تحلیل و بررسی کتابخانه DallasTemperature.h

سنسورهای دما، یکی از پر کاربردترین حسگرها در پروژه مختلف الکترونیکی و صنعتی به شمار می روند. به کمک سنسورهای دما، می توان علاوه بر سنجش دمای محیط، فرایندهای وابسته به دما را نیز کنترل و هوشمند سازی نمود. سنسور دمای DS18B20، یک سنسور شناخته شده و حرفه ای است. به کمک این سنسور می توان دمای محیط را با دقت و پایداری بالا، اندازه گیری نمود. این سنسور از پروتکل ارتباطی یک سیمه جهت ارسال دما و دریافت فرمان استفاده می نماید. برای راه اندازی و کار با سنسور دمای DS18B20، پروژه ها و آموزش های متنوعی در دیجی اسپارک منتشر شده است. این پروژه ها را می توانید با کلیک بر روی این لینک، دنبال نمایید. از آنجاییکه برای راه اندازی و کار با این سنسور تحت آردوینو، کتابخانه کاملی توسعه یافته است، در این آموزش به بررسی توابع کلیدی و کاربردی آن می پردازیم. در ابتدا، به نحوه نصب و الزامات فنی آن می پردازیم. در ادامه توابع کلیدی را معرفی خواهیم کرد. در نهایت، ضمن ارائه مثالی، به بحث خاتمه می دهیم. بنابراین، در ادامه بحث با مرجع تخصصی آردوینو به زبان فارسی، دیجی اسپارک همراه باشید.

نصب کتابخانه DallasTemperature.h

اولین قدم در استفاده از یک کتابخانه، نصب آن است. توجه داشته باشید که کتابخانه سنسور DS18B20 به طور پیشفرض بر روی آردوینو نصب است. جهت اطمینان از این موضوع، ابتدا در نرم افزار آردوینو بر روی گزینه Tools و سپس Manage Libraries را کلیک کنید.

پس از کلیک بر روی گزینه مدیریت کتابخانه ها، با تصویر زیر رو به می شوید. این منو کتابخانه های در دسترس را به شما نشان می دهد. شما نیز می توانید با جستجوی نام کتابخانه مورد نظر خود، آن را در مخازن آردوینو یافته و یا نصب کنید.

مطابق فلش مشخص شده در تصویر فوق، در کادر جستجو عبارت DS18B20 را تایپ کنید. پس از چند لحظه، تعداد زیادی کتابخانه مرتبط در صفحه ظاهر خواهند شد. در این مرحله، لطفا کتابخانه DS18B20 را مطابق کادر قرمز رنگ در تصویر زیر، یافته و در صورت عدم نصب، آن را نصب نمایید.

پس از طی این مرحله، نوبت به بررسی توابع کلیدی کتابخانه DallasTemperature.h می رسد. اما پیش از آن، بردها و ماژول های سازگار با این کتابخانه را ابتدا معرفی کرده و پس از آن به بررسی توابع می پردازیم.

سازگاری با کتابخانه DallasTemperature.h

کتابخانه DallasTemperature.h، یک کتابخانه گسترده به همراه امکانات جانبی بسیار زیادی است. افزون بر این، این کتابخانه علاوه بر سنسور DS18B20، از سایر سنسورهای دمای یک سیمه نیز پشتیبانی می نماید. لیست کامل این سنسورها عبارتند از:

• DS18B20
• DS18S20
• DS1822
• DS1820
• MAX31820

کتابخانه DallasTemperature.h گستره وسیعی از بردها را در بر می گیرد. از این کتابخانه می توان در بردهای آردوینو نظیر UNO،MEGA، NANO و ماژول های ESP سری ESP8266 و ESP32 استفاده نمود. در قسمت بعدی، به بررسی توابع کلیدی و کاربردی این کتابخانه، می پردازیم.

توابع کلیدی کتابخانه DallasTemperature.h

در این قسمت به بررسی توابع کلیدی کتابخانه سنسور شتاب سنج می پردازیم. در رابطه با توابع، در نظر بگیرید که ورودی ها از سمت چپ به راست، به ترتیب شماره های یک، دو، سه و… را به خود اختصاص می دهند. به عبارت دیگر، منظور از ورودی اول سمت چپ ترین ورودی بوده و سایر رورودی ها از ۲ به بعد، به خود شماره اختصاص می دهند.

پس از معرفی توابع کلیدی و کاربردی، نوبت به اجرای یک نمونه برنامه ساده می رسد. به همین منظور، قسمت بعدی به این موضوع اختصاص دارد.

اجرای نمونه برنامه های راه اندازی

پس از معرفی توابع کلیدی و بردها و سنسورهای مورد پشتیبانی، نوبت به اجرای یک نمونه برنامه می رسد. در مثال زیر، دمای اندازه گیری شده توسط تنها سنسور باس را خوانده و در سریال مانیتور نمایش می دهیم.

