在本项目中，我们将使用Arduino开发板制作一个温度数据记录仪，该设备从温度传感器LM35获取温度值，并从DS3231实时时钟模块获取时间。然后我们将使用mini SD卡模块将这些值存储在SD卡文件中。之后，我们从PC访问该文件，并在Microsoft Excel中创建这些数值的图表。

所需组件

该项目所需的组件如下

●    Arduino Uno开发板

●    DS3231实时时钟模块

●    mini SD卡模块

●    LM35温度传感器

●    连接导线

●    面包板

电路原理图

Arduino开发板与DS3231时钟模块的连接方式如下所示

●    DS3231的GND连接到Arduino的GND

●    DS3231的VCC连接到Arduino的5V引脚

●    DS3231的SDA连接到Arduino上的A4

●    DS3231的SCL连接到Arduino的A5

Arduino开发板与SD卡模块的连接方式如下所示

●    mini SD卡模块的CS连接到Arduino的数字引脚10

●    mini SD卡模块的SCK连接到Arduino的数字插针13

●    mini SD卡模块的MOSI连接到Arduino的数字引脚11

●    mini SD卡模块的MISO连接到Arduino的数字引脚12

●    Mini SD卡模块的VCC连接到Arduino的数字5V

●    Mini SD卡模块的GND连接到Arduino的数字GND

Arduino开发板与LM35温度传感器的连接方式如下所示

●    LM35的VCC引脚连接到Arduino的5V引脚

●    LM35的OUT引脚连接到Arduino的A0

●    LM35的GND引脚连接到Arduino的GND

工作原理

LM35温度传感器以模拟方式输出信号。我们需要使用ADC转换此输出，以便能够测量温度。 Arduino开发板内置了一个ADC，通过它可以将LM35的输出转换成温度值。

DS3231时钟模块通过I2C通信连接到Arduino。因此，我们只需要将DS3213上的SCL和SDA引脚与Arduino连接，模块就会开始通信。该模块有一个独立的电池，使得其在即使它没有Arduino供电时也能正常运行。

然后使用SD卡模块将温度和时间存储在SD卡中。 SD卡模块将打开SD卡并在里面存储数据。之后，我们在PC上打开该文件，并且在Microsoft Excel中使用这些值生成一个图表。

注意：如果您是第一次使用DS3231模块，则必须先设置时间和数据。要实现这一点，请根据您的时间更改代码中的时间和日期，并上传以下代码：

时间设定代码

1. #include <DS3231.h>
   
2. 
   
3. DS3231  rtc(SDA, SCL);
   
4. 
   
5. 
   
6. 
   
7. 
   
8. void setup()
   
9. 
   
10. {  
    
11. 
    
12.   rtc.begin();
    
13. 
    
14.    rtc.setDOW(WEDNESDAY);     
    
15. 
    
16.   rtc.setTime(12, 0, 0);     
    
17. 
    
18.   rtc.setDate(1, 1, 2014);   
    
19. 
    
20. }
    
21. 
    
22. 
    
23. 
    
24. 
    
25. void loop()
    
26. 
    
27. {
    
28. 
    
29. }

复制代码

代码

1. #include <SD.h>
   
2. 
   
3. #include <SPI.h>
   
4. 
   
5. #include <DS3231.h>
   
6. 
   
7. File data_file;
   
8. 
   
9. DS3231  rtc(SDA, SCL);
   
10. 
    
11. 
    
12. 
    
13. 
    
14. const int lm35_pin = A0;
    
15. 
    
16. int temperature;  
    
17. 
    
18. int chip_select_pin = 10;     //pin 53 for arduino mega 2560
    
19. 
    
20. 
    
21. 
    
22. 
    
23. void setup() {
    
24. 
    
25.   Serial.begin(9600);
    
26. 
    
27.   rtc.begin();  
    
28. 
    
29.   pinMode(lm35_pin, INPUT);
    
30. 
    
31.   pinMode(chip_select_pin, OUTPUT);
    
32. 
    
33.   if (SD.begin())
    
34. 
    
35.   {
    
36. 
    
