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ESP32 + DHT11/DHT22 温湿度传感器接入 ThingsCloud

约 2791 字大约 9 分钟

ESP32 + DHT11/DHT22 温湿度传感器接入 ThingsCloud

ESP32 是乐鑫公司推出的 WiFi 芯片,它不仅支持 WiFi 和 BLE,还可以作为可编程的 MCU,通过 Espressif IDF、Arduino 等框架编写固件,用于非常广泛的物联网场景。

这个教程我们分享如何在 Arduino IDE 中使用 ThingsCloud ESP SDK,为 ESP32 开发固件程序,将 DHT11/DHT22 温湿度传感器的数据上报到 ThingsCloud 物联网平台,并利用 ThingsCloud 强大的零代码应用开发工具,为用户生成 App。

该示例不仅支持 ESP32 芯片,同样支持:ESP8266、ESP32-S2、ESP32-S3、ESP32-C3。

温馨提示

在学习本教程之前,您需要具备一些基础知识,包括:

  • 如何在 Arduino IDE 中开发和上传 ESP32 固件。
  • Arduino 框架下的单片机编程基础。
  • C 语言基础

这些内容不在本教程的范围内,请您自行学习,相关的学习资源很多。

硬件部分准备

关于 DHT 系列传感器

DHT11 和 DHT22 传感器用于测量温度和相对湿度,这些传感器包含一个芯片,用于模数转换,输出温度和湿度的数字信号。

DHT11 和 DHT22 非常相似,但规格不同,如下:

DHT11DHT22
温度范围0 至 50 ºC +/-2ºC-40 至 80 ºC +/-0.5ºC
湿度范围20 至 90%+/-5%0 至 100%+/-2%
分辨率湿度:1%
温度:1ºC
湿度:0.1%
温度:0.1ºC
工作电压3 – 5.5 V DC3 – 6 V DC
电流供应0.5 – 2.5 mA1 – 1.5 mA
采样周期1 秒2 秒

DHT22 传感器具有更好的分辨率和更宽的温度和湿度测量范围,价格稍高一些。

尽管它们存在差异,但它们的接线方式和工作方式相似,我们可以使用相同的代码来读取温度和湿度,只需要在代码中选择正确的传感器类型。

连线示意图

DHT 传感器有4个引脚,如果使用带有板子的 DHT 传感器,实际上只引出了3个必要的引脚,并且内部对数据引脚接了上拉电阻。

DHT 传感器和 ESP32 开发板的接线方式,如下图:

示例中我们将 DHT 传感器的数据引脚接到了 ESP32 的 GPIO4 上,您也可以使用其它可用的 GPIO 引脚,并在代码中修改引脚编号。

在 Arduino 中安装依赖库

安装 ThingsCloud ESP SDK

详细安装方法,请浏览 在 Arduino IDE 中安装 ThingsCloud ESP SDK

安装 DHT 依赖库

本示例中我们需要用到 DHT 第三方库,使用同样的方法安装 DHT_sensor_library,如下图:

安装时通常会提示安装另一个依赖库 Adafruit_Unified_Sensor,是否提示取决于您使用的 Arduino 版本,如果没有提示,您需要手动安装。

使用示例代码

请确保已更新 SDK 到最新版本,在 Arduino 示例代码中,找到 10.IoT_Tutorials > dht_sensor 示例代码。

以下为完整代码:

#include <ThingsCloudWiFiManager.h>
#include <ThingsCloudMQTT.h>
#include "DHT.h"

//======================================================
// 设置 ssid / password,连接到你的 WiFi AP
const char *ssid = "";
const char *password = "";
// 在 ThingsCloud 控制台的设备详情页中,复制以下设备连接信息
// https://console.thingscloud.xyz
#define THINGSCLOUD_MQTT_HOST ""
#define THINGSCLOUD_DEVICE_ACCESS_TOKEN ""
#define THINGSCLOUD_PROJECT_KEY ""
//======================================================

ThingsCloudMQTT client(
  THINGSCLOUD_MQTT_HOST,
  THINGSCLOUD_DEVICE_ACCESS_TOKEN,
  THINGSCLOUD_PROJECT_KEY);

// 上报数据的间隔时间计时器
unsigned long timer1 = millis();
// 设置定时上报数据的时间间隔,单位是 ms。免费版项目请务必大于30秒,否则设备可能会被限连。
const int report_interval = 1000 * 60 * 5;

// 设置DHT11的数据引脚
#define DHTPIN 4
// 设置使用的DHT类型,这里我们使用了DHT11
#define DHTTYPE DHT11   // DHT 11
//#define DHTTYPE DHT22   // DHT 22  (AM2302), AM2321
//#define DHTTYPE DHT21   // DHT 21 (AM2301)

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

void setup()
{
  Serial.begin(115200);

  // 允许 SDK 的日志输出
  client.enableDebuggingMessages();

  // 连接 WiFi AP
  client.setWifiCredentials(ssid, password);

  dht.begin();
}

// 读取并发布传感器数据到 ThingsCloud
void pubSensors()
{
  float h = dht.readHumidity();
  float t = dht.readTemperature();

  // 检查是否读取到传感器数据
  if (isnan(h) || isnan(t)) {
    Serial.println(F("Failed to read from DHT sensor!"));
    return;
  }

  // 串口打印数据日志
  Serial.print(F("Humidity: "));
  Serial.print(h);
  Serial.print(F("%  Temperature: "));
  Serial.print(t);
  Serial.println();

  // 生成属性 JSON
  DynamicJsonDocument obj(512);
  obj["temperature"] = t;
  obj["humidity"] = h;
  char attributes[512];
  serializeJson(obj, attributes);
  // 调用属性上报方法
  client.reportAttributes(attributes);
}

