ModbusTCP读取温湿度
# Smart之ModbusTCP读取温湿度
# 1. 说明
范例采用Modbus TCP通讯协议，读取驳接在Arduino上的DHT22温湿度传感器的数据。Arduino开发板与Ethernet W5100网络扩展板的连接方式如下图所示。
DHT22 是 DHT 系列的一款应用广泛的温湿度传感器。在范例中，DHT22温湿度模块的接线方式为正极接入W5100开发板的VCC(5V)引脚，负极接入W5100开发板的(GND)引脚，信号极(OUT)接入W5100开发板的8号引脚。DHT22的特性如下表所示。
| 名称 | 取值 |
|---|---|
| 工作电压 | 3V–5.5V |
| 温度测量范围 | -40℃–80℃ |
| 温度测量精度 | 0.5℃ |
| 湿度测量范围 | 0–100% RH |
| 湿度测量精度 | 2% RH |
通过范例学习，可以掌握ModbusTCP控件的基本设置，并结合Arduino开发板进行DHT22温湿度传感器的数据采集。
# 2. 零件连接图
# 3. 使用零件
| 序 | 零件名称 | 数量 |
|---|---|---|
| 1 | Arduino UNO R3 开发板 | 1 |
| 2 | Arduino Ethernet W5100 网络扩展板 | 1 |
| 3 | DHT22温湿度 模块 | 1 |
| 4 | USB数据线 | 1 |
| 5 | 面包板 | 1 |
| 6 | 杜邦线 | 3 |
# 4. Arduino流程图
# 5. Arduino程序
使用Arduino IDE 编译并上传以下Arduino程序。
// 使用温湿度传感器之链接库 https://github.com/adafruit/DHT-sensor-library
// 采用 MyArduinoProjects Modbus TCP 链接库 http://myarduinoprojects.com/modbus.html
// 读取温湿度 因为Modbus无法传递小数字 所以先乘100到客户端取用时要除100
#include <DHT.h>
#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
#include "MgsModbus.h" // 引入Modbus TCP 链接库
MgsModbus Mb;
#define dhtPin 8 //读取DHT22 Data
#define dhtType DHT22 //选用DHT22
DHT dht(dhtPin, dhtType); // Initialize DHT sensor
// 设置网络 (网络扩充卡 MAC 可自行修改 +1 避免冲突)
byte mac[] = {0x90, 0xA2, 0xDA, 0x0E, 0x94, 0xB8 }; //设置网络扩展卡的MAC地址
IPAddress ip(192, 168, 0, 164); //设置设备的IP地址
IPAddress gateway(192, 168, 0, 1); //设置网关
IPAddress subnet(255, 255, 255, 0); //设置子网掩码
void setup() {
Serial.begin(9600); //设定通信速率9600
Ethernet.begin(mac, ip, gateway, subnet); // 启动网络
Serial.println("网络已经开通");
//设置要使用的缓存器地址
//0 1 2 3 4 是 Holding 缓存器的顺序,其地址分别是10000,10001,10002,10003,10004
// 新增缓存器 mb.MbData(i);
Mb.MbData[0] = 0; // 地址 0 存放所测得之温度
Mb.MbData[1] = 0; // 地址 1 存放所测得之湿度
dht.begin();//启动DHT
}
void loop() {
float h = dht.readHumidity()*100; //读取湿度 因为modbus 无法传递小数字 所以先乘100 到客户端取用时要除 100
float t = dht.readTemperature()*100; //读取摄氏温度
if (isnan(h) || isnan(t)) {
Serial.println("无法从DHT传感器读取！");
return;
}
Mb.MbData[0] = t; // 地址 0 存放所测得之温度
Mb.MbData[1] = h; // 地址 1 存放所测得之湿度
delay(500); //延时 0.5 秒
Mb.MbsRun(); //呼叫 Modbus
}
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# 6. 设计明细
开启Smart智慧控制平台，分别加入下插图之控件。或者通过点击菜单栏[文件]-[打开项目]选择范例项目文件来打开该范例。
①：TModbusTCP组件，控件名称为ModbusTCPDHT22。
②：TImage组件，控件名称为Image1。
③：TShape组件，控件名称为Shape1。
④：TPanel组件，控件名称为Panel1。
⑤：TLabel组件，控件名称为Label9。
⑥：TPanel组件，控件名称为Panel2。
⑦：TLabel组件，控件名称为Label1。
⑧：TLabel组件，控件名称为Label3。
⑨：TLabel组件，控件名称为Label2。
⑩：TWidgetLCDLabel组件，控件名称为WidgetLCDLabel1。
(11)：TLabel组件，控件名称为Label4。
(12)：TTimer组件，控件名称为Timer1。
(13)：TSwitchButton组件，控件名称为SwitchButton1。
(14)：TLabel组件，控件名称为Label10。
(15)：TLabel组件，控件名称为Label5。
(16)：TLabel组件，控件名称为Label6。
(17)：TWidgetLCDLabel组件，控件名称为WidgetLCDLabel2。
(18)：TLabel组件，控件名称为Label7。
(19)：TLabel组件，控件名称为Label8。
Main窗体属性设置
