GUI-Heater-System/GUI.py

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Created on Wed Feb 15 10:44:49 2023

@author: david
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from threading import Thread #Funciones para hilos
import collections #Colección de datos para graficarlos
import matplotlib.pyplot as plt #Gráficación de datos
import matplotlib.animation as animation #Animar la gráfica
import time #Delays
import serial #comunicación con el monitor serial de Arduino
from matplotlib.backends.backend_tkagg import FigureCanvasTkAgg #Crear una figura para insertar en tkinter
import tkinter as tk #Para la interfaz
from matplotlib.lines import Line2D #Para hacer las líneas de las gráficas

#Variables a utilizar
global isRun #Valor booleano de programa corriendo
global on #Valor booleano del estatus del transistor
on = False #Inicializa transistor apagado
isReceiving = False #Valor booleano de recibiendo datos
isRun = True
dato = 0.0 #Variable del dato convertido a float
serialPort = 'COM3' #Puerto al que está conectado el Arduino
baudRate = 9600 #Baudios configurados en Arduino
datos = 0.0 #Variable de dato a leer desde Arduino
estado = "off" #Variable de estado que se enviará al serial
numData = 2 #Número de datos a recibir de Arduino

#Función de lectura de datos en Arduino
def leer_datos():
    time.sleep(1.0)
    arduino.reset_input_buffer() #limpia el buffer de datos
    print("leyendo")
    while(isRun):
        global isReceiving #valor booleano de recibiendo datos
        global dato #dato a recibir desde Arduino
        global data #Colección de datos a graficar
        for i in range(numData):
            datos = arduino.readline().decode("utf-8").strip() #Lectura del dato
            print(datos)
            if(datos != ''): #Asegurar que se haya leído un dato
                print("RECIBIENDO..." + str(i))
                dato = float(datos) #Conversión del dato en float
                data[i].append(dato) #Agrega el dato a la colección
                var.set("TEMPERATURA: " + str(dato) + " °C") #impresión del dato numérico en la interfaz
            else:
                break;
            isReceiving = True #Confirmación de que se ha recibido el dato

#Función para iniciar la gráfica
def iniciarGrafica(self, muestras,lines):
    global dato
    if(datos != ''):
        lines[0].set_data(range(muestras), data[0]) #Se grafica en la línea la colección de datos
        lines[1].set_data(range(muestras), data[1])

#Establecer conexión con Arduino
def conectar_serial(): 
    global arduino #Variable que va aguardar la conexión
    try:
        arduino = serial.Serial(serialPort, baudRate) #Asignación del objeto a la variable
        arduino.timeout = 0.2 #Tiempo a esperar para que haya datos disponibles en el puerto serie 
        time.sleep(0.5) #Tiempo muerto para permitir la conexión
        print("CONECTADO")
        btnStart.config(state = "normal")
        btnConectar.config(state = "disabled")
        btnManual.config(state = "normal")
    except:
        print("Error de conexión")

#Hilo para la lectura de datos constante
def iniciar_hilo():
    global thread #Variable donde guardar el hilo
    thread = Thread(target=leer_datos) #Creación del hilo con la función para leer los datos
    thread.start() #Inicio de la lectura
    btnStart.config(state = "disabled")
    btnPause.config(state = "normal")

#Pestaña para guardar la gráfica
def guardarGrafica():
    plt.savefig('miFigura.png')

#Función de control Manual (ON/OFF controlado por el usuario)
def control1():
    global on
    global estado
    global arduino
    if on == False: #Cuando el transistor está apagado
        on = True #Cambia la variable de condición
        btnManual.config(bg = "#55DE1E", text = "ON") #Cambia color y texto del botón
        estado = "on" #cambia la variable de estado
        arduino.write(estado.encode()) #Se envía encender al serial de Arduino
    else: #Cuando el transistor está encendido
        on = False #Cambia la variable de condición
        btnManual.config(bg = "red", text = "OFF") #Cambia color y texto del botón
        estado = "off" #Cambia la variable de estado
        arduino.write(estado.encode()) #Se envía apagar al serial de Arduino

#Ventana para control según una temperatura dada (Automático)
#def control2():
#    window3 = tk.Toplevel()
#    window3.resizable(width = 0, height = 0)
#    window3.title('Control ON/OFF')
#    window3.geometry('500x300')

#Función para pausar la gráfica
def pausar():
     anim.event_source.stop()
     btnResume.config(state = "normal")
     btnPause.config(state = "disabled")