37.     Serial.println("Initialization Successful. Ready to use");
    
38. 
    
39.   } else
    
40. 
    
41.   {
    
42. 
    
43.     Serial.println("Initialization failed. Check your pin connections or change your SD card");
    
44. 
    
45.     return;
    
46. 
    
47.   }
    
48. 
    
49.    
    
50. 
    
51. }
    
52. 
    
53. 
    
54. 
    
55. 
    
56. void loop() {
    
57. 
    
58.   temperature = analogRead(lm35_pin);
    
59. 
    
60.   temperature = (temperature*500)/1023;
    
61. 
    
62.   data_file = SD.open("test.txt", FILE_WRITE);
    
63. 
    
64.   if (data_file) {   
    
65. 
    
66.     Serial.print(rtc.getTimeStr());
    
67. 
    
68.     data_file.print(rtc.getTimeStr());
    
69. 
    
70.     Serial.print(",");
    
71. 
    
72.     data_file.print(",");   
    
73. 
    
74.     Serial.println(temperature);
    
75. 
    
76.     data_file.println(temperature);
    
77. 
    
78.     data_file.close();
    
79. 
    
80.   }
    
81. 
    
82.   
    
83. 
    
84.   else {
    
85. 
    
86.     Serial.println("error opening your SD card file. Try again");
    
87. 
    
88.   }
    
89. 
    
90.   delay(3000);
    
91. 
    
92. }

复制代码

代码说明

首先，我们包含了mini SD卡模块和DS3231时钟模块所需的库文件。 SD卡模块通过SPI通信连接到Arduino，因此我们包含了SPI库。 之后，我们初始化两个变量以便使用库函数。

1. #include <SD.h>
   
2. 
   
3. #include <SPI.h>
   
4. 
   
5. #include <DS3231.h>
   
6. 
   
7. File data_file;
   
8. 
   
9. DS3231  rtc(SDA, SCL);

复制代码

在设置函数中，我们开始与SD卡模块进行通信。 如果一切正常，Arduino将在串行监视器上打印输出“Initialization Successful. Ready to use“，否则将打印输出”Initialization failed. Check your pin connections or change your SD card“。

1. if (SD.begin())
   
2. 
   
3.   {
   
4. 
   
5.     Serial.println("Initialization Successful. Ready to use");
   
6. 
   
7.   } else
   
8. 
   
9.   {
   
10. 
    
11.     Serial.println("Initialization failed. Check your pin connections or change your SD card");
    
12. 
    
13.     return;
    
14. 
    
15.   }

复制代码

LM35温度传感器以模拟形式输出信号，因此首先需要将该模拟输出转换为温度。 然后我们打开SD卡文件“test.txt”。 如果没有该名称的文件，那么Arduino将会创建它。 打开文件后，Arduino将打印输出时间和温度。

1. temperature = analogRead(lm35_pin);
   
2. 
   
3.   temperature = (temperature*500)/1023;
   
4. 
   
5.   data_file = SD.open("test.txt", FILE_WRITE);
   
6. 
   
7.   if (data_file) {   
   
8. 
   
9.     Serial.print(rtc.getTimeStr());
   
10. 
    
11.     data_file.print(rtc.getTimeStr());
    
12. 
    
13.     Serial.print(",");
    
14. 
    
15.     data_file.print(",");   
    
16. 
    
17.     Serial.println(temperature);
    
18. 
    
19.     data_file.println(temperature);
    
20. 
    
21.     data_file.close();

复制代码

注意：您要选择的文件名必须为8.3格式。 8.3格式的文件名可以类似“data345.txt”，其中“data345”是8个字符串，“.txt”是3个字符的扩展名。 您不能使用比此格式更长的文件名。 如果您是第一次使用该SD卡，建议在使用SD卡之前进行格式化。

如何在Excel中制作图表

要在excel中制作一个图表，打开Microsoft excel并转到数据菜单，点击'从文本'按钮并选择SD卡文件。 然后选择分隔符，然后单击下一步，之后选择逗号并完成向导。

现在，选择所有的数据，然后转到插入菜单，点击'折线图'。 这将会为我们创建出一个图表。