查看“开源WiFi气象站系统/zh”的源代码

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==概述==
*项目名称：开源WiFi气象站系统
*目的：获取身边实时的温度、湿度、光照甚至pm2.5数据
*难度：中
*耗时：5小时
*制作者：
*简介:
它能够获取你身边实时的温度、湿度、光照甚至pm2.5数据，并且在屏幕上显示出来，如果你需要，甚至可以将其接入互联网，只要有一台能上网的手机或者计算机，任何地方、任何时候都能查看到这些数据。而这套系统完全由Microduino来实现，非常简单。
==材料清单==
*Microduino设备
{|class="wikitable"
|-
|模块||数量||功能
|-
|[[Microduino-Core+/zh]]||1||核心板
|-
|[[Microduino-USBTTL/zh]] ||1||下载程序
|-
|[[Microduino-WiFi/zh]] ||1||连接网络
|-
|[[Microduino-Temp&Hum/zh]] ||1||数字温湿度传感器
|-
|[[Microduino-Air quality/zh]] ||1||空气质量传感器
|-
|[[Microduino-Light/zh]] ||1||光照传感器
|-
|[[Microduino-OLED/zh]] ||1||显示
|}
*其他设备
{|class="wikitable"
|-
|模块||数量||功能
|-
|Micro-USB线||1||下载程序、供电
|-
|[[Microduino-USBTTL/zh]] ||1||下载程序
|-
|GP2Y1010AU0F ||1||pm2.5传感器
|-
|螺丝 ||7||固定模块
|-
|螺丝刀 ||1||固定螺丝
|-
|外壳 ||1||
|}
[[File:气象站物料.jpg||1000px|center]]

==实验原理==
气象站专用板上安装了多参数传感器，包括数字温湿度传感器（Microduino-Tem&Hum）、光照强度传感器（Microduino-Light）、空气质量传感器（Microduino-Air）和pm2.5传感器（GP2Y1010AU0F）。每个传感器均与Microduino-Sensorhub连接，由Microduino核心（Microduino Core+）对传感器数据分析处理，以直观的文字提示方式在OLED中显示。同时通过Microduino CC3000模块（wifi）使Microduino核心连接到网络，与mCotton物联网平台通讯并以直观的文字和图表信息反馈给用户，用户只需要用通过能上网的手机或者计算机，在任何地方任何时候都能查看到这些数据，用户甚至可以设置传感器值来触发微博,与大家一起分享你的生活。
总的来说，用户通过气象站可以随时随地感受的身边环境的变化，把无形变有形，去感受大自然的瞬息万变。
[[File:Wifistationtheory.jpg||600px|center]]

本系统由传感器、协调器、网络适配器、OLED显示器、mCotton物联网平台五个部分组成，综合了传感技术、网络通信技术、OLED显示技术和物联网技术。传感器主要完成温度、湿度、光照参数、空气质量的采集，协调器分析处理采集的数据，同时通过网络适配器连接到网络与mCotton物联网平台通信，从而可以在mCotton物联网平台下查看到这些数据。

[[File:Wifistationtheory1.jpg||600px|center]]

*管理平台构成
管理平台大致可分为两个部分：一是Microduino核心控制，负责采集传感器数据，并且连接到互联网。二是mCotton物联网平台，负责将数据以曲线形式直观显示给用户，用户可以随时随地查看，并且可以设置微博触发，分享你的生活环境。如图2-2所示：
*主要传感器

[[File:Wifistationtheory2.jpg||600px|center]]

下图展示了本系统的处理流程。数据采集系统：主要负责对环境温度、湿度、光照强度等数据的采集。传感器采集的数据上传到Microduino核心，具有扩展方便等优点。
无线传输系统：该系统主要将设备采集到的数据，通过无线网络传送到服务器上，使用WiFi传输数据。
数据处理系统：该系统负责对采集的数据进行上传存储、直观显示，用户可随时随地通过电脑和手机等终端进行查询。

[[File:Wifistationtheory3.jpg||600px|center]]

==文档==
气象站代码:【'''[[media:Weather v2.rar|气象代码]]'''】

本地版气象站代码：【'''[[Media:Weather_v2_new.rar|本地气象代码]]'''】

气象站代码Github:[https://github.com/Microduino/CC3000WeatherStation Weather_Station]

