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[RT-Thread x 大学生夏令营] 基于HMI-Board的多功能物联网检测信息提示屏设计

发布于 2023-07-26 15:04:29 浏览：558 订阅该版

[tocm]

> # **项目背景**
项目的设计是基于[RT-Thread x 大学生夏令营] 的培训内容，使用HMI-Board设计一个多功能物联网检测的信息提示屏。

应用场景1：温度与湿度是我们出门和保持身体健康的重要参数，每当我们出门时总会看一下今天的天气，并根据天气选择我们的穿衣和出行。一块摆放在桌面上的多功能物联网提示屏恰好可以在我们需要时，为我们提供出行的参考建议。

应用场景2：当我们在家时，开着空调休息时，可以根据物联网提示屏提供的信息调节空调的温度和模式，带给人们最舒适的温度环境。

## 功能简介
本次夏令营第一周学习RT-Thread内核、设备驱动，第二周实践周设计实物，经过两周的不断学习，第六组成功完成并设计出了一个拥有外界环境检测功能、自身姿态感知功能、网络通信功能、数据传输OneNET云端功能、基于LVGL的数据显示、触摸屏幕触发事件功能的多功能物联网检测的信息提示屏。

### 信息检测
信息检测部分使用AHT10、MPU6050获取温湿度、姿态和加速度信息。

### 屏幕显示
屏幕显示部分使用LVGL组件驱动HMI-Board板载屏幕显示温湿度以及姿态和加速度信息。

### 联网入云
联网入云部分使用rw007无线局域网模块通过MQTT协议和OneNET云连接，将温湿度和姿态以及加速度信息显示在云端。

# **项目简介**
## 项目成员
张旭东（组长）、潘庆明、李涵轩、王斐
## 开发环境
RT-Thread studio、HMI-Board、OneNET
## 项目设计规划
[实践周作品规划.docx](https://club.rt-thread.org/file_download/4e4cab4746d24bbb)
## 人员分配
张旭东、潘庆明
负责各种传感器的驱动、线程规划与调度、屏幕的驱动和触摸事件的设计，将数据传输到云端，实时时间的同步
李涵轩、王斐
负责OneNET云端的配置和数据流的传输，相关传感器驱动的配置。
# 系统设计
## 线程分配
线程2		aht10获取温度								优先级20
线程3		发送温湿度数据到OneNET						优先级21
线程4		获取MPU6050S姿态数据						  优先级22
线程5		发送姿态数据到云端							优先级23
线程6		LVGL显示温度和姿态数据、触摸按键切换显示内容	优先级19
## 硬件设计
硬件设计主要由开发平台的介绍、传感器的使用
### 开发平台

![平台1.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/fcd758ac4f21a7c1ccaad09d6554c4bf.jpg.webp)

![平台2.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/c9a69f5cc71cd6fe007056314c88c8f1.jpg.webp)
### aht10

![aht10.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/a6534b6b7472a3133b36be56573a1704.jpg)
### MPU6050

![mpu6050.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/9acc6438a10b6beb00ddf70385177e99.jpg.webp)
## 软件设计
### 温湿度的获取
系统为aht10分配线程，通过I2C和aht10通信获取实时温度。

代码如下
```c
//线程名的定义
static struct rt_thread task2;
//空间分配
static char PCB2_TEMP[1024];
//线程初始化
void task2_init()
{
	//分配静态线程2
	rt_thread_init(&task2,"task2",print_task2,RT_NULL,&PCB2_TEMP[0],sizeof(PCB2_TEMP),21,5);
	//启动线程2
	rt_thread_startup(&task2);
}
//线程入口函数
void print_task2(void *param)
{//线程2接口函数
//测温

while(1)
	{
	  tem = print_temputer_average(0,dev);
	  rt_kprintf("temputer: %lf\n",tem);
	  him = print_temputer_average(1,dev);
	  rt_kprintf("humidity: %lf\n",him);
	  rt_thread_mdelay(1000);			//睡眠1s
	}
}
//计算平均温度
float print_temputer_average(uint8_t T_OR_H,aht10_device_t dev)
{//参数为0时计算平均温度 参数为1时计算平均湿度
	if(T_OR_H==0)
	{
		static float temputer_avg = 0.0;
		for(uint8_t i=0;i<100;i++)
		{
			temputer_avg += aht10_read_temperature(dev);
		}
		temputer_avg/=100.0;
		return  temputer_avg;
	}
	else if(T_OR_H==1)
	{
		static float humidity_avg = 0.0;
		for(uint8_t i=0;i<100;i++)
		{
			humidity_avg += aht10_read_humidity(dev);
		}
		humidity_avg/=100.0;
		return humidity_avg;
	}
	else if(T_OR_H==2)
	{
		static float humidity_avg = 0.0;
		for(uint8_t i=0;i<100;i++)
		{
			humidity_avg += aht10_read_humidity(dev);
		}
		humidity_avg/=100.0;
		//return humidity_avg;
		static float temputer_avg = 0.0;
		for(uint8_t i=0;i<100;i++)
		{
			temputer_avg += aht10_read_temperature(dev);
		}
		temputer_avg/=100.0;
		//return  temputer_avg;
		rt_kprintf("temperature:%f\n",temputer_avg);
		rt_kprintf("humidity:%f\n",humidity_avg);

return -1;
	}
	else
		return 0;

}
```