#include <OneWire.h>   //فراخوانی کتاب خانه یک سیمه جهت ارتباط با سنسور
#include <DallasTemperature.h>    //فراخوانی کتابخانه سنسور DS18XX
//************************************************
#define ONE_WIRE_BUS 2 //انتخاب پایه شماره ۲ برد اردوینو برای خواندن اطلاعات سنسور
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);    //تعریف پایه ارتباط یک سیمه
DallasTemperature sensors(&oneWire);    //ایجاد یک نمونه شی از کلاس کتابخانه سنسور DS18XX
void setup () {
  Serial.begin(9600);
  sensors.begin();//آماده سازی سنسور
}
 
void loop() {
  //دریافت دما از سنسور ds18b20
  String tmp ="";
  sensors.requestTemperatures();//دراخواست داده از سنسور دما
  tmp = String(sensors.getTempCByIndex(0));     //خواندن دمای سنسور از شماره ایندکس صفر، از آنجاییکه یک سنسور بر روی باس داریم، بنابراین ایندکس ۰ خواهد بود
  Serial.println(tmp);
  Serial.flush();
}

در ادامه نمونه برنامه ها، برنامه زیر، به چاپ آدرس سنسورهای شناسایی شده در باس مشترک بر روی سریال مانیتور، می پردازد.

#include <OneWire.h>  //فراخوانی کتابخانه یک سیمه جهت ارتباط با سنسور DS18
#include <DallasTemperature.h>   //فراخوانی کتابخانه سنسور DS
#define ONE_WIRE_BUS 2
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);  //تعیین باس ارتباطی برای اتصال سنسورها که در این جا پایه ۲ آردوینو تعیین شده
DallasTemperature sensors(&oneWire);
int numberOfDevices;   //متغیر جهت نمایش تعداد سنسورهای متصل به پایه آردوینو(باس)
DeviceAddress tempDeviceAddress;    //متغیر جهت ذخیره آدرس سنسورها
void setup(void)
{
  Serial.begin(9600); //باودریت سریال
  Serial.println("DS SENSOR IC");
  sensors.begin();   //راه اندازی سنسور
  numberOfDevices = sensors.getDeviceCount();  //ذخیهر کردن تعداد سنسورهای موجد بر روی باس
  Serial.print(" NUMBER OF DEVICES Found ");
  Serial.print(numberOfDevices, DEC);
  Serial.print("Parasite power is: "); //در صورتیکه تغذیه سنسورها از طریق کابل دیتا تامین شده باشد(تغذیه انگلی)
  if (sensors.isParasitePowerMode())
    Serial.println("ON");
  else Serial.println("OFF");
  for (int i = 0; i < numberOfDevices; i++)          //بدست آموردن آدرس سنسورها
  {
    if (sensors.getAddress(tempDeviceAddress, i))    
    {
      Serial.print("Found device ");
      Serial.print(i, DEC);    //نمایش شماره ایندکس
      Serial.print(" with address: ");
      printAddress(tempDeviceAddress);   // tempDeviceAddress//نمایش آدرس(آدرس به صورت آرایه ای در متغیر  
      Serial.println();
  }
}
}

void loop(void)
{

}

void printAddress(DeviceAddress deviceAddress)
{
  for (uint8_t i = 0; i < 8; i++)
  {
    if (deviceAddress[i] < 16) Serial.print("0");
    Serial.print(deviceAddress[i], HEX);
  }
}

جمع بندی

در این آموزش به تحلیل و بررسی کتابخانه DallasTemperature.h پرداختیم. این کتابخانه راه اندازی و کار با سنسورهای یک سیمه سری DS18XX را فراهم می نماید. به کمک این کتابخانه می توانیم طیف وسیعی از سنورهای یک سیمه نظیر DS18B20، DS1820 و… را راه اندازی کنیم. از آنجاییکه این سری سنسورها قابلیت عملکرد همانند ترموستات را دارند، توابع مربوط به حد بالا و پایین دمایی در این کتابخانه نیز لحاظ شده است. از دیگر مزایای این نوع از سنسورها می توان به قابلیت راه اندازی تعداد زیادی از آن ها تنها با اشغال شدن یک پایه از برد و یا میکروکنترلر، اشاره نمود. در این نوشتار ضمن معرفی اولیه کتابخانه، به نکات فنی و سنسورهای مورد پشتیبانی آن  پرداختیم. در ادامه به معرفی توابع کلیدی و کاربردی کتابخانه پرداخته و در نهایت با ارائه مثالی، به بحث خاتمه دادیم.

لوازم مورد نیاز

1. برد آردوینو UNO
2. برد آردوینو مگا
3. برد آردوینو مگا وای فای
4. برد NODEMCU
5. سنسور دمای DS18B20  با کابل ضد آب
6. سنسور دمای DS18B20 سه پایه