Ploter szeregowy Adruino: 5 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Funkcja Arduino Serial Plotter została dodana do Arduino IDE, umożliwiając natywne wykresy danych szeregowych z Arduino do komputera w czasie rzeczywistym. Jeśli jesteś zmęczony patrzeniem, jak dane wejściowe z czujnika analogowego Arduino wlewają się na ekran, jak Matrix, wygląda to na ładniejszy sposób na wizualizację tego, co się dzieje. Ploter szeregowy to narzędzie offline, które umożliwia wizualizację danych i rozwiązywanie problemów z kodem w trybie offline, bez konieczności korzystania z usług innych firm, takich jak Przetwarzanie lub Plotly. Ponieważ na stronie Arduino nie ma oficjalnej dokumentacji dotyczącej użycia i funkcjonalności plotera szeregowego, postanowiłem udokumentować jego zastosowania i funkcje.

Cechy

• Wykreślanie wielu wykresów
• Offline
• Wykres automatycznej zmiany rozmiaru
• Obsługuje wykresy wartości ujemnych
• Automatyczne przewijanie wzdłuż osi X
• Różne kolory dla każdej zmiennej

Aplikacje

• Wizualizacja danych offline
• Rozwiązywanie problemów z kodem
• Analiza przebiegu

Wymagane części

Arduino - AliExpress lub zestaw startowy Arduino - AliExpress

Krok 1: Wykreślanie wykresu

Teraz, gdy zainstalowałeś najnowszą wersję Arduino IDE (1.6.7 lub nowszą), nadszedł czas, aby zrozumieć, jak faktycznie działa Serial Plotter. Ploter szeregowy Arduino pobiera przychodzące wartości danych szeregowych przez połączenie USB i jest w stanie wykreślić dane wzdłuż osi X/Y, nie tylko widząc liczby wyrzucane na monitor szeregowy. Pionowa oś Y automatycznie dostosowuje się, gdy wartość danych wyjściowych wzrasta lub maleje, a oś X jest stałą osią 500 punktów, z każdym taktowaniem osi równym wykonanemu poleceniu Serial.println(). Innymi słowy, wykres jest aktualizowany wzdłuż osi X za każdym razem, gdy Serial.println() jest aktualizowany nową wartością.

Pamiętaj, aby ustawić szybkość transmisji plotera szeregowego tak, aby była zgodna z kodem.

Wiele działek

Podczas wyświetlania wielu przebiegów każda oddzielna zmienna/wartość/parametr jest wyświetlana przy użyciu innego koloru, jak pokazano poniżej.

W celu jednoczesnego wykreślenia wielu zmiennych lub przebiegów falowych pomiędzy dwoma instrukcjami print wypisywana jest „spacja”.

druk.seryjny(temperatura);

Serial.print(" "); Serial.println(wilgotność);

LUB

druk.seryjny(temperatura);

Serial.print("\t"); Serial.println(wilgotność);

W takim przypadku wartości zmiennych „temperatura i wilgotność” będą miały oddzielne przebiegi wykreślane jednocześnie na tym samym wykresie.

Krok 2: Wizualizacja danych offline

Użyłem Arduino Serial Monitor w moim automatycznym systemie nawadniania roślin do wizualizacji i wykresu danych czujnika wilgoci.

Głównym celem posiadania plotera szeregowego jest to, że nie musisz być podłączony do Internetu w celu wizualizacji danych z czujnika lub projektu. A zatem w celu wizualizacji danych ploter Serial doskonale sprawdza się w swojej pracy.

Niezależnie od tego, czy jest to pojedyncza fala, czy wykres z wieloma wykresami, ploter szeregowy automatycznie zmienia swój rozmiar i koduje kolorem każdą falę. W celu przetestowania funkcji Wizualizacja danych można wykonać następujące czynności:

1. Podłącz kilka czujników do Arduino

2. Wydrukuj wartości czujników i prześlij kod.

3. Otwórz ploter szeregowy.

Użyłem plotera szeregowego w mojej stacji pogodowej Tweeting, aby zwizualizować odczyty różnych czujników na stacji pogodowej. Powyższe wykresy przedstawiają wykres odczytów temperatury (26°C) i wilgotności (65%RH) czujnika SL-HS-220.

Krok 3: Rozwiązywanie problemów

Jednym z najlepszych zastosowań plotera szeregowego jest rozwiązywanie problemów z kodem i obwodem. Wadliwe połączenia lub nieprawidłowa logika kodowania mogą czasami zwracać niepożądane dane wyjściowe. W takich przypadkach, gdy jest zbyt wiele linii kodu lub zbyt wiele przewodów do debugowania, ploter szeregowy może pokazać dokładny punkt błędu.

Za pomocą Serial Plottera można sprawdzić, czy odczyt czujników jest nieprawidłowy lub nawet czy czujnik nie jest prawidłowo podłączony do Arduino. Ploter szeregowy pomoże również w debugowaniu kodu, wyświetlając wartości różnych instrukcji warunkowych i zmiennych, a nawet stany pinów Arduino.

Dobrym przykładem może być rozwiązywanie problemów z robotem do unikania przeszkód. W tym przykładzie przebieg niebieski reprezentuje czujnik ultradźwiękowy, a przebiegi żółty i czerwony reprezentują lewy i prawy silnik. Wraz ze zmniejszaniem się odległości między przeszkodą a robotem, niebieski przebieg zmniejsza się. Przy wartości progowej (minimalnej odległości) wynoszącej 10 robot skręca w prawo, stąd oba silniki mają różne wartości; w prawo=50, w lewo=100. Możesz zobaczyć, jak czerwona fala maleje, a żółta fala utrzymuje stałą prędkość, która reprezentuje prawy zakręt.

Rozwiązywanie problemów związanych z nieprawidłowym podłączeniem przewodu, nieprawidłowym działaniem podzespołu lub nieprawidłową logiką kodowania kosztowałoby dużo czasu. Jednak przy pomocy plotera szeregowego czas potrzebny na rozwiązanie problemu można znacznie skrócić, analizując przebiegi.

Krok 4: Generowanie i analiza funkcji

Dzięki podstawowemu wyczuciu programowania i kilku linijkom kodu Arduino może działać jako generator funkcji. Arduino może wytwarzać przebiegi kwadratowe, trójkątne, sinusoidalne i piłokształtne. W poprzednich wersjach Arduino IDE można było jedynie obserwować wartości typu fali wytwarzanej w Serial Monitor bez żadnej wizualizacji. Analiza danych wyjściowych wyłącznie na podstawie wartości liczbowych byłaby czasochłonna; i to jest miejsce, w którym przydaje się Serial Plotter; w wizualizacji wytwarzanych przebiegów.

Generator funkcji.ino

Krok 5: Przyszłe ulepszenia i dodatki

Arduino IDE od dawna wymagało dodania plotera szeregowego. Zwiększył funkcjonalność Arduino IDE, ale nadal brakuje mu niektórych funkcji:

• Przełącznik automatycznego przewijania
• Jednoczesne korzystanie z plotera szeregowego i monitora szeregowego.
• Wymagana skala osi X / skala czasu.

Ponieważ te funkcje są dodawane do Arduino IDE, będę nadal wprowadzać zmiany i dodawać nowe kroki do tego Instructable.