![温湿度.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/8a482cc450d66a18c391bd4c54bcba7b.png)
								图 温湿度的获取
## 姿态获取
姿态获取部分使用MPU6050六轴传感器，通过获取加速度和角速度来获取姿态。
代码如下

```c
#include "mpu6xxx.h"
#define MPU6XXX_DEVICE_NAME  "i2c1"

static int mpu6xxx_test()
{	//初始化数据结构
    struct mpu6xxx_device *dev;
    struct mpu6xxx_3axes accel, gyro;
    int i;

/* Initialize mpu6xxx, The parameter is RT_NULL, means auto probing for i2c*/
    dev = mpu6xxx_init(MPU6XXX_DEVICE_NAME, RT_NULL);
	//校验初始化
    if (dev == RT_NULL)
    {
        rt_kprintf("mpu6xxx init failed\n");
        return -1;
    }
    rt_kprintf("mpu6xxx init succeed\n");
	//求5次平均值
    for (i = 0; i < 5; i++)
    {
        mpu6xxx_get_accel(dev, &accel);
        mpu6xxx_get_gyro(dev, &gyro);
    }
	//失能dev
    mpu6xxx_deinit(dev);

return 0;
}
```

![数据显示1.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/71618e49a6caec4c124de191964e428d.jpg.webp)
### 通信设计
	通信部分使用rw007无线局域网传感器，使用spl驱动rw007与wifi连接，实现通信的功能。

![wifi.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/00fdc1d3691c0f961bfe4af6164a1ba7.png)
### 数据上传云端设计
	数据入云使用rw007连接wifi通过MQTT协议和OneNET云端连接，将温湿度和姿态数据发送到OneNET云从而实现数据入云的功能

![温度.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/d660e90eca754fd2834e4f4e4facdccb.png.webp)

![湿度.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/c161b88cdafaa53e13f3e52ef460e581.png.webp)

![姿态.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/837d31cd0fb4bd510e741f441e4f0250.png.webp)

温度入云的代码如下

```c
static struct rt_thread task3; //线程创建
static char PCB3_TEMP[2048];   //空间分配

//线程初始化
void task3_init()
{//上传数据到云端
	//分配静态线程3
	//static uint8_t count;
	rt_thread_init(&task3,"task3",print_task3,RT_NULL,&PCB3_TEMP[0],sizeof(PCB3_TEMP),22,10);
	rt_thread_startup(&task3);
}

//发送数据
void print_task3(void *param)
{//线程3接口函数
	static rt_err_t result=0;
	static uint8_t bats[13] = "hello whold";

while(1)
	{
	result = onenet_mqtt_publish("text",bats,sizeof(bats));
	if(result==0)//&&count==0
	{//连接上发送数据
		if(temp_tem!=(tem*10)&&temp_him!=(him*10))
		{//数据发生变化在上传
		  onenet_mqtt_upload_digit("temperature", tem);
		  onenet_mqtt_upload_digit("humidity", him);
		  temp_tem = tem*10;
		  temp_him = him*10;
		}

}

rt_thread_mdelay(50);		//睡眠50ms
	}
}
```

### 屏幕显示
	屏幕显示部分使用LVGL软件包驱动板载的屏幕，通过屏幕显示当前的姿态数据和温湿度数据。
	
![数据显示.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/28f8a86f360b8858b5f033d4f44be59b.jpg.webp)

# 总结
通过RT-Thread夏令营的活动，我学习到了实时操作系统的基本知识，学会了如何使用RT-Thread Studio创建工程、编写代码、下载与调试代码、多人协作开发项目。在实践的过程总是遇到各种问题，在老师和队友的解答下，我和队友克服了种种困难，终于完成了本次设计。非常感谢队友的配合和导师的耐心教导。不得不说有一个好的队友非常重要，他可以和你一起解决问题，一起熬夜、甚至提前一步完成项目，这个过程使我收获了一次较好的团队合作机会。
经过我们的不懈努力，我们完成了本次的实验周设计。愿自己和队友在之后的学习中更加努力，找到属于自己的兴趣并不断坚持下去，积极的面对生活，少熬夜（不想熬夜了）。

# 开源链接

开源地址 https://gitee.com/ccacom/HMI

演示视频 https://www.bilibili.com/video/BV1cP411k7Yj/?p=2&share_source=copy_web&vd_source=252f853c39166a4fbf4e62b18204c9a2