==调试过程==
*搭建服务器
气象站既然要连入互联网，一个用来储存和显示的服务器必不可少，首先我们需要搭建好一个网络服务器。
*关于mCotton
目前定位于做一个开放的通用物联网平台，主要提供传感器数据的接入，存储和展现服务，为所有的开源软硬件爱好者、制造型企业，提供一个物联网项目的平台，
使得硬件和制造业者能够在不关心服务器实现细节和运维的情况下，拥有交付物联网化的电子产品的能力。
我们只需在mCotton注册一个账号，它会提供给你一个唯一的API KEY，这个便是用来在服务器里判别唯一身份之用的。
mCotton作为一个开放的公共物联网接入平台，目的是为服务所有所有的爱好者和开发者，使传感器数据的接入、存储和展现变得轻松简单。
下面我们介绍一下如何使用mCotton平台完成您的轻松接入。
*注册
打开mCotton的主页:somvpn.cn:3000，在页面中点击”Sign in/Join”，然后会弹出登录/注册框，再点击“Create account”进入用户注册页面。

[[File:mcottonsign1.jpg||600px|center]]

在用户注册页面，填写相关信息后点击完成注册

[[File:mcottonsign2.jpg||600px|center]]
*增加设备
登陆后点击”Projects“进入工程页面

[[File:mcottonsign3.jpg||600px|center]]

在工程页面中找到”Weather Station”项目，点击其中的“Assemble to My Devices”按钮，可以添加自己的设备

[[File:mcottonsign4.jpg||600px|center]]

在“Name”中输入自己的设备名称，然后点击“Submit”按钮发布

[[File:mcottonsign5.jpg||600px|center]]
*获得APIKEY
发布完毕后就可以在“My Garage”页面中看到自己的设备
[[File:mcottonsign6.jpg||600px|center]]
找到自己发布的气象站设备，可以看到该设备专属的设备ID，记下它
[[File:mcottonsign7.jpg||600px|center]]
*下载程序
将Microduino-Core+与Microduino-USBTTL叠加（无上下顺序），通过USB数据线与电脑连接起来
[[File:download1.jpg||400px|center]]
确认你搭建了Microduino的开发环境，否则参考附录1-Arduino IDE安装指导。
[[File:Gettingstarted.jpg||400px|center]]
打开Arduino IDE编程软件，点击 【文件】->【打开】
[[File:Dl1.jpg||600px|center]]
浏览到项目程序地址，点击“weatherCC3000.ino”程序打开
[[File:WiFiStationopen.jpg||600px|center]]
[[File:WiFiStationopen2.jpg||600px|center]]
在def.h文件中需要设置相应的配置参数：
#define WLAN_SSID	  “你要连接的WiFi的网络名”
#define WLAN_PASS	  “你要连接的WiFi的密码”
#define WEBSITE		  “设置的服务器地址”
#define WEBSITEPORT        “设置的服务器端口号”
#define APP_KIT_ID	   “步骤3获得的设备ID号”
[[File:WiFiStationopen3.jpg||600px|center]]
点击“工具”，在板选项里面选择板卡（Microduino-Core+），在处理器选项里面选择处理器（Atmega644pa@16M,5V），再在端口选项里面选择正确的端口号，然后直接烧录程序
[[File:WiFiStationopen4.jpg||600px|center]]

==拼装气象站==
*'''Step1''':将OLED屏和A1用螺丝固定在一起
[[File:Waetherstep1.jpg||600px|center]]
*'''Step2''':把B1~B5用B6拼接在一起
[[File:Waetherstep2.jpg||600px|center]]
*'''Step3''':将Core+,USBTTL,Hub连接在一起并且用螺丝螺帽固定在A2上,再将传感器连接线连接在PM2.5传感器上
PM2.5传感器使用胶水黏在底板上
[[File:Waetherstep3.jpg||600px|center]]
*'''Step4''':将B7，B8，B9按照如图所示分别拼接到温湿度传感器，气体传感器和光照传感器上
[[File:Waetherstep4.jpg||600px|center]]
*'''Step5''':按说明图上所示的位置将温湿度传感器、气体传感器和光照传感器连接到Hub板上
再分别将传感器固定在Step2中内部四周B1和B2组合的卡槽上，完成后将A1和A2分别接在其顶部和底部
[[File:Waetherstep5.jpg||600px|center]]
*'''Step6''':完成上述步骤后用B0进行固定，之后插上USB线，气象站完成

设置完成后就可以在OLED上看到各个传感器的数据
同时在mCotton上设置好的设备上也能看到气象站上传的数据
[[File:WiFiStation10.jpg||600px|center]]

==程序说明==
国内可用：
*主程序部分
<source lang="cpp">
//1,屏幕显示部分============================= 
#include"Arduino.h" 
#include "U8glib.h" 
//2,传感器部分================================ 
#include <Wire.h> 
#include "I2Cdev.h" 
#include <AM2321.h> 
#include <SoftwareSerial.h> 
//3,WIFI部分================================ 
#include <Adafruit_CC3000.h> 
#include <ccspi.h> 
#include <SPI.h> 
#include <string.h> 
#include "utility/debug.h" 
//4，自定义部分============================= 
#include "def.h" 
#include "oled.h" 
#include "wifi.h" 
#include "sensor.h" 
 
