树莓派存储温度数据并制作交互式图表

Raspberry Pi的芯片系统（SoC）具有温度传感器，可用用命令行测量其温度。它可以提供芯片在运行期间产生多少热量的信息，并且还报告环境温度。该项目的目的是创建一个简单的Python脚本，可以在启动您的Raspberry Pi时自动运行，并以特定间隔从温度传感器进行测量，并将其写入日后可以查看的文件。您还可以以交互式绘制的图形来查看数据。

 

你会学到什么

通过完成温度项目，您将学习：

 ● 如何在Python中运行系统命令
 ● 如何将数据写入文件
 ● 如何用matplotlib交互式绘制数据
 ● 如何设置脚本以使用crontab自动运行

 

你会需要什么

软件

python3-matplotlib

 

软件安装

要安装所需的软件，请在终端中运行以下命令：

sudo apt-get install python3-matplotlib

温度记录

Raspberry Pi的芯片系统（SoC）具有温度传感器，可用于从命令行测量其温度。它可以提供关于芯片在运行期间产生多少热量的信息，并且还可以报告环境温度。该项目的目的是创建一个简单的脚本，可以在您启动Raspberry Pi时自动运行，并以特定间隔从温度传感器进行测量，并将其写入日后可以查看的文件。

 

创建一个Python脚本来监视温度

 ● 通过 Menu > Programming > Python 3 (IDLE) 打开一个新的Python 3 shell。
 ● 现在通过点击 File > New File 创建一个新的Python脚本。
 ● 您可以使用GPIO Zero模块查找CPU温度。首先你需要导入CPUTemperature类：  

from gpiozero import CPUTemperature

 

 ● 然后可以创建一个cpu对象：  

cpu = CPUTemperature（）

 ● 保存并运行此程序（按Ctrl + S，然后按F5），然后交换到shell。在这里，您可以轻松查询CPU温度。

>>> cpu.temperature
 32.552

将数据写入CSV文件

如果温度数据可以存储起来，这将非常有用。CSV（逗号分隔值）文件比较理想，因为它可以被Excel和LibreOffice等应用程序所使用。

 

 ● 您将在获取CPU温度时记录日期和时间，因此需要一些额外的库。将其添加到您的导入：  

from time import sleep, strftime, time

 

这些额外的模块让你暂停你的程序（sleep），将今天的日期作为一个字符串（strftime）获得，并在所谓的UNIX时间（time）中获得确切的时间。

 ● 要写入文件，您首先需要创建它。在文件末尾添加以下行：

 with open("cpu_temp.csv", "a") as log:

 

这将创建一个名为“新文件” cpu_temp.csv的名称log。它也以附加模式打开它，因此行只会写入文件的末尾。

 ● 现在，您将需要启动一个无限循环，直到您用Ctrl + C杀死程序：  with open("cpu_temp.csv", "a") as log:

      while True:

 ● 在循环中，您可以获取温度并将其存储为变量。  with open("cpu_temp.csv", "a") as log:

      while True:
          temp = cpu.temperature

 ● 现在，您要将当前日期和时间以及温度都写入CSV文件： 

with open("cpu_temp.csv", "a") as log:
      while True:
          temp = cpu.temperature
          log.write("{0},{1}\n".format(strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"),str(temp)))

 ● 那条命令有点复杂，所以让我们把它分解一下：

       •  log.write() 将括号中的任何字符串写入CSV文件。
       • "{0},{1}\n" 是一个包含两个占位符的字符串，用逗号分隔，并以新行结束。
       • strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")插入第一个占位符。这是当前的日期和时间作为一个字符串。
       • str(temp) 是将CPU温度转换为字符串，这是在逗号后写入第二个占位符。

 ● 最后，您可以在文件的末尾添加一行，以便在写入之间暂停脚本。这里暂停一秒钟，当然您可以使用任何您想要的间隔：  

sleep(1)

 ● 整个脚本现在应该如下所示： from gpiozero import CPUTemperature

  from time import sleep, strftime, time

  with open("cpu_temp.csv", "a") as log:
      while True:
          temp = cpu.temperature
          log.write("{0},{1}\n".format(strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"),str(temp)))
          sleep(1)

 

实时绘制数据

您可以生成一个随着数据的记录CPU温度也更新的CPU温度图。为此，您需要使用matplotlib库。安装说明在这里。

 ● 首先，导入matplotlib库：

 import matplotlib.pyplot as plt

 ● 您的导入后可以接下来三行。他们告诉matplotlib你会做交互式绘图，并创建两个列表，将保存要绘制的数据：  

plt.ion（）
  x = []
  y = []

 ● 下一行都进入你的while True循环，在CSV被写入之前，但temp = get_temp()在行之后。首先，将当前温度添加到y列表的末尾，并将列表的末尾添加到时间x：

y.append(temp)
 x.append(time())

 ● 接下来，需要清除绘图，然后计算点和线： plt.clf()

 plt.scatter(x,y)
 plt.plot(x,y)

 ● 最后，可以画出线：

 plt.draw（）

 ● 运行你的程序，你应该看到交互式绘制的图形。打开一些程序，如Minecraft或Mathematica，并观察CPU温度的升高。

 

自动化脚本

当Raspberry Pi启动时，最好让脚本自动运行。要做到这一点，最好是清理一下脚本，以便您可以轻松地注释掉绘制图形的线条。下面是与功能相同的脚本，并且图形绘制线注释掉：

from gpiozero import CPUTemperature
from time import sleep, strftime, time
import matplotlib.pyplot as plt

cpu = CPUTemperature()

plt.ion()
x = []
y = []

def write_temp(temp):
    with open("cpu_temp.csv", "a") as log:
        log.write("{0},{1}\n".format(strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"),str(temp)))

def graph(temp):
    y.append(temp)
    x.append(time())
    plt.clf()
    plt.scatter(x,y)
    plt.plot(x,y)
    plt.draw()    

while True:
    temp = cpu.temperature
    write_temp(temp)
#    graph(temp)
    sleep(1)

 ● crontab自动化脚本很简单。这基本上是一个文件，其中可以放置可以在特定时间或某些事件之后运行的命令。首先打开一个终端窗口（按Ctrl + Alt + T）。
 

● 要编辑crontab，您只需键入：

 crontab -e

 

 ● 滚动到文件的底部并添加单行：

 @reboot python3.4 /home/pi/temp_monitor.py

这里假设要调用的脚本为temp_monitor.py并保存在您的主目录中。

 ● 现在重新启动你的Raspberry Pi。给它一点时间运行，然后在终端窗口中键入以下内容：  

cat cpu_temp.csv

这将使您能够看到CSV文件的内容。

 

 ● 如果您想查看图表，那么只需graph(temp)使用IDLE 取消注释行并运行该文件。