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
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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。

本文翻译自:https://projects.raspberrypi.org/en/projects/temperature-log

原文:树莓派温度记录

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工科学生大四在读,专业嵌入式开发,喜欢计算机,喜欢单片机,喜欢各种各样美好的东西,相信科技正在改变世界!

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