#define INTERVAL_LCD             200        //OLED及传感器刷新时间间隔    
#define INTERVAL_NET             30000      //传感器数据上传时间间隔   
 
unsigned long lcd_time = millis();          //OLED及传感器更新计时器 
unsigned long net_time = millis();          //传感器数据上传更新计时器 
 
void setup(void) 
{ 
    Serial.begin(115200);     //初始化波特率 
    setup_wifi();             //初始化WIFI 
} 
 
void loop(void) 
{ 
 
    if (lcd_time > millis()) lcd_time = millis(); 
    if (millis() - lcd_time > INTERVAL_LCD) 
    { 
        SensorUpdate();         //更新传感器 
        volcd(sensorTemp, sensorHumi, sensorLight, sensorPM25, sensorEtoh);   //更新OLED显示 
        lcd_time = millis();    //更新计时器 
    } 
 
    if (net_time > millis()) net_time = millis(); 
    if (millis() - net_time > INTERVAL_NET) 
    { 
        updateWeatherData(sensorTemp, sensorHumi, sensorLight, sensorPM25, sensorEtoh);   //上传传感器数据 
        net_time = millis();    //更新计时器 
    } 
} 
</source>
*用户配置部分
def.h
<source lang="cpp">
#define WLAN_SSID       "AZURE"       //WIFI网络名
#define WLAN_PASS       "azure001"    //WIFI密码 

#define WEBSITE "mcotton.microduino.cn"		//服务器网址
#define WEBSITEPORT 8080		//服务器端口号
#define APP_KIT 	"TLcrn6vaAahjnvKR2"	//设备ID号#define APP_KIT 	"YourDeviceID"	//设备ID号

#define WEBPAGE "/api/v1.0/d"
#define WEBUTTONPAGE "/api/v1.0/ce"
</source>
*OLED显示部分
<source lang="cpp">
U8GLIB_SSD1306_128X64 u8g(U8G_I2C_OPT_NONE);     //设置OLED型号  
//-------字体设置，大、中、小   
#define setFont_L u8g.setFont(u8g_font_7x13)   
#define setFont_M u8g.setFont(u8g_font_fixed_v0r)   
#define setFont_S u8g.setFont(u8g_font_chikitar)   

//温度计图案
const unsigned char bmp_tem[] U8G_PROGMEM = 
{
  0xE0,0x81,0x30,0x83,0x10,0x82,0x10,0x82,0x10,0xFA,0x10,0x82,
  0x10,0x82,0x10,0xFA,0x10,0x82,0xD0,0x82,0xD0,0xFA,0xD0,0x82,
  0xD0,0x82,0xD0,0xFA,0xD0,0x82,0xD0,0x82,0xD0,0xFA,0xD0,0x82,
  0xD0,0x82,0xD8,0x86,0xC4,0x88,0xF2,0x93,0xFB,0xB7,0xF9,0xA7,
  0xFD,0xAF,0xFD,0xAF,0xF9,0xA7,0xFA,0x97,0xF2,0x93,0xC4,0x88,
  0x18,0x86,0xF0,0x83
};

//水滴图案
const unsigned char bmp_hum[] U8G_PROGMEM = 
{
  0x00,0x00,0x01,0x00,0x00,0x01,0x00,0x80,0x03,0x08,0x80,0x03,0x18,0x80,0x07,0x1C,
  0xC0,0x07,0x3C,0xC0,0x07,0x3E,0xE0,0x0F,0x3E,0xE0,0x0F,0x7A,0xF0,0x1F,0x7B,0xF8,
  0x1F,0x72,0xF8,0x1F,0x3E,0xF8,0x3F,0x1C,0xFC,0x3F,0x00,0xFC,0x7F,0x00,0xFE,0x7F,
  0x00,0xFE,0x7F,0x00,0xFE,0x7F,0x00,0xFF,0xFF,0x00,0xFF,0xFF,0x00,0xFF,0xFF,0x00,
  0xF3,0xFF,0x00,0xF2,0x7F,0x00,0xE6,0x7F,0x00,0xC6,0x7F,0x00,0x0E,0x3F,0x00,0x3C,
  0x1E,0x00,0xF8,0x1F,0x00,0xE0,0x07,0x00,0x80,0x01
};

//显示函数  
void osd_setup(int _osd_setup,char* _osd_text) {
  u8g.firstPage();  
  do {
    setFont_L;
    u8g.setPrintPos(4, 30); 
    u8g.print(_osd_text);
    u8g.drawFrame(0,48,128,14);
    if(_osd_setup)
      u8g.drawBox(0+2,48+2,map(_osd_setup,0,5,0,128-4),14-4);
  } 
  while( u8g.nextPage() );
}


