ModbusTCP讀取溫濕度
# Smart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ModbusTCP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Smart智慧控制平臺，分別加入下插圖之控制元件。或者通過點選功能表欄[檔案]-[打開專案]選擇範例專案檔案來打開該範例。
①：TModbusTCP元件，控制元件名稱為ModbusTCPDHT22。
②：TImage元件，控制元件名稱為Image1。
③：TShape元件，控制元件名稱為Shape1。
④：TPanel元件，控制元件名稱為Panel1。
⑤：TLabel元件，控制元件名稱為Label9。
⑥：TPanel元件，控制元件名稱為Panel2。
⑦：TLabel元件，控制元件名稱為Label1。
⑧：TLabel元件，控制元件名稱為Label3。
⑨：TLabel元件，控制元件名稱為Label2。
⑩：TWidgetLCDLabel元件，控制元件名稱為WidgetLCDLabel1。
(11)：TLabel元件，控制元件名稱為Label4。
(12)：TTimer元件，控制元件名稱為Timer1。
(13)：TSwitchButton元件，控制元件名稱為SwitchButton1。
(14)：TLabel元件，控制元件名稱為Label10。
(15)：TLabel元件，控制元件名稱為Label5。
(16)：TLabel元件，控制元件名稱為Label6。
(17)：TWidgetLCDLabel元件，控制元件名稱為WidgetLCDLabel2。
(18)：TLabel元件，控制元件名稱為Label7。
(19)：TLabel元件，控制元件名稱為Label8。
Main窗體屬性設定
Caption：主窗體標題，設定為ModbusTCP讀取溫濕度。ClientHeight：窗體客戶區高度=480。ClientWidth：窗體客戶區寬度=720。
①ModBusTCPDHT22屬性設定
AutoConnect：設定自動連線=True。Host：設定ModbusTCP設備的IP地址，此處設定需與Arduino中設定的IP地址一致，例如可設定為192.168.1.162。Name：控制元件名稱，設定為ModbusTCPDHT22。Port：ModbusTCP設備使用的埠。預設為502。
②Image1屬性設定
Stretch：設定圖片拉伸=True。Height：設定圖片高度=480。Width：設定圖片寬度=720。Picture：設定顯示背景圖片。點選Picture屬性右側的[...]按鈕，打開檔案上傳界面，點選[Load...]從檔案瀏覽器中選擇對應的圖片檔案上傳，返回該界面下，待顯示出圖片後點擊[OK]載入圖片。
③Shape1屬性設定
Height：設定控制元件高度=262。Shape：設定形狀=stRoundRect(圓角矩形)。Width：設定控制元件寬度=544。
④Panel1屬性設定
BevelInner：設定內斜邊樣式=bvRaised。BevelKind：設定斜邊的樣式=bkSoft。BorderStyle：設定邊界的樣式=bsSingle。Color：設定顏色=clBtnText。Height：設定控制元件高度=217。Width：設定控制元件寬度=500。
⑤Label9屬性設定
Caption：設定標籤文字，設定為開。Font：設定字型。設定內容如下圖。
⑥Panel2屬性設定
BevelInner：設定內斜邊樣式=bvRaised。BevelKind：設定斜邊的樣式=bkSoft。BorderStyle：設定邊界的樣式=bsSingle。Color：設定顏色=clMenuText。Height：設定控制元件高度=83。Width：設定控制元件寬度=404。
⑦Label1屬性設定
Caption：設定標籤文字，設定為通訊埠讀取溫濕度。Font：設定字型。設定內容如下圖。
⑧Label3屬性設定
Caption：設定標籤文字，設定為Temperature。Font：設定字型。設定內容如下圖。
⑨Label2屬性設定
Caption：設定標籤文字，設定為溫度。Font：設定字型。設定內容如下圖。
⑩WidgetLCDLabel1屬性設定
Caption.Format：顯示格式，設定為00.00。Height：設定控制元件高度=60。Width：設定控制元件寬度=209。
(11)Label4屬性設定
Caption：設定標籤文字，設定為℃。Font：設定字型。設定內容如下圖。
(12)Timer1屬性設定
Enabled：啟用計數器，設定為False。Interval：設定計數時間間隔(ms)=5000。
(13)SwitchButton1屬性設定
IsChecked：開關狀態，設定為False。SwitchOff：關閉狀態時顯示的圖片。點選SwitchOff屬性右側的[...]按鈕，打開檔案上傳界面，點選[Load...]從檔案瀏覽器中選擇對應的圖片檔案上傳，返回該界面下，待顯示出圖片後點擊[OK]載入圖片。
SwitchOn：打開狀態時顯示的圖片。點選SwitchOn屬性右側的[...]按鈕，打開檔案上傳界面，點選[Load...]從檔案瀏覽器中選擇對應的圖片檔案上傳，返回該界面下，待顯示出圖片後點擊[OK]載入圖片。
Height：設定控制元件高度=72。Width：設定控制元件寬度=68。Stretch：影象是否隨控制元件大小拉伸，設定為True。
(14)Label10屬性設定
Caption：設定標籤文字，設定為關。Font：設定字型。設定內容如下圖。
(15)Label5屬性設定
Caption：設定標籤文字，設定為溫度。Font：設定字型。設定內容如下圖。
(16)Label6屬性設定
Caption：設定標籤文字，設定為Humidity。Font：設定字型。設定內容如下圖。
(17)WidgetLCDLabel2屬性設定
Caption.Format：顯示格式，設定為00.00。Height：設定控制元件高度=60。Width：設定控制元件寬度=209。
(18)Label7屬性設定
Caption：設定標籤文字，設定為%。Font：設定字型。設定內容如下圖。
(19)Label8屬性設定
Caption：設定標籤文字，設定為RH。Font：設定字型。設定內容如下圖。
# 7. 程式設計
# 7.1. 程式初始設定
該程式無初始設定。
# 7.2. 事件設定
- (13)SwitchButton1-OnSwitch事件
SwitchButton1在點選時會切換開-關狀態，即改變IsChecked屬性的值，此時會觸發OnSwitch事件，該事件可用於啟用或禁用Timer1計時器。
procedure TMyHandler.SwitchButton1Switch;
begin
FThis.Timer1.Enabled := FThis.SwitchButton1.IsChecked;
end;
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- (12)Timer1-OnTimer事件
計時器觸發OnTimer事件，通過ModbusTCP讀取數據並顯示。
procedure TMyHandler.Timer1Timer;
var
FData: string;
v:TStrings;
t:string;
h:string;
Begin
v:=TStringlist.Create;
v.Delimiter:=',';
try
FThis.ModbusTCPDHT22.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
FThis.WidgetLCDLabel1.Caption.Value := StrToFloat(t);
FThis.WidgetLCDLabel2.Caption.Value := StrToFloat(h);
Finally
v.Free;
End;
End;
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# 8. 運行結果
通過工具欄儲存，將程式儲存為 sdb 專案檔案。
使用滑鼠點選工具欄運行（Run），測試運行結果。測試運行結果。將圖中的撥桿撥向「開」，數值顯示屏中的溫濕度數據每隔五秒更新一次。
