Arduino筆記(77)：在Windows下使用Python 從序列埠讀取 Arduino 感測值

之前的實做如要繪製線型圖，是將傳感器的值，如溫度濕度的感測值送到 Thingspeak，再由 Thingspeak 繪出折線圖，來呈現溫度高低的狀況。一直想說不知是否可以在 Windows 系統中繪製圖形，不要再送到IoT的平台。我找到一個方法，實做一下從 Arduino Analog A0 將可變電阻值送到序列埠，再從 Windows 的 Python 程式讀取序列埠的值，透過 matplotlib 繪製成長條圖。

首先要在 Windows 系統安裝 Python，可到這裡下載程式安裝。我的環境安裝 Python 3.7.4，可以執行以下指令，看一下是否安裝 Python 以及目前的版本：

C:\>python --version

安裝好 Python 之後，再檢查一下是否安裝 Python 的安裝程式 pip，可執行以下指令看看是否已經安裝及檢查版本。

C:\>pip --version

如果出現以下畫面就表示已經完成安裝好 pip 程式：

如果沒有安裝 pip 程式，可以到這裡下載 get-pip.py 程式，執行以下指令來安裝 pip 程式：

C:\>python get-pip.py

安裝的結果如下圖：

[安裝Python繪圖函式庫matplotlib]

安裝繪圖函式庫 matplotlib 所需工具程式：

C:\>python -m pip install -U pip setuptools

安裝結果如下：

安裝繪圖函式庫matplotlib：

C:\>python -m pip install matplotlib

安裝結果如下：

安裝完成後，執行一個畫直線的測試程式看看繪圖功能是否正常。可將下列程式存成一個文字檔，附檔名加上 .py，例如：plottest.py。另外開啟命令列視窗，執行 C:\>Python plottest.py即可。

import matplotlib.pyplot as plt
plt.plot([1,2,3,4])
plt.ylabel('some numbers')
plt.show()

如果出現下圖，表示函式庫 matplotlib 已正確安裝。

[線路圖]

[程式]

以下是Arduino程式：讀取可變電阻的值，送到COM Port，並讓 LED燈每秒閃爍一次，表示程式正在執行。

const int analogIn = A0;
int analogVal = 0;
bool led = 1;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  //讓Arduino板上的LED閃爍
  digitalWrite(LED_BUILTIN, led);
  led = !led; 
  analogVal = analogRead(analogIn);
  Serial.println(analogVal);
  delay(500);
}

以下是Python程式：讀取COM Port的資料，我的 Arduino 用的序列埠是COM11，可以實際執行的 COM Port修改程式，並在命令視窗執行以下繪圖程式。

import numpy as np
import matplotlib as mpl
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.animation as animation
import serial
import platform

print("Python version: " + platform.python_version())
print("matplotlib version: " + mpl.__version__)

fig, ax = plt.subplots()
line, = ax.plot(np.random.rand(10))
ax.set_ylim(0, 1030)
xdata, ydata = [0]*100, [0]*100
SerialIn = serial.Serial("COM11",115200)

def update(data):
    line.set_ydata(data)
    return line,

def run(data):
    global xdata, ydata
    x,y = data
    if (x == 0):
        xdata = [0]*100
        ydata = [0]*100
    del xdata[0]
    del ydata[0]
    xdata.append(x)
    ydata.append(y)
    line.set_data(xdata, ydata)
    return line,

def data_gen():
    x = 9
    while True:
        if (x >= 9):
            x = 0
        else:
            x += 0.1            
        try:
            inRaw = SerialIn.readline()
            inInt = int(inRaw)
        except:
            inInt = 0            
        yield x, inInt

ani = animation.FuncAnimation(fig, run, data_gen, interval=0, blit=True)
plt.show()

Arduino筆記(77)：在Windows下使用Python 從序列埠讀取 Arduino 感測值

[安裝Python繪圖函式庫matplotlib]

[線路圖]

[程式]

[結果]

[參考資料]

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