#Función para continuar graficando
def reanudar():
     anim.event_source.start()
     btnResume.config(state = "disabled")
     btnPause.config(state = "normal")

#Función para finaliar la conexión con Arduino
def desconectar_serial():
    global isRun
    anim.event_source.stop()
    isRun = False
    arduino.close()
    btnPause.config(state = "disabled")
    btnResume.config(state = "disabled")
    
#Variables a graficar
muestras = 100 #Número de datos a visualizar
tiempoMuestreo = 100
data = []
lines = []
for i in range(numData):
    data.append(collections.deque([0] * muestras, maxlen = muestras)) #Rango de datos
    lines.append(Line2D([], [], color = "blue"))

fig = plt.figure(facecolor = '0.94') #creación de la gráfica (figura)
ax1 = fig.add_subplot(2, 1, 1, xlim=(0,100), ylim=(0, 150)) #Rango de ejes
ax1.title.set_text("Sensor 1 - Arduino")
ax1.set_ylabel("Voltaje")
ax1.add_line(lines[0])

ax2 = fig.add_subplot(2, 1, 2, xlim=(0,100), ylim=(0, 150)) #Rango de ejes
ax2.title.set_text("Sensor 2 - Arduino")
ax2.set_xlabel("Muestras")
ax2.set_ylabel("Voltaje")
ax2.add_line(lines[1])

root= tk.Tk()
root.title("Sistema de calentamiento")

var = tk.StringVar()
frame = tk.Frame(root, bd=2)
frame.grid(column=0, row=3, columnspan=2, sticky="nsew")
frame1 = tk.Frame(root)
frame1.grid(column=0, row=1, columnspan=2, sticky="EW")
frame2 = tk.Frame(root)
frame2.grid(column=0, row=2, columnspan=2, sticky="EW")
frame0 = tk.Frame(root)
frame0.grid(column=0, row=0, columnspan=2, sticky="EW")

root.columnconfigure(0, weight=1)
root.columnconfigure(1, weight=1)
#self.master.rowconfigure(0, weigh=1)
#self.master.rowconfigure(1, weigh=1)
#self.master.rowconfigure(2, weigh=1)
root.rowconfigure(3, weigh=5)

canvas = FigureCanvasTkAgg(fig, master=frame)
canvas.get_tk_widget().pack(padx=0, pady=0, expand=True, fill='both') 
labelBlank = tk.Label(frame1, text="")
labelBlank.grid(row=0, column=4, pady=2, padx=155)
btnManual = tk.Button(frame1, text = "OFF", command = control1, bg = "red", state = "disabled")
btnManual.grid(row=0, column=6, pady=2, padx=10)
labelState = tk.Label(frame1, text="Transistor State:")
labelState.grid(row=0, column=5, pady=2, padx=5)
#btnOnOff = tk.Button(frame2, text = "ON/OFF", command = control2)
#btnOnOff.grid(row=0, column=1, pady=2, padx=10)
btnConectar = tk.Button(frame1, text = "Connect", command = conectar_serial, bg="#00F1FC")
btnConectar.grid(row=0, column=0, pady=2, padx=10)
btnStart = tk.Button(frame1, text = "Start", command = iniciar_hilo, bg="#008C17", state="disabled")
btnStart.grid(row=0, column=1, pady=2, padx=10)
btnPause = tk.Button(frame1, text = "Pause", command = pausar, bg="#E2E200", state="disabled")
btnPause.grid(row=0, column=2, pady=2, padx=10)
btnResume = tk.Button(frame1, text = "Resume", command = reanudar, bg="#00F428", state="disabled")
btnResume.grid(row=0, column=3, pady=2, padx=10)
btnDesconectar = tk.Button(frame2, text='Disconnect', command = desconectar_serial, bg="#FE5E5E")
btnDesconectar.grid(row=0, column=0, pady=2, padx=10)
labelData = tk.Label(frame2, textvariable=var)
labelData.grid(row=0, column=4, pady=2, padx=500)

barraMenu = tk.Menu(frame0)
barra1 = tk.Menu(barraMenu)
barra1.add_command(label="Guardar gráfica", command=guardarGrafica)
barraMenu.add_cascade(label="Archivo", menu=barra1)
root.config(menu=barraMenu)

#Animación de la gráfica (figura, función que grafica la línea, argumentos para graficar, rango de la figura)
anim = animation.FuncAnimation(fig, iniciarGrafica, fargs=(muestras, lines), interval = tiempoMuestreo, cache_frame_data=False)

root.geometry('1000x600')
root.mainloop()