如何使用MATLAB绘制实时温度图

风筝

图形总是有助于可视化数据，通过查看它们变得非常容易找到趋势和模式。有许多软件可用于根据输入值绘制图形，今天我们将使用MATLAB根据LM35传感器的温度数据绘制图形。本篇文章将介绍有关如何使用MATLAB绘制实时图形的基本思路。同时本文还使用Arduino Uno开发板从LM35温度传感器获取温度数据。

为绘图创建MATLAB图形用户界面

首先，我们必须使用温度数据构建用于绘制图形的GUI（图形用户界面）。要启动GUI，请在命令窗口中键入以下命令

1. guide

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然后弹出一个窗口，在窗口中选择新的空白GUI，如下图所示，

现在我们必须为MATLAB图形界面选择一个按钮、两个轴和一个文本框。按钮将用于启动感应温度，两个轴用于绘制图形，文本框用于显示温度的当前值。

要调整大小或更改按钮、轴或编辑文本按钮的形状，只需单击它，您就可以拖动按钮的角。通过双击其中任何一个，您将能够更改该特定按钮的颜色、字符串和标记。定制后，如下所示

您可以根据自己的选择自定义按钮。现在当你保存它时，在MATLAB的Editor窗口中生成一个代码。要使Arduino执行与项目相关的任何特定任务，您始终必须编辑此生成的代码。所以下面我们编辑了MATLAB代码。您可以在MATLAB入门教程中了解有关命令窗口、编辑器窗口等的更多信息。

用于绘制图形的MATLAB代码

在本篇文章的末尾处给出了使用LM35和Arduino开发板制作温度计的完整MATLAB代码。此外，我们还包括GUI文件（.fig）和代码文件（.m）供下载，您可以根据需要自定义按钮或轴大小。我们编辑了生成的代码，如下所述。

复制并粘贴以下代码到第74行，确保每次运行m文件时Arduino正在与MATLAB通讯。

1. clear all;
   
2. global a;
   
3. a = arduino();

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向下滚动时，您将看到在GUI中为按钮和编辑文本创建了两个函数，不会为Axes创建任何函数。现在根据您要执行的任务在按钮（开始按钮）功能中编写代码。

在“开始”按钮的函数中，在函数的末尾处复制并粘贴以下代码以启动温度感测。对于温度的连续感测、显示和图形绘制，我们使用while循环。我们在每次迭代后提供1秒的暂停，因此温度值将每秒更新一次。

1. x = 0;
   
2. go = true;
   
3. global a;
   
4. 
   
5. while go              
   
6. value = readVoltage(a,'A1');
   
7. temp = (value*100);
   
8. disp(temp);
   
9. x = [x temp];
   
10. plot(handles.axes1,x);
    
11. grid on;
    
12. xlabel('Time(seconds)')
    
13. ylabel('Temperature(°C)');
    
14. title('Real-Time Temperature Graph');
    
15. drawnow
    
16. set(handles.edit1,'String',num2str(temp));
    
17. pause(1);
    
18. end

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现在，让我们看看代码是如何工作的。在下面的三行代码中，我们将'x'的初始值设置为零，将'go'定义为true以启动while循环，并声明'global a'用于调用函数中的Arduino。

1. x = 0;
   
2. go = true;
   
3. global a;

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下面的代码行用于检测Arduino的模拟引脚A1的电压值，该引脚连接到LM35温度传感器的“OUT”引脚。输出将是电压值而不是模拟值。

1. value = readVoltage(a,'A1');

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在这里，我们可以将电压值直接转换为温度值（摄氏度），乘以10

1. temp = (value*100);

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现在，要绘制图形，我们使用'plot(handles.axes1,x)'函数，其中axes1是Graph区域的引用或名称。因此，如果您要绘制多个图形，那么您只需要更改轴的名称，就像绘制另一个图形一样，您可以编写绘图(handles.axes2,x)'

'Grid on'用于图的网格视图，'xlabel'，'ylabel'和'title'用于命名x轴、y轴和标题。

1. plot(handles.axes1,x);
   
2. grid on;
   
3. xlabel('Time(seconds)')
   
4. ylabel('Temperature(°C)');
   
5. title('Real-Time Temperature Graph');

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'Drawnow'用于实时更新图形表示。

1. drawnow

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要使用编辑文本框中每秒低于命令显示温度值，

1. set(handles.edit1,'String',num2str(temp));

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所需的材料

●    安装MATLAB的笔记本电脑（首选：R2016a或以上版本）

●    Arduino UNO开发板

●    LM35 - 温度传感器

●    连接线

●    面包板

电路原理图

用MATLAB绘制图形

根据电路图设置硬件后，只需单击运行按钮即可在.m文件中运行编辑后的代码

MATLAB可能需要几秒钟的时间来响应，不要点击任何GUI按钮，直到MATLAB在左下角显示忙消息，如下所示，

一切准备就绪后，单击开始按钮，您将开始在图形区域和编辑文本框中获取温度数据。该值将每秒自动更新。您可以在MATLAB代码中相应地更改一秒的间隔。

输出将如下图所示，

这就是如何使用MATLAB绘制Arduino中任何传入值的图形。

代码

以下是本篇文章使用的MATLAB代码

1. MATLAB Code:
   
2. 
   
3. function varargout = Temperature(varargin)
   
4. 
   
5. gui_Singleton = 1;
   
6. gui_State = struct('gui_Name',       mfilename, ...
   
7.                    'gui_Singleton',  gui_Singleton, ...
   
8.                    'gui_OpeningFcn', @Temperature_OpeningFcn, ...
   
9.                    'gui_OutputFcn',  @Temperature_OutputFcn, ...
   
10.                    'gui_LayoutFcn',  [] , ...
    
11.                    'gui_Callback',   []);
    
12. if nargin && ischar(varargin{1})
    
13.     gui_State.gui_Callback = str2func(varargin{1});
    
14. end
    
15. 
    
16. if nargout
    
17.     [varargout{1:nargout}] = gui_mainfcn(gui_State, varargin{:});
    
18. else
    
19.     gui_mainfcn(gui_State, varargin{:});
    
20. end
    
21. 
    
22. function Temperature_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)
    
23. 
    
24. handles.output = hObject;
    
25. 
    
26. guidata(hObject, handles);
    
27. 
    
28. function varargout = Temperature_OutputFcn(hObject, eventdata, handles)
    
29. 
    
30. varargout{1} = handles.output;
    
31. clear all;
    
32. global a;
    
33. a = arduino;
    
34. 
    
35. function start_Callback(hObject, eventdata, handles)
    
36. 
    
37. x = 0;
    
38. go = true;
    
39. global a;
    
40. while go
    
41.                   
    
42. value = readVoltage(a,'A1');
    
43. temp = (value*100);
    
44. disp(temp);
    
45. x = [x temp];
    
46. plot(handles.axes1,x);
    
47. grid on;
    
48. xlabel('Time(seconds)')
    
49. ylabel('Temperature(°C)');
    
50. title('Real-Time Temperature Graph');
    
51. drawnow
    
52. set(handles.edit1,'String',num2str(temp));
    
53. pause(1);
    
54. end
    
55. 
    
56. 
    
57. 
    
58. function edit1_Callback(hObject, eventdata, handles)
    
59. 
    
60. function edit1_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)
    
61. 
    
62. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor'))
    
63.     set(hObject,'BackgroundColor','white');
    
64. end

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