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物联网简易气象监测站

发布于 2023-07-26 04:00:14 浏览：547 订阅该版

简易气象监测站
1，背景介绍：
  气象监测设备的使用对人们生产生活有着十分重要的作用和使用意义。在社会不断进步的同时，气象科学技术也在不断的发展，现在各种气象监测设备已经被应用在了日常的气象观测工作中。要做好气象服务，精准的气象观测数据是基础和前提。
  该方案基于板载的外设，用星火一号开发板制作了一套简易的气象监测系统。
  本方案使用RT-Thread Studio实现软件工程、配置、调试。
  本项目作为华南理工大学嵌入式夏令营结营任务，项目成员来自华南理工大学大三微电子专业。
  
  
2，硬件选择：
2.1，对于外设与传感器选择的思考：
 在决定主基调，设计一个可实时同步数据的气象监测站后，我们继续基于已有外设考虑如何实现这一安保系统的集成。考虑到气象监测站不仅应该实现基础的温湿度感知功能，还应当有对于当前环境的有害气体颗粒流量监测，因此我们试图加入一个气体传感器，经过初步挑选，我们打算网购一个MQ-2传感器以满足所需。
 
2.2，外设与传感器最终的选择：
在这个方案中，我们最终使用了以下外设和传感器：
（1）STM32F407芯片：作为主控制器，负责整个系统的控制和数据处理。它具有足够的处理能力和丰富的外设接口。
（2）AHT10温湿度传感器：用于检测温度和湿度数据。我们使用I2C协议与STM32F407芯片进行通信，将采集的温湿度数据传输给主控制器。
（3）RW007 Wifi模块：用于无线数据传输。它是一款高性价SPI的Wi-Fi模块，提供基于802.11b/g/n的高速无线数据传输功能，减低高速Wi-Fi模块的应用门槛。
（4）19灯led matrix模块：用不同颜色与数量的LED灯提示相应的温湿度区间。
（5）LCD屏幕：利用数字实时显示收集到的温湿度数据的变化。
  其中MQ 2传感器由于时间与技术问题购买后无法应用。
  
  
3，技术功能：
3.1，程序流程图：
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/e9a6118bee0f393cd1c368f5761232d4.png.webp)
![程序流程图.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/fc630dace0ed969156f5709b44c27675.jpg.webp)

3.2，程序运行逻辑：
（1）利用AHT10温湿度传感器从外界读取温度和湿度数据。
（2）利用RW007模块基于MQTT协议讲读取的温湿度数据同步到Onenet云平台上。开发版实现联网上传数据的功能，需要将在onenet网站多协议接入页面创立的相关参数及有关设置填入工程项目RT-Thread Setting的软件包中。
（3）云平台生成相应的信号，并将信号发送到OLCD屏幕。在OLCD屏幕上同步传感器收集到的温湿度数据，实现其可视化显示，并基于其增减改变同心圆大小。
（4）同步传感器读取的温湿度数据，利用LED matrix中LED不同色彩与亮灭个数分别实现温度，湿度在各自不同区间的预报。

4，项目进展：
4.1，OneNet数据可视化：

4.1.1.终端的联网初始化过程：
  开发版实现联网上传数据的功能，需要将在onenet网站多协议接入页面创立的相关参数及有关设置填入工程项目RT-Thread Setting的软件包中。在#include <onenet.h>之后，代码rt_wlan_connect("wifiname","password");链接到wlan，onenet_mqtt_init();实现初始化。

![将在onenet网站多协议接入页面创立的相关参数及有关设置填入(1).png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/1a93295b9f69ec10564ee562117d0687.png.webp)

![将在onenet网站多协议接入页面创立的相关参数及有关设置填入(2).png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/cc10c9aad09da9cc61f1cb93e2ebe0c6.png.webp)

![将在onenet网站多协议接入页面创立的相关参数及有关设置填入(3).png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/45058a5d9eca2b40e88067d10b13bd81.png.webp)

![将在onenet网站多协议接入页面创立的相关参数及有关设置填入(4).png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/be81a988ef92e23e099d52dbd14c1c38.png.webp)
 
![终端联网初始化结果.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/b786a2f4dacff383c57bd04a747527bf.png)
 
4.1.2.终端联网后同步输出的结果：
![onenet实时变化折线图.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/fb6d64c4cd4a38fce164ba7d6b0f14f6.png.webp）

![平均温湿度.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/73644d74bc5176cf1d1521cfd3ac9c26.png)

4.2，OLCD屏幕实时数据变换：
实例1：
![OLCD实时显示温湿度数据实例1.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/dc30d448fdda824e8a5341efe72d95c2.jpg.webp)

实例2：
![OLCD实时显示温湿度数据实例2.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/d8dd34420c0475c70552f0960c331fcc.jpg.webp)

4.3，LED matrix对于不同温湿度区间的反馈：
  为方便展示效果，我们手动输入特定区间标志的温湿度以加以显示。（不然不好演示）
（1）湿度小于60%，温度为21摄氏度时：
![温湿度设置1.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/1b4ee90deace9b46120b3190d661c073.png)
![LED实时显示1.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/9c1fa8cd3e6cb0335f721830961aef67.jpg.webp)

（2）湿度小于80%大于60%，温度为34摄氏度时：
![温湿度设置2.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/ad2fe8a4372ecaa43f91414b187ae978.png)
![LED实时显示2.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/243091fcea58e472c655a352b3a728f7.jpg.webp)

（3）湿度大于于80%，温度为28摄氏度时：
![温湿度设置3.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/382fac739a1cc3a1d6a4467e25ae57d2.png)
![LED实时显示3.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230726/212829d04de99026659cec01a6bbbb3f.jpg.webp)

5，感想，收获与遇到的问题：
  我们几位组员在对于RT thread多线程的理解与实际应用中出现了偏差，并且由于C语言的掌握不牢与极少应用，中途对于示例工程的代码理解不能。感谢夏令营里几位老师对我们的大力协助，与不同组组员的无私帮助。我们吃透了多线程代码的原理，并且实现了几个示例工程的综合。随后我们通过网课视频学习了onenet平台的数据传输与云同步，并实现了利用OLCD与LED matrix的分别定量与定性的温湿度区间显示。
  然而，我们最终未能实现额外的外设功能，买来的MQ-2传感器因为能力与时间限制被我们闲置。下次我们期望能增加非板载外设，并且完善简易气象监测站的功能。