Подключение Arduino к отечественному проекту Народного мониторинга

26 июня 2012

Хочу рассказать о сервисе для удалённого мониторинга температуры, преимущественно за окном. На этот раз проект отечественный, что не может не радовать.

Немного о проекте

Сервис располагается по адресу http://narodmon.ru

Проект начался с обсуждения темы «Народный мониторинг температуры (vs прогноз) в различных городах. Нужен ли?» на Хабрахабре. На тот момент целью проекта являлось лишь информирование пользователей в Интернет о реальной погоде в данный момент времени в определенном месте, где есть участники данного проекта. C дальнейшим ростом аудитории разработчиков электронных устройств для работы с данным проектом, а также пополнением базы пользователей, возникла необходимость расширить рамки проекта с целью передачи сбора показаний с датчиков различного типа с более универсальным протоколом с крайне низкими требованиями к каналу передачи данных вплоть до GPRS/EDGE/3G/UMTS.

Собираем устройство

Нам понадобятся следующие компоненты:

• Микроконтроллер Arduino или Freeduino (с ATmega328);
• Ethernet-shield;
• Цифровой термодатчик DS18B20;
• Резистор 4.7 кОм;

Термодатчик подключается по шине 1-wire по схеме с паразитным питанием. При этом, можно использовать несколько таких датчиков (все они соединяются параллельно двумя проводами) и считывать с каждого отдельную температуру. Подключать можно к любому цифровому входу микроконтроллера, кроме 10, 11, 12 и 13, которые используются для нужд Ethernet Shield.

Теперь заливаем в Arduino следующий скетч:

narodmon1_3.ino

// Скетч для Arduino для отправки данных о температуре на Народный мониторинг.
// Версия 1.3 (16.07.2014)
//
// Автор: Гладышев Дмитрий (2012-2014)
// http://student-proger.ru/2012/06/podklyuchenie-arduino-k-otechestvennomu-proektu-narodnogo-monitoringa/
 
#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
#include <OneWire.h>
 
bool Debug = false; //режим отладки
 
//****************************************************************************************
byte mac[] = {  0xDE, 0xAD, 0xBE, 0x00, 0x00, 0x00 }; //MAC-адрес Arduino
OneWire ds(2); //пин подключения термодатчика
const unsigned long postingInterval = 600000;  // интервал между отправками данных в миллисекундах (10 минут)
//****************************************************************************************
 
char server[] = "narodmon.ru";
 
EthernetClient client;
 
unsigned long lastConnectionTime = 0;           // время последней передачи данных
boolean lastConnected = false;                  // состояние подключения
 
int HighByte, LowByte, TReading, SignBit, Tc_100, Whole, Fract;
 
char replyBuffer[160];
 
int CountSensors;
 
void setup() {
 
    if (Debug)
    {
      Serial.begin(9600);
    }
 
    delay(1000);
    // Ethernet connection:
    if (Ethernet.begin(mac) == 0) 
    {
      if (Debug)
      {
        Serial.println("Failed to configure Ethernet using DHCP");
      }
      // ничего не делаем
      for(;;);
    }
    // секунда для инициализации Ethernet
    delay(1000);
 
    //Узнаём количество термодатчиков
    CountSensors = DsCount();
    if (Debug)
    {
      Serial.print("Found ");
      Serial.print(CountSensors);
      Serial.println(" sensors."); 
    }
    lastConnectionTime = millis()-postingInterval+15000; //первое соединение через 15 секунд после запуска
}
 
void loop()
{
  //Если вдруг нам случайно приходят откуда-то какие-то данные,
  //то просто читаем их и игнорируем, чтобы очистить буфер
  if (client.available()) 
  {
    client.read();
  }
 
  if (!client.connected() && lastConnected) 
  {
      if (Debug)
      {
         Serial.println();
         Serial.println("disconnecting.");
      }
      client.stop();
  }
 
  //если не подключены и прошло определённое время, то делаем замер,
  //переподключаемся и отправляем данные
  if (!client.connected() && (millis() - lastConnectionTime > postingInterval)) 
  {
 
    //формирование HTTP-запроса
    memset(replyBuffer, 0, sizeof(replyBuffer));
    strcpy(replyBuffer,"ID=");
 
    //Конвертируем MAC-адрес
    for (int k=0; k<6; k++)
    {
      int b1=mac[k]/16;
      int b2=mac[k]%16;
      char c1[2],c2[2];
 
      if (b1>9) c1[0]=(char)(b1-10)+'A';
      else c1[0] = (char)(b1) + '0';
      if (b2>9) c2[0]=(char)(b2-10)+'A';
      else c2[0] = (char)(b2) + '0';
 
      c1[1]='\0';
      c2[1]='\0';
 
      strcat(replyBuffer,c1);
      strcat(replyBuffer,c2);
    }
 
    //Сбрасываем поиск датчиков (кол-во нам уже известно)
    ds.reset_search();
    //Теперь в цикле опрашиваем все датчики сразу
 
    for (int j=0; j<CountSensors; j++)
    {
 
      byte i;
      byte present = 0;
      byte data[12];
      byte addr[8];
 
      if ( !ds.search(addr)) 
      {
        ds.reset_search();
        return;
      }
 
      ds.reset();
      ds.select(addr);
      ds.write(0x44,1);
 
      delay(1000);
 
      present = ds.reset();
      ds.select(addr);    
      ds.write(0xBE);
 
      for ( i = 0; i < 9; i++) // we need 9 bytes
      {
        data[i] = ds.read();
      }
 