// 必须实现这个回调函数,当 MQTT 连接成功后执行该函数。
void onMQTTConnect()
{
  // 延迟 5 秒上报首次传感器数据
  client.executeDelayed(1000 * 5, []()
  {
    pubSensors();
  });
}

void loop()
{
  client.loop();

  // 按间隔时间上报传感器数据
  if (millis() - timer1 > report_interval)
  {
    timer1 = millis();
    pubSensors();
  }
}

设置代码中的参数

示例代码中,只需要补全以下两处参数。

WiFi 连接参数

这个教程中我们使用的是指定 WiFi 连接参数的方式,需要修改以下部分:

// 设置 ssid / password,连接到你的 WiFi AP
const char *ssid = "";
const char *password = "";

请修改为您自己的 WiFi 连接参数,修改后大致是这样的:

// 设置 ssid / password,连接到你的 WiFi AP
const char *ssid = "my-wifi-ap";
const char *password = "thingscloud.xyz";

ThingsCloud 设备 MQTT 地址和连接证书

接下来填写您在 ThingsCloud 的设备 MQTT 地址和连接证书,如下:

// 在 ThingsCloud 控制台的设备详情页中,复制以下设备连接信息
// https://console.thingscloud.xyz
#define THINGSCLOUD_MQTT_HOST ""
#define THINGSCLOUD_DEVICE_ACCESS_TOKEN ""
#define THINGSCLOUD_PROJECT_KEY ""

如何获得这些参数呢?首先在 ThingsCloud 创建设备,如下图:

在设备创建页面,给设备起个名字,其它的选项可以暂不填写。如下图:

设备创建后,进入设备的 连接 页面,在这里可以复制以下参数,如下图:

将参数补全到代码中,例如:

// 在 ThingsCloud 控制台的设备详情页中,复制以下设备连接信息
// https://console.thingscloud.xyz
#define THINGSCLOUD_MQTT_HOST "********.iot-api.com"
#define THINGSCLOUD_DEVICE_ACCESS_TOKEN "bzqsg6b7l2******"
#define THINGSCLOUD_PROJECT_KEY "VV9Z******"

特别注意

不要直接使用以上的参数示例,请登录 ThingsCloud 创建自己的设备,获取 MQTT 地址和设备证书。

编译代码并上传固件到 ESP32

接下来编译和上传固件到 ESP32 开发板。

查看上报数据

Arduino 串口日志

固件上传成功后,ESP32 打印日志到串口,可以看到 WiFi 连接成功,ThingsCloud 连接成功后,开始定时上报传感器数据。

ThingsCloud 控制台

在 ThingsCloud 控制台的设备概要页面,可以实时看到上报的数据,如下图:

设计App设备面板

到此为止,ESP32 已经成功接入 ThingsCloud,我们可以在控制台浏览数据。如果您的设备是卖给用户,那就需要给用户提供相应的管理软件,并且为用户分配相应的设备。ThingsCloud 提供了用户应用,帮助您生成用户 App。

我们需要完成以下几步简单的操作。

创建设备类型

前边创建设备的时候,我们并没有使用设备类型,是的,设备类型不是必须的。但是当我们需要深入发挥 ThingsCloud 的更多功能,就必须创建设备类型,它为设备定义了各种功能。

创建设备类型非常简单,这里我们可以直接用标准类型,如下图:

选择温室度传感器,这个标准类型中已经存在定义好的属性。

完善设备类型的信息,如下图:

设备类型创建成功后,记得将设备关联到该设备类型,如下图:

这样一来,设备类型下的所有设备,都继承了设备类型的功能设置。

查看属性定义

进入设备类型的功能定义,可以看到这里已经有自动生成的温度和湿度属性。如果要开发更多功能,您可以继续添加其它属性。

回到设备页面,可以看到属性显示的名称替换成了功能定义中的属性名称。

编辑App界面

我们再回到设备类型中,进入 应用配置 > 编辑设备面板,如下图:

打开 App 设备面板编辑器,在左侧的数值显示组件中,选择一个环形组件,添加到界面中。如下图:

接下来,在右侧的设置中,添加温度和湿度属性,如下图:

为了方便预览实际效果,选择预览设备,如下图:

不喜欢这个组件?换一个试试,并设置个性化样式。

提示

ThingsCloud 将不断增加更多的组件和样式风格,并支持包括分页和背景样式等高级功能。

创建用户并关联设备

接下来,为设备关联现有用户,也可以创建新用户。

创建新用户,如下图:

然后添加关联用户,选择刚添加的新用户。

如下图,设备已经关联了一个用户。

创建用户应用

还剩最后一步,那就是创建一个用户应用,所有的用户都可以登录这个应用来管理自己关联的设备。

这里我们选择 ThingsX ,这是用户应用通用版 App。

给应用起个名字,如下图:

进入创建的应用,可以看到平台为我们生成了多个平台的应用,不论使用哪个,界面都是完全一致的。

在 App 中浏览设备数据

这里我们以微信小程序为例,点击上边的微信小程序,会自动生成小程序码,用微信扫一扫,进入登录页,如下图:

使用创建用户时设置的登录名和密码,登录成功,进入设备列表页,如下图:

进入设备,看到的便是我们刚才编辑的设备面板界面,您可以重新编辑这个界面,界面更新后,只需要重新进入设备页,便会自动同步新的面板界面。

提示

了解用户应用的详细介绍,以及 ThingsX 公版及 OEM App,请浏览 用户应用

更多应用

设备接入 ThingsCloud 后,以上只介绍了如何创建关联用户,以及快速生成用户 App。还有更多的功能值得您探索,例如:

更多场景和功能介绍,请浏览官方资源: