基于ESP8266溫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計

梁竹君

摘 ?要：本設(shè)計以ESP8266單片機(jī)為核心，利用溫濕傳感器DHT11作為信息采集模塊，OLED屏作為顯示模塊，Blynk服務(wù)器作為網(wǎng)頁顯示系統(tǒng)，完成ESP8266溫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計。此系統(tǒng)可以用于家庭、倉庫中工業(yè)環(huán)境中的溫濕度數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)用Arduino IDE作為開發(fā)平臺，用CH340完成程序下載，當(dāng)DHT11采集到數(shù)據(jù)時傳輸?shù)紼SP8266，ESP8266再將數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)上傳到Blynk服務(wù)器。實驗表明，本設(shè)計能夠以經(jīng)濟(jì)，高效的方式實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)采集，可用于環(huán)境狀況的實時監(jiān)測。

關(guān)鍵詞：ESP8266;溫濕度傳感器;Blynk服務(wù)器;互聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：TP368.1 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）01-0095-03

Abstract： This design takes the ESP8266 single-chip microcomputer as the core， uses the temperature and humidity sensor DHT11 as the information collection module， the OLED screen as the display module， and the Blynk server as the web page display system to complete the design of the ESP8266 temperature and humidity detection system. This system can be used for temperature and humidity data acquisition in industrial environment in homes and warehouses. The system uses Arduino IDE as the development platform and uses CH340 to download the program. When the data is collected by DHT11， it is transferred to ESP8266， ESP8266 and then uploaded to the Blynk server through the Internet. Experiments show that this design can realize wireless data acquisition in an economical and efficient way， and can be used for real-time monitoring of environmental conditions.

Keywords： ESP8266; temperature and humidity sensor; Blynk server; Internet

1 概述

伴隨著計算機(jī)硬件技術(shù)和測量儀器的快速發(fā)展，在現(xiàn)代的信息采集領(lǐng)域里，各種先進(jìn)的檢測技術(shù)，信息監(jiān)測設(shè)備也層出不窮。并且隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，因此傳統(tǒng)的信息采集技術(shù)必然會也會朝著網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。利用傳感器采集數(shù)據(jù)，在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、智慧城市等多種信息產(chǎn)業(yè)中扮演著最基礎(chǔ)和最重要的角色。但在數(shù)據(jù)采集完成后，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器中卻是一件有著多樣化解決方案的事務(wù)。在眾多方式當(dāng)中，使用Wi-Fi通信模塊ESP8266相對功耗較低、成本低廉，逐漸成為多數(shù)工程人員的首選方案。

2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

按照本系統(tǒng)所需功能，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)可以劃分為四大主要部分：溫濕度采集、溫濕度顯示、控制器控制以及BLYNK服務(wù)器。本設(shè)計中，負(fù)責(zé)溫濕度采集的是DHT11溫濕度傳感器，采用總線傳輸模式。MCU采用ESP8266-12F模塊作為一個單獨(dú)的主控單片機(jī)使用。顯示采用0.96寸的OLED屏，通過總線模式與單片機(jī)通訊。物聯(lián)網(wǎng)的可視化，采用Blynk在國內(nèi)的服務(wù)器實現(xiàn)單片機(jī)余互聯(lián)網(wǎng)的通訊，通過在Blynk上搭建可視化環(huán)境從而實現(xiàn)溫濕度的可視功能。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如1所示。

3 硬件電路設(shè)計

3.1 最小系統(tǒng)電路

本設(shè)計MCU采用的安信可公司ESP8266-12F系列單片機(jī)。該單片機(jī)既可以當(dāng)MCU使用，也可以當(dāng)Wi-Fi模式使用，是專為移動設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計的超低功耗UART的Wi-Fi透傳模塊，可將用戶的物理設(shè)備連按到Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)上，進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)通信，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。其最小系統(tǒng)電路圖如圖2所示。

3.2 電源電路

本設(shè)計使用的電源電壓為3.3V，因此利用ANS117-3.3芯片把輸入5V的電壓通過濾波轉(zhuǎn)換成3.3V的電壓。值得注意的是，在設(shè)計電路時一定要考慮到電路紋波的問題，因此我們因在穩(wěn)壓器件的前后兩級加上濾波電路。濾波電容以大容量的鉭電容為佳。電源電路如圖3所示。

3.3 CH340程序下載電路

本設(shè)計采用的是USB總線的轉(zhuǎn)接片CH340芯片。在串口方式下，CH340C提供MODEM聯(lián)絡(luò)信號，用于為計算機(jī)擴(kuò)展異步串口，或者將普通的中口設(shè)備直接升級到USB總線。具體電路如圖4所示。

3.4 OLED顯示及溫濕度檢測電路

本次設(shè)計的OLED顯示電路是基于ssd1306驅(qū)動的12864oled屏。利用I2CBus串行通信總線技術(shù)顯示溫濕度信息。具體電路如圖5所示。

溫濕度檢測電路也是利用單總線讀取溫濕度信息。具體電路如圖6所示。

4 軟件程序設(shè)計

本系統(tǒng)的主要功能為DHT11讀取溫濕度、ESP8266建立WIFI連接、BLYNK服務(wù)器連接ESP8266、OLED顯示溫濕度、串口打印溫濕度等。軟件包括主程序、OLED顯示程序、DHT1溫濕度讀取程序、上傳BLYNK服務(wù)器程序，四個主要模塊組成。

4.1 系統(tǒng)主程序的設(shè)計

主程序主要利用了開發(fā)環(huán)境中的集成庫，通過調(diào)取庫文件對系統(tǒng)環(huán)境初始化后，首先對系統(tǒng)及傳感器進(jìn)行初始化，然后判斷單片機(jī)是否已經(jīng)成功訪問互聯(lián)網(wǎng)，最后顯示并上傳溫濕度信息。程序框圖如圖7所示。

4.2 OLED顯示程序設(shè)計

在設(shè)計此程序時，采用12864oled屏作為我們的顯示器件。首先對屏進(jìn)行清屏操作，然后判讀DHT11是否已經(jīng)開始讀取外界的溫濕度數(shù)據(jù);如果已經(jīng)開始讀取那么OLED屏就顯示外界溫濕度數(shù)據(jù)，否則OLED屏就只在固定的位置顯示字符，如圖8所示。

4.3 DHT11溫濕度讀取程序設(shè)計

在設(shè)計此程序時，先將DHT11傳感器進(jìn)行初始化操作，接著傳感器就開始采集被監(jiān)測環(huán)境的數(shù)據(jù)，然后單片機(jī)也會一直在檢測傳感器有無傳送數(shù)據(jù)。在檢測到有數(shù)據(jù)傳送過來時，系統(tǒng)將對傳感器進(jìn)行讀操作，如圖9所示。

4.4 BLYNK服務(wù)器程序設(shè)計

在設(shè)計此程序時，單片機(jī)會將讀取到的數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器，在手機(jī)軟件上通過組件的方式顯示出來。與此同時用戶也可以根據(jù)軟件上的信息對家中的電器進(jìn)行控制，達(dá)到實時監(jiān)控的目的，如圖10所示。

5 結(jié)論

本設(shè)計是以ESP8266芯片的電路為基礎(chǔ)，外部加上溫濕度傳感器模塊DHT11以及其它相應(yīng)的外圍電路形成的溫濕度檢測系統(tǒng)。該軟、硬件系統(tǒng)具有很好的通用性，很高的實際使用價值。

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