Caption：主窗体标题，设置为ModbusTCP读取温湿度。ClientHeight：窗体客户区高度=480。ClientWidth：窗体客户区宽度=720。
①ModBusTCPDHT22属性设置
AutoConnect：设置自动连接=True。Host：设置ModbusTCP设备的IP地址，此处设置需与Arduino中设置的IP地址一致，例如可设置为192.168.1.162。Name：控件名称，设置为ModbusTCPDHT22。Port：ModbusTCP设备使用的端口。默认为502。
②Image1属性设置
Stretch：设置图片拉伸=True。Height：设置图片高度=480。Width：设置图片宽度=720。Picture：设置显示背景图片。点击Picture属性右侧的[...]按钮，打开文件上传界面，点击[Load...]从文件浏览器中选择对应的图片文件上传，返回该界面下，待显示出图片后点击[OK]加载图片。
③Shape1属性设置
Height：设置控件高度=262。Shape：设置形状=stRoundRect(圆角矩形)。Width：设置控件宽度=544。
④Panel1属性设置
BevelInner：设置内斜边样式=bvRaised。BevelKind：设置斜边的样式=bkSoft。BorderStyle：设置边界的样式=bsSingle。Color：设置颜色=clBtnText。Height：设置控件高度=217。Width：设置控件宽度=500。
⑤Label9属性设置
Caption：设置标签文字，设置为开。Font：设置字体。设置内容如下图。
⑥Panel2属性设置
BevelInner：设置内斜边样式=bvRaised。BevelKind：设置斜边的样式=bkSoft。BorderStyle：设置边界的样式=bsSingle。Color：设置颜色=clMenuText。Height：设置控件高度=83。Width：设置控件宽度=404。
⑦Label1属性设置
Caption：设置标签文字，设置为串口读取温湿度。Font：设置字体。设置内容如下图。
⑧Label3属性设置
Caption：设置标签文字，设置为Temperature。Font：设置字体。设置内容如下图。
⑨Label2属性设置
Caption：设置标签文字，设置为温度。Font：设置字体。设置内容如下图。
⑩WidgetLCDLabel1属性设置
Caption.Format：显示格式，设置为00.00。Height：设置控件高度=60。Width：设置控件宽度=209。
(11)Label4属性设置
Caption：设置标签文字，设置为℃。Font：设置字体。设置内容如下图。
(12)Timer1属性设置
Enabled：启用计数器，设置为False。Interval：设置计数时间间隔(ms)=5000。
(13)SwitchButton1属性设置
IsChecked：开关状态，设置为False。SwitchOff：关闭状态时显示的图片。点击SwitchOff属性右侧的[...]按钮，打开文件上传界面，点击[Load...]从文件浏览器中选择对应的图片文件上传，返回该界面下，待显示出图片后点击[OK]加载图片。
SwitchOn：打开状态时显示的图片。点击SwitchOn属性右侧的[...]按钮，打开文件上传界面，点击[Load...]从文件浏览器中选择对应的图片文件上传，返回该界面下，待显示出图片后点击[OK]加载图片。
Height：设置控件高度=72。Width：设置控件宽度=68。Stretch：图像是否随控件大小拉伸，设置为True。
(14)Label10属性设置
Caption：设置标签文字，设置为关。Font：设置字体。设置内容如下图。
(15)Label5属性设置
Caption：设置标签文字，设置为温度。Font：设置字体。设置内容如下图。
(16)Label6属性设置
Caption：设置标签文字，设置为Humidity。Font：设置字体。设置内容如下图。
(17)WidgetLCDLabel2属性设置
Caption.Format：显示格式，设置为00.00。Height：设置控件高度=60。Width：设置控件宽度=209。
(18)Label7属性设置
Caption：设置标签文字，设置为%。Font：设置字体。设置内容如下图。
(19)Label8属性设置
Caption：设置标签文字，设置为RH。Font：设置字体。设置内容如下图。
# 7. 程序设计
# 7.1. 程序初始设置
该程序无初始设置。
# 7.2. 事件设置
- (13)SwitchButton1-OnSwitch事件
SwitchButton1在点击时会切换开-关状态，即改变IsChecked属性的值，此时会触发OnSwitch事件，该事件可用于启用或禁用Timer1计时器。
procedure TMyHandler.SwitchButton1Switch;
begin
FThis.Timer1.Enabled := FThis.SwitchButton1.IsChecked;
end;
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- (12)Timer1-OnTimer事件
计时器触发OnTimer事件，通过ModbusTCP读取数据并显示。
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);//读取温湿度
v.CommaText := FData;
t:=FloatToStr(StrToInt(v.Strings[0])*0.01); //温度
h:=FloatToStr(StrToInt(v.Strings[1])*0.01); //湿度
FThis.WidgetLCDLabel1.Caption.Value := StrToFloat(t);
FThis.WidgetLCDLabel2.Caption.Value := StrToFloat(h);
Finally
v.Free;
End;
End;
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# 8. 运行结果
通过工具栏保存，将程序保存为 sdb 项目文件。
使用鼠标点击工具栏运行（Run），测试运行结果。测试运行结果。将图中的拨杆拨向“开”，数值显示屏中的温湿度数据每隔五秒更新一次。