      LowByte = data[0];
      HighByte = data[1];
      TReading = (HighByte << 8) + LowByte;
      SignBit = TReading & 0x8000;  // test most sig bit
      if (SignBit) // negative
      {
        TReading = (TReading ^ 0xffff) + 1; // 2's comp
      }
      Tc_100 = (6 * TReading) + TReading / 4;    // multiply by (100 * 0.0625) or 6.25
 
      Whole = Tc_100 / 100;  // separate off the whole and fractional portions
      Fract = Tc_100 % 100;
 
      char temp[3];
 
      itos(Whole,temp);
      strcat(replyBuffer,"&");
 
      //конвертируем адрес термодатчика
      for (int k=7; k>=0; k--)
      {
        int b1=addr[k]/16;
        int b2=addr[k]%16;
        char c1[2],c2[2];
 
        if (b1>9) c1[0]=(char)(b1-10)+'A';
        else c1[0] = (char)(b1) + '0';
        if (b2>9) c2[0]=(char)(b2-10)+'A';
        else c2[0] = (char)(b2) + '0';
 
        c1[1]='\0';
        c2[1]='\0';
 
        strcat(replyBuffer,c1);
        strcat(replyBuffer,c2);
      }
      strcat(replyBuffer,"=");
      if (SignBit) //если температура отрицательная, добавляем знак минуса
      {
        strcat(replyBuffer,"-");
      }
      strcat(replyBuffer,temp);
      strcat(replyBuffer,".");
    if (Fract<10)
    {
      strcat(replyBuffer,"0");
    }
      itos(Fract,temp);
      strcat(replyBuffer,temp);
 
    }
 
    strcat(replyBuffer,'\0');
 
    if (Debug)
    {
      Serial.println(replyBuffer);
      Serial.print("Content-Length: ");
      Serial.println(len(replyBuffer));
    }
 
    //отправляем запрос
    httpRequest();
 
  }
  //храним последнее состояние подключения
  lastConnected = client.connected();
}
 
void httpRequest() {
  if (client.connect(server, 80))
  {
    if (Debug)
    {
      Serial.println("connecting...");
    }
    // send the HTTP POST request:
    client.println("POST http://narodmon.ru/post.php HTTP/1.0");
    client.println("Host: narodmon.ru");
    //client.println("User-Agent: arduino-ethernet");
    //client.println("Connection: close");
    client.println("Content-Type: application/x-www-form-urlencoded");
    client.print("Content-Length: ");
    client.println(len(replyBuffer));
    client.println();
    client.println(replyBuffer);
    client.println();
 
    lastConnectionTime = millis();
  } 
  else
  {
    if (Debug)
    {
      Serial.println("connection failed");
      Serial.println("disconnecting.");
    }
    client.stop();
  }
}
 
//Количество термодатчиков на шине
int DsCount()
{
  int count=0;
  bool thatsall = false;
  byte addr[8];
  do
  {
    if ( !ds.search(addr))
    {
      ds.reset_search();
      thatsall = true;
    }
    count++;
  } while(!thatsall);
  return (count-1);
}
 
int len(char *buf)
{
  int i=0; 
  do
  {
    i++;
  } while (buf[i]!='\0');
  return i;
}
 
void itos(int n, char bufp[3]) //int to string
{
  char buf[3]={'0','0','\0'}; 
  int i = 1;
 
  while (n > 0) {
    buf[i] = (n % 10)+48;
    i--;
    n /= 10;
  }
 
  for (i=0; i<3; i++)
    bufp[i]=buf[i];
}

Обратите внимание на следующие строки:

//****************************************************************************************
byte mac[] = {  0xDE, 0xAD, 0xBE, 0x00, 0x00, 0x00 }; //MAC-адрес Arduino
OneWire ds(2); //пин подключения термодатчика
const unsigned long postingInterval = 600000;  // интервал между отправками данных в миллисекундах (10 минут)
//****************************************************************************************

Здесь необходимо будет придумать MAC-адрес для Arduino (рекомендую взять для этого MAC-адрес вашего компьютера), указать номер входа, к которому подключен термодатчик, а также частоту обновления информации. По MAC-адресу устройство будет идентифицироваться в проекте, поэтому он должен быть уникальным.

Заходим на сайт, жмём кнопочку «Вход», затем «Я тут впервые». Вводим свой E-Mail и ждём пока на почту свалится письмо с паролем.

Входим в систему.

Теперь нажимаем кнопку «Мои датчики», затем «Добавить». Вводим MAC-адрес, который указан в прошивке. Теперь система должна отобразить подключенные термодатчики и температуру на них. Можно указать местоположение термометра на карте и дать подписи датчикам.

Щёлкнув по пузырьку с температурой на карте, можно просмотреть дополнительную информацию:

Также можно просмотреть график изменения параметра:

и отчёт о переданных числовых данных: