최고-최저 온도 데이터 기록 및 수집 프로그램

1단계: 만들어 보세요.

프로젝트 소개

micro:bit 자체를 데이터 로깅 장치로 만들어 보세요. 최고-최저 온도를 측정해서 저장해 두는 방법을 사용해서, 배터리가 떨어지거나 전기가 끊어지더라도 데이터들이 사라지지 않도록 만들 수 있습니다.

Python 프로그래밍언어로 작성되어있습니다만, 데이터를 측정하고 수집하기 위한 목적 뿐이라면, 파이썬 프로그래밍에 대해서 정확히 이해 해야할 필요는 없습니다.

학습 내용

Python 으로 메모리 저장 장치에서 데이터를 읽고 쓰는 방법. 전기가 끊어져도 기록된 데이터를 읽어올 수 있습니다.
파이썬 프로그램에서 오류가 발생했을 때 처리하는 방법
수 데이터들을 문자열로 변환하거나, 숫자로 구성된 문자열을 수로 바꾸는 방법

준비물

micro:bit 1대
배터리 팩 (옵션)

사용방법

hex 프로그램 파일을 다운로드 한 후, micro:bit 에 업로드합니다.
배터리 팩을 micro:bit 에 연결한 후, 온도 변화를 측정할 장소에 가져다 둡니다. 마이크로비트를 집 밖에 두거나, 냉장고 안에 잠시 넣어 두었다가 꺼내도 됩니다.
마이크로비트를 흔들면 현재 온도를 출력해서 보여줍니다.
A 버튼을 누르면, 기록되었던 온도 중에서 가장 낮은 최저 온도를 출력해 보여 줍니다.
B 버튼을 누르면, 기록되었던 온도 중에서 가장 높은 최고 온도를 출력해 보여 줍니다.
GND 핀과 2 번 핀을 두 손으로 잡으면, 현재 측정되고 있는 온도를 최고 온도와 최저 온도로 기록합니다.

2단계: 프로그래밍 해보세요.

1from microbit import *
2
3# function to read data file:
4def get_nv_data(name):
5    try:
6        with open(name) as f:
7            v = int(f.read())
8    except OSError:
9        v = temperature()
10        try:
11            with open(name, 'w') as f:
12                f.write(str(v))
13        except OSError:
14            display.scroll('Cannot create file %s' % name)
15
16    except ValueError:
17        display.scroll('invalid data in file %s' % name)
18        v = temperature()
19
20    return v
21
22# function to write data file:
23def set_nv_data(name, value):
24    try:
25        with open(name, 'w') as f:
26            f.write(str(value))
27    except OSError:
28        display.scroll('Cannot write to file %s' % name)
29
30min = get_nv_data('min.txt')
31max = get_nv_data('max.txt')
32
33while True:
34    currentTemp = temperature()
35    if currentTemp < min:
36        min = currentTemp
37        set_nv_data('min.txt', min)
38    if currentTemp > max:
39        max = currentTemp
40        set_nv_data('max.txt', max)
41    if accelerometer.was_gesture('shake'):
42        display.scroll(currentTemp)
43    if button_a.was_pressed():
44        display.scroll(get_nv_data('min.txt'))
45    if button_b.was_pressed():
46        display.scroll(get_nv_data('max.txt'))
47    if pin2.is_touched():
48        display.scroll('clearing data')
49        set_nv_data('min.txt', currentTemp)
50        set_nv_data('max.txt', currentTemp)
51

클래스룸에서 열기

Python 에서 열기

HEX 다운로드

설명

이 데이터 로깅 프로그램은 micro:bit 에 전기가 끊어지더라도, 그 이전까지 기록 했던 데이터가 남아있습니다. 측정한 데이터 값을 마이크로비트 내부에 있는 비휘발성 내부 메모리 장치에 저장하기 때문입니다. 컴퓨터 전원을 꺼도 데이터들이 남아있는 보조기억 장치와 같은 것이라고 생각할 수 있습니다. micro:bit 에 업로드 한 프로그램이 전기를 끊어도 지워지지 않고 남아있는 것과 같은 기능이라고 생각할 수 있습니다.

프로그램은 micro:bit 의 메모리 기억 장치 안에 2개의 텍스트 파일을 저장합니다. min.txt 파일과 max.txt 파일에 값을 저장하고, 파이썬 프로그램으로 그 안에 들어있는 값을 읽거나 갱신할 수 있습니다.

프로그램에서는 3개의 변수를 사용해서 온도를 추적하고 비교합니다:

currentTemp 는 micro:bit 에 내장되어있는 온도 센서로 읽은 온도를 저장하는 변수입니다.
max 는 최고 온도를 저장하는 변수입니다. 측정한 온도가 이전까지 알고 있었던 max 값보다 크면 (>) 값을 갱신합니다.
min 은 최저 온도를 저장하는 변수입니다. 측정한 온도가 이전까지 알고 있었던 min 값보다 작으면 (<) 값을 갱신합니다.

2개의 함수 get_nv_data 와 set_nv_data 는, 내부 메모리 에 저장되어있는 텍스트 파일에서 값을 읽고 쓰는데 사용합니다. 다음 함수들은 수를 문자열로 바꾸거나, 문자열을 수로 바꾸는데 사용됩니다.:

int() 함수는 텍스트(문자열)를 수(정수)로 바꾸는데 사용 되는데, 기록 되어 있던 값을 수로 바꾸어 현재 읽은 온도 값과 비교하는데 사용됩니다.
str() 함수는 수를 문자열로 변환합니다. 예를 들어, 온도값(정수)를 문자열로 바꾸어 텍스트 파일로 저장할 때 사용합니다.

함수 안에서는 try 와 except 명령을 사용해서 데이터 파일을 읽거나 쓸 때 발생하는 오류를 처리합니다. 프로그램을 처음 실행시켰을 때 처럼 최고값 파일(max.txt)이나 최저값 파일(min.txt)이 없는 경우에는, max 변수와 min 변수의 값을 현재 온도로 설정합니다.

프로그램의 주요 부분들은 while True: 반복 실행 구조 안에서 실행됩니다. 이 반복 실행 구조는 MakeCode 에 있는 무한 반복 실행 블록처럼 실행됩니다.

3단계: 더 좋게 만들어 보세요.

micro:bit 의 온도 센서는 CPU 안에 들어있기 때문에, 실제 micro:bit 주변의 온도보다 더 높게 측정됩니다. 다른 일반 온도계를 사용해서 측정한 온도값과 비교한 후, 그 차이 값을 temperature()를 사용해 읽은 온도값에서 빼는 방법으로 더 정확한 온도를 측정할 수도 있습니다.
프로그램을 수정해서 다른 종류의 데이터들도 저장할 수 있습니다. 예를 들어, 가속도 센서로 측정한 힘도 파일로 기록할 수 있습니다.
무선 라디오 기능을 더 추가해서, 다른 위치에 있는 micro:bit 로 데이터를 전송할 수도 있습니다.

파이썬 프로그래밍언어로 데이터를 저장하는 방법에 대해 더 살펴보세요.