123456sudo modprobe w1–gpiosudo modprobe w1–thermcd /sys/bus/w1/deviceslscd 28–xxxx（更改它以匹配您的）cat w1_slave

在终端窗口中键入您在上面看到的命令。导航到“/sys/bus/s1/devices”目录，在“cd”命令上方的命令中，它设置为以“28-”开头的目录编号，所以 cd 到任何目录的名称。

响应将在第一行末尾显示 YES 或 NO。如果是，则温度将位于第二行的末尾，单位为 1/000 摄氏度。

软件

电路组装好后，我们现在需要编写程序来从传感器读取温度数据，在基本设计中，程序将每秒读取数据并将读数显示到终端的标准输出中。

我们将用于从 DS18B20 温度传感器读取数据的软件语言是 Python。将此添加到文件中并另存为“temp_logger_basic.py”

import os<br /><br />import glob<br /><br />导入时间</p> <br /><p> os.system('modprobe w1-gpio')<br /><br />os.system('modprobe w1-therm')</p> <br /><p> base_dir ='/sys/bus/w1/devices/'<br /><br />device_folder =glob.glob(base_dir + '28*')[0]<br /><br />device_file =device_folder + '/w1_slave'</p> <br /><p> def read_temp_raw():<br /><br />f =open(device_file, 'r')<br /><br />行=f.readlines()<br /><br />f.close()<br /><br />返回行</p> <br /><p> def read_temp():<br /><br />lines =read_temp_raw()<br /><br />而lines[0].strip()[-3:] !='YES':<br /><br />time.sleep(0.2) <br /><br />lines =read_temp_raw()<br /><br />equals_pos =lines[1].find('t=')<br /><br />如果equals_pos !=-1： <br /><br />temp_string =lines[1][equals_pos+2:]<br /><br />temp_c =float(temp_string) / 1000.0<br /><br />temp_f =temp_c * 9.0 / 5.0 + 32.0<br /><br />返回 temp_c, temp_f</p> <br /><p> while True:<br /><br />print(read_temp())<br /><br />time.sleep(1) 12345678910111213141516171819202122223242526272829303132import osimport globimport timeos.system('modprobe w1-gpio')os.system('modprobe w1-therm/dir/'* glober_dir/'glober2')/globerbase_device )[0]device_file =device_folder + '/w1_slave'def read_temp_raw():f =open(device_file, 'r') lines =f.readlines() f.close() return linesdef read_temp():lines =read_temp_raw() while lines[0].strip()[–3:] !='YES':time.sleep(0.2) lines =read_temp_raw() equals_pos =lines[1].find('t=') if equals_pos !=– 1：temp_string =行[1] [equals_pos + 2：] temp_c =浮子（temp_string）/ 1000.0 temp_f =temp_c * 9.0 / 5.0 + 32.0返回temp_c，temp_fwhile真：打印（read_temp（））time.sleep（1）

在程序的顶部，我们包含将在脚本中使用的模块，然后继续发出启动界面所需的“modprobe”命令。接下来的三行，找到可以读取数据的文件。

有两个函数可以处理温度的读取，‘read_temp_raw’从接口中获取两行消息。 ‘read_temp’函数每秒返回两个值，摄氏温度和华氏温度。

这是脚本的输出。

sculley@berry:/usr/local/temperature/$ sudo python ./temp_logger_basic.py<br /><br />(18.875, 65.975)<br /><br />(18.875, 65.975)<br /><br />(18.875, 65.975)<br /><br />(18.875, 65.975) )<br /><br />(18.875, 65.975)<br /><br />(18.875, 65.975)<br /><br />(18.875, 65.975)<br /><br />(18.875) , 65.975) 123456789sculley@berry:/usr/local/temperature/$ sudo python ./temp_logger_basic.py(18.875, 65.975)(18.875, 65.975)(18.875, 65.975)(18.875.859(18.875.859)(759)(875)(18.875, 65.975) 18.875, 65.975)(18.875, 65.975)

该脚本需要以root身份运行，并且您需要使用python来调用脚本，因为我们没有在脚本顶部添加Python shebang。

就是这样，您应该已经成功连接了基本设计并编写了基本脚本来读取来自 DS18B20 温度传感器的温度数据。现在我们可以进行更高级的设计了。

高级设计

在高级设计中，我将向您展示我的温度记录器设计，我将组件焊接到 PCB 屏蔽上，该屏蔽插入 Raspberry Pi 并存储在一个小黑盒子内以隐藏所有内容，代码每小时运行一次并存储数据到 MySQL 数据库，我用它在 Google Chart 中显示数据，这样更容易可视化。

硬件

对于高级设计，除了 Pi Cobbler（Raspberry Pi、DS18B20 温度传感器、4.8k 欧姆电阻、半尺寸面包板和跳线）之外，我们需要与基本零件相同的零件，但我们还需要一块 PCB，我买了 Raspberry Pi Adafruit 的原型屏蔽罩，非常适合制作半永久性设计。

欲了解更多详情：Raspberry Pi 上的温度监控