ModbusTCP讀取溫濕度
# PinToo之ModbusTCP讀取溫濕度
# 1. 說明
範例採用Modbus TCP通訊協議，讀取駁接在Arduino上的DHT22溫濕度感測器的數據。Arduino開發板與Ethernet W5100網路擴充套件板的連線方式如下圖所示。
DHT22 是 DHT 系列的一款應用廣泛的溫濕度感測器。在本範例中，DHT22溫濕度模組的接線方式為正極接入W5100開發板的VCC(5V)引腳，負極接入W5100開發板的(GND)引腳，訊號極(OUT)接入W5100開發板的8號引腳。DHT22的特性如下表所示。
| 名稱 | 取值 |
|---|---|
| 工作電壓 | 3V–5.5V |
| 溫度測量範圍 | -40℃–80℃ |
| 溫度測量精度 | 0.5℃ |
| 濕度測量範圍 | 0–100% RH |
| 濕度測量精度 | 2% RH |
通過範例學習，可以掌握fxModbusTCP控制元件的基本設定，並結合Arduino開發板進行DHT22溫濕度感測器的數據採集。
# 2. 零件連線圖
# 3. 使用零件
| 序 | 零件名稱 | 數量 |
|---|---|---|
| 1 | Arduino UNO R3 開發板 | 1 |
| 2 | Arduino Ethernet W5100 網路擴充套件板 | 1 |
| 3 | DHT22溫濕度 模組 | 1 |
| 4 | USB數據線 | 1 |
| 5 | 麵包板 | 1 |
| 6 | 杜邦線 | 3 |
# 4. Arduino流程圖
# 5. Arduino程式
使用Arduino IDE 編譯並上傳以下Arduino程式。
// 使用溫濕度感測器之鏈接庫 https://github.com/adafruit/DHT-sensor-library
// 採用 MyArduinoProjects Modbus TCP 鏈接庫 http://myarduinoprojects.com/modbus.html
// 讀取溫濕度 因為Modbus無法傳遞小數字 所以先乘100到客戶端取用時要除100
#include <DHT.h>
#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
#include "MgsModbus.h" // 引入Modbus TCP 鏈接庫
MgsModbus Mb;
#define dhtPin 8 //讀取DHT22 Data
#define dhtType DHT22 //選用DHT22
DHT dht(dhtPin, dhtType); // Initialize DHT sensor
// 設定網路 (網路擴充卡 MAC 可自行修改 +1 避免衝突)
byte mac[] = {0x90, 0xA2, 0xDA, 0x0E, 0x94, 0xB8 }; //設定網路擴充套件卡的MAC地址
IPAddress ip(192, 168, 0, 164); //設定設備的IP地址
IPAddress gateway(192, 168, 0, 1); //設定閘道器
IPAddress subnet(255, 255, 255, 0); //設定子網掩碼
void setup() {
Serial.begin(9600); //設定通訊速率9600
Ethernet.begin(mac, ip, gateway, subnet); // 啟動網路
Serial.println("網路已經開通");
//設定要使用的快取器地址
//0 1 2 3 4 是 Holding 快取器的順序,其地址分別是10000,10001,10002,10003,10004
// 新增快取器 mb.MbData(i);
Mb.MbData[0] = 0; // 地址 0 存放所測得之溫度
Mb.MbData[1] = 0; // 地址 1 存放所測得之濕度
dht.begin();//啟動DHT
}
void loop() {
float h = dht.readHumidity()*100; //讀取濕度 因為modbus 無法傳遞小數字 所以先乘100 到客戶端取用時要除 100
float t = dht.readTemperature()*100; //讀取攝氏溫度
if (isnan(h) || isnan(t)) {
Serial.println("無法從DHT感測器讀取！");
return;
}
Mb.MbData[0] = t; // 地址 0 存放所測得之溫度
Mb.MbData[1] = h; // 地址 1 存放所測得之濕度
delay(500); //延時 0.5 秒
Mb.MbsRun(); //呼叫 Modbus
}
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# 6. 設計明細
開啟PinToo設計器，分別加入下插圖之控制元件。或者點選左上角的[打開模板Lib檔案]選擇模板檔案來打開對應模板。
①：TfxWidgetLCDLabel元件，控制元件名稱為fxWidgetLCDLabel1。
②：TfxWidgetLCDLabel元件，控制元件名稱為fxWidgetLCDLabel2。
③：TfxModbusTCP元件，控制元件名稱為fxModbusTCP1。
④：TfxSwitch元件，控制元件名稱為fxSwitch1。
fxRunFrame屬性設定
Height：設定頁面高度=800。Width：設定頁面寬度=400。
fxTimer1屬性設定
Interval：設定計時器觸發的時間間隔，單位為ms，設定為5000。Enabled：設定是否啟用，設定為False。
①fxWidgetLCDLabel1屬性設定
Height：設定控制元件高度=95。Width：設定控制元件寬度=285。Color：設定背景顏色=Black。
②fxWidgetLCDLabel2屬性設定
Height：設定控制元件高度=95。Width：設定控制元件寬度=285。Color：設定背景顏色=Black。
③fxModbusTCP1屬性設定
AutoConnect：是否在程式啟動后啟用ModbusTCP連線，設定為True。Host：設定連線的Modbus設備的IP地址，此處需設定為在Arduino程式中指定的設備IP地址，例如192.168.0.164。
# 7. 程式設計
點選程式設計界面右下角的按鈕，切換至單元選擇界面，勾選需要使用的單元。該程式需引用uModbusTCP單元。
# 7.1. 程式初始化設定
在程式啟動時，對顯示屏的樣式進行格式化操作。
Begin
fxWidgetLCDLabel1.Caption.FillOff.Color := NULL;
fxWidgetLCDLabel2.Caption.FillOff.Color := NULL;
fxWidgetLCDLabel1.Caption.Format := '000.00';
fxWidgetLCDLabel2.Caption.Format := '000.00';
End.
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# 7.2. 事件設定
- ④fxSwitch1-OnSwitch事件
點選切換以開啟或者關閉計時器。
Procedure fxSwitch1OnSwitch(Sender: TObject);
//開啟、關閉溫濕度讀取
Begin
fxTimer1.Enabled := fxSwitch1.IsChecked;
End;
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- fxTimer1-OnTimer事件
計時器定時觸發事件，開啟后每隔一定時間讀取數值並顯示。
Procedure fxTimer1OnTimer(Sender: TObject);
//計時器定時讀取溫濕度
var
FData: String;
v: TStrings;
t:string;
h:string;
Begin
v := TStringList.Create;
v.Delimiter := ',';
try
fxModbusTCP1.ReadHoldingRegisters(1,2,FData); //讀取溫濕度
v.CommaText := FData;
t:=FloatToStr(StrToInt(v.Strings[0])*0.01); //溫度
h:=FloatToStr(StrToInt(v.Strings[1])*0.01); //濕度
fxWidgetLCDLabel1.Caption.Value := StrToFloat(t);
fxWidgetLCDLabel2.Caption.Value := StrToFloat(h);
Finally
v.Free;
End;
End;
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# 8. 運行結果
使用滑鼠在 PinToo 功能表，點選[儲存至資料庫]按鈕，將其儲存至資料庫，點選[除錯運行]確認能夠正常打開。
通過同步中心，將程式上傳至手機PinToo運行；同步時，請確保手機已經運行PinToo，並且已經登陸。
在手機上運行該範例，點選打開溫濕度感測器的開關，每隔五秒鐘讀取溫濕度數據並顯示在螢幕上。
