树莓派存储温度数据并制作交互式图表

发布于 2020-11-13 16:04
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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。

树莓派存储温度数据并制作交互式图表-开源基础软件社区

 

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。

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已于2020-11-13 16:04:26修改
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