//显示函数 
void volcd(float temp, float humi, float light, float pm25, float etoh) {
  u8g.firstPage();
  do {
    u8g.setDefaultForegroundColor();

    u8g.drawXBMP( 4, 1, 15, 32, bmp_tem);
    u8g.drawXBMP( 70, 2, 24, 30, bmp_hum);

    setFont_M;                             //设置字体为大  
    u8g.setPrintPos(20, 16);         //设置文字开始坐标  
    u8g.print("`C ");   
    setFont_L;                             //设置字体为大  
    u8g.setPrintPos(20, 32);         //设置文字开始坐标  
    u8g.print(temp , 1);             //温度  

    setFont_M;                             //设置字体为大  
    u8g.setPrintPos(100, 16);         //设置文字开始坐标  
    u8g.print("%");   
    setFont_L;                             //设置字体为大  
    u8g.setPrintPos(100, 32);         //设置文字开始坐标  
    u8g.print(humi , 0);             //湿度  

    setFont_L;                       //设置字体
    u8g.setPrintPos(4, 49);          //设置文字开始坐标  
    u8g.print(light , 0);       //光照强度  
    setFont_M;                       //设置字体
    u8g.print(" Lux");   

    setFont_L;                       //设置字体
    u8g.setPrintPos(4, 63);          //设置文字开始坐标
    u8g.print(pm25 , 1);       //光照强度
    setFont_M;                       //设置字体
    u8g.print(" ug/m3");


    setFont_L;                       //设置字体
    u8g.setPrintPos(80, 49);          //设置文字开始坐标
    u8g.print(etoh , 0);       //光照强度
    setFont_M;                       //设置字体
    u8g.print(" ppm");


    setFont_M;                             //设置字体为大
    u8g.setPrintPos(80, 63);         //设置文字开始坐标
    u8g.print(" LED:");

  }
  while( u8g.nextPage() );
} 


void volcdsetup(char* zi,unsigned int x,unsigned int y) {
  //#ifdef OLED
  u8g.firstPage();  
  do {
    setFont_L;    
    u8g.setPrintPos(x, y); 
    u8g.print(zi);
  } 
  while( u8g.nextPage() );
  //#endif
}
</source>
*传感器数据采集部分
<source lang="cpp">
   #include <SoftwareSerial.h>
#include <AM2321.h>

AM2321 am2321;
SoftwareSerial pmSerial(4,5);		//PM2.5传感器通讯软串口

float sensorTemp;       //温度值
float sensorHumi;       //湿度值
float sensorPM25;       //pm2.5浓度
float sensorLight;      //光照强度
float sensorEtoh;       //空气质量

//读取pm2.5传感器
float PM25(){
  int data_s = 0;		 //串口接收数据
  int num = -1;		   //串口接收数据计数
  int sum = 0;		   //校验和
  int cal[5];		     //接收数据缓存
  float dustDensity = 0;	//PM2.5浓度
  
  pmSerial.begin(2400);		//首先启动软串口
  pmSerial.flush();			  //清空串口缓存
  
  while(1)
  { 
    if(pmSerial.available() > 0)	//串口缓存有数据
    { 
      data_s = pmSerial.read();		//读取串口缓存数据
      if(data_s == 0xAA)			    //得到数据帧起始位
      {
        num = 0;      			      //开始计数
      }
      else if(num >= 0)			
      {
        num++;				        //读到数据，计数+1
        cal[num-1] = data_s;	//数据保存到缓存中
        if(num == 6)		      //读到数据帧最后一位
        {
          sum = cal[0] + cal[1] + cal[2] + cal[3];	//计算校验和
          if(sum == cal[4] && cal[5] == 0xFF)		   //校验和匹配，数据帧最后一位为0xFF，说明接收的数据帧正常
          {
            dustDensity = (cal[0]*256 + cal[1])*(5.0/1024)*550;		//计算PM2.5浓度，单位ug/m3
          }
          else			//接收的数据不正常
          { 
            dustDensity = 0;    //浓度清零
          }
          break;
        }
      }
    }   
  }
  pmSerial.end();			//关闭软串口
  return dustDensity;	//返回值
}

//更新传感器数据
void SensorUpdate() {

  //获取pm2.5浓度
  sensorPM25 = PM25();
  //获取温度，湿度
  am2321.read();
  sensorTemp = am2321.temperature / 10.0;
  sensorHumi = am2321.humidity / 10.0;
  //获取光照强度
  sensorLight = map(analogRead(A0), 0, 1023, 0, 255);
  //获取空气质量
  sensorEtoh= map(analogRead(A2), 0, 1023, 0, 30);

}
</source>

==视频==
|}