光线树莓派技术入门应用--树莓派 MCC 118 实现数据采集

树莓派+MCC118实现数据采集

最近从树莓派实验室拿到一块MCC 118 DAQ扩展板的试用这是我第一次接触专业的DAQ采集卡怀着对数据采集的好奇开始摸索。

首先了解到这个板卡可以同时支持8路数据采集但我这里暂时只需要用到其中1路来实现一个环境光线的采集。

我会使用一个安放在室外、具有模拟输出功能的光线传感器模块采集其模拟电信号并线性转换成一个光照的亮度指数。

在室内的一个鱼缸里我安装了一个LED氛围灯并尝试用采集到的室外光照亮度指数来设置这个LED氛围灯的亮度。

最终实现室内鱼缸的光照度和室外自然光照度实时同步我的爱鱼也能实时感受到室外的天气变化了~

材料清单

树莓派Raspberry Pi一块

MCC 118DAQHAT一块

光线传感器模块带模拟输出一个

RGB LED模块一个共阴或共阳本例使用共阴

面包板一块

杜邦线若干

瑞士军刀扩展板一块可选

一、安装环境

树莓派建议安装官方的Raspbian系统不需要特别的配置。直接开始部署MCC 118配套的SDK和范例试试数据采集卡的工作情况步骤如下这里直接参考了这篇教程。sudo apt-get updatesudo apt-get install gitcd ~git clone https://github.com/mccdaq/daqhats.gitcd ~/daqhatssudo ./install.shpip install dash dash-renderer dash-html-componentsdash-core-components

二、接线

先看光线传感器模块。

为什么用带模拟输出AO的光线传感器呢是因为这款传感器如果只有数字输出DO的话其输出的数据只能是高电平或低电平只能反映光线是否达到某个设定的值而无法反映出光线的强弱。

但树莓派本身并没有AD C无法直接读取模拟电信号信号的强弱和光线强弱相关 。这时MCC 118 DAQ就派上用场了。

MCC 118的排座设计将GPIO全部引出了很方便外接其他传感器。

引脚连接表

光线传感器 VC C—树莓派 5V

光线传感器 GND—MCC 118 GND

光线传感器 AO—MCC 118 CH1

RGBLED模块 GND—树莓派 GND

RGBLED模块 R—树莓派 BCM17

RGBLED模块 G—树莓派 BCM27

RGBLED模块 B—树莓派 BCM22

三、测量采集和数值换算

启动Web波形图程序cd ~/daqhats/examples/python/mcc118/web_server

./web_server.py

接下来就可以在浏览器中打开h tt p://:8080访问了。将其中的替换成树莓派的I P地址或主机名。

要想停止Web服务可以回到命令行界面按下Ctrl+C中止。

首先试试看这个传感器的AO输出的电压范围用MCC 118SDK中自带的web_server范例可以非常方便的检测到。这是一个类似示波器的应用启动之后在浏览器打开选择通道1后启动数据采集通过开关灯可以看到电压的实时变化。通过完全遮住光线传感器的光敏电阻看到AO输出电压最大升至5V用手机自带闪光灯照射在光敏电阻上看到AO输出电压最小降到0V。看来0~5V就是这个传感器的模拟电信号输出范围图表显示的电压伏特数是精确到小数点后6位的 。为了简化后面的程序我把0~5V的电压范围通过简单的公式换算到100~0的范围内而树莓派的PWM支持的参数范围也是0~100这样刚好可以用树莓派的PWM来设置LED的亮度。

#从通道1读取模拟电信号电压value = hat.a_in_read(1, options)

#光照亮度指数换算light_index = 100 - round(value * 1000 / 50)

#根据光照亮度指数通过PWM来设置LED的光照强度和颜色

#红色光pwmR.ChangeDutyCycle(light_index)

#绿色光pwmG.ChangeDutyCycle(light_index)

#蓝色光pwmB.ChangeDutyCycle(100)

其效果是白天光线最强时鱼缸灯光达到最强的白色光到晚间灯光中的红色和绿色光源逐渐减弱至0则呈现出夜晚的蓝色光氛围。

四、代码和运行

完整代码如下这个代码是在MCC 118范例single_value_read基础上修改而来的范例做得清晰易懂很方便修改 。

#!/usr/bin/env python

# -*- coding: utf-8 -*-from __future__ import print_functionfrom time import sleepfrom sys import stdoutfrom daqhats_utils import select_hat_device, enum_mask_to_stringfrom daqhats import mcc118, OptionFlags, HatIDs, HatError

# RGBLEDimport RPi.GPIO

# Constants

CURSOR_BACK_2 = '\x1b[2D'

ERASE_TO_END_OF_LINE = '\x1b[0K'

# RGBLED

R,G,B=17,27,22

RPi.GPIO.setmode(RPi.GPIO.BCM)

RPi.GPIO.setup(R, RPi.GPIO.OUT)

RPi.GPIO.setup(G, RPi.GPIO.OUT)

RPi.GPIO.setup(B, RPi.GPIO.OUT)pwmR = RPi.GPIO.PWM(R, 70)pwmG = RPi.GPIO.PWM(G, 70)pwmB = RPi.GPIO.PWM(B, 70)pwmR.start(0)pwmG.start(0)pwmB.start(0)def main() :

"" "

This function is executed automatically when the module is rundirectly.

"" "options = OptionFlags.DEFAULT

low_chan = 0

high_chan = 3mcc_118_num_channels = mcc118.info() .NUM_AI_CHANNELSsample_interval = 0.5 # Secondslight_index = 0try:

# Get an instance of the selected hat device object.address = select_hat_device(HatIDs.MCC_118)hat = mcc118(address)print( '\nMCC 118 single data value read example' )print( ' Options: ' , enum_mask_to_string(OptionFlags, options))try:input("\nPress 'Enter' to continue")except (NameError, SyntaxError) :passprint( '\nAcquiring data . . . Press Ctrl-C to abort' )try:while True:

# Read a single value from each selected channel.value = hat.a_in_read(1, options)light_index = 100 - round(value * 1000 / 50)led_display(light_index)print( '\r{:12.5} V' .format(value),

'\tIndex:{:5.4}' .format(light_index) , end=' ' )stdout.flush()

# Wait the specified interval between reads.sleep(sample_interval)except KeyboardInterrupt:

# Clear the '^C' from the display.print(CURSOR_BACK_2, ERASE_TO_END_OF_LINE, '\n' )except (HatError, ValueError) as error:print( '\n' , error)pwmR.stop()pwmG.stop()pwmB.stop()

RPi.GPIO.cleanup()def led_display(index) :

#print(index)pwmR.ChangeDutyCycle(index)pwmG.ChangeDutyCycle(index)pwmB.ChangeDutyCycle(100)if __name__ == '__main__' :

# This will only be run when the module is called directly.main()

将程序代码文件l ight.py上传至树莓派进入程序所在目录运行python l ight.py

光照强度指数最大时效果如下。