物聯(lián)網(wǎng)無線氣象站使用Arduino， ESP8266和ThingSpeak

全球變暖導(dǎo)致了不可預(yù)測(cè)的氣候;世界各地的研究人員正在使用氣象站來觀察記錄和分析天氣模式，以研究氣候變化并提供天氣預(yù)報(bào)。這些氣象站通常包括幾個(gè)傳感器來測(cè)量環(huán)境參數(shù)和一個(gè)監(jiān)測(cè)或記錄系統(tǒng)來分析這些參數(shù)。在本教程中，我們將學(xué)習(xí)如何建立一個(gè)基于無線物聯(lián)網(wǎng)的氣象站，可以測(cè)量關(guān)鍵的環(huán)境參數(shù)，如溫度，濕度和壓力。此外，由于我們的氣象站啟用了物聯(lián)網(wǎng)，我們可以將這些參數(shù)發(fā)送到ThingSpeak頻道(物聯(lián)網(wǎng)云)，在那里我們可以遠(yuǎn)程存儲(chǔ)、分析和訪問數(shù)據(jù)。我們之前也用樹莓派建立了一個(gè)類似的氣象站，它與這個(gè)項(xiàng)目非常相似。

我們將使用Arduino板以及DHT11傳感器，BMP180傳感器和ESP8266 wifi模塊。DHT11傳感器檢測(cè)溫度和濕度，BMP180傳感器計(jì)算壓力，ESP8266用于互聯(lián)網(wǎng)連接。在我們之前的項(xiàng)目中，我們已經(jīng)學(xué)會(huì)了用Arduino使用DHT11傳感器來監(jiān)測(cè)溫度和濕度，在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將添加另一個(gè)傳感器(BMP180)來使用Arduino制作一個(gè)完整的氣象站。將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到ThingSpeak可以從世界任何地方進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，我們也可以查看記錄數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將存儲(chǔ)在他們的網(wǎng)站上，甚至可以隨著時(shí)間的推移繪制圖表來分析它。

組件的要求

?Arduino Uno

?ESP8266 wifi屏蔽

?DHT11傳感器

?BMP180傳感器

?電路試驗(yàn)板

?跳線

線路圖

基于Arduino的物聯(lián)網(wǎng)氣象站的完整電路如下所示。

DHT11傳感器由Arduino的5V引腳供電，其數(shù)據(jù)引腳連接到引腳5進(jìn)行單線通信。BMP180傳感器由Arduino的3.3V引腳供電，其數(shù)據(jù)引腳SCL (Serial Clock)和SDA (Serial data)分別連接到Arduino的A4和A5引腳進(jìn)行I2C通信。

ESP8266模塊也由Arduino的3.3V引腳供電，其Tx和Rx引腳連接到Arduino的數(shù)字引腳2和3進(jìn)行串行通信。您可以使用下表作為建立連接的參考。

建立你的ThingSpeak頻道

ThingSpeak是一個(gè)開放的數(shù)據(jù)平臺(tái)，它允許你在云中聚合、可視化和分析實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。你可以使用ThingSpeak控制你的設(shè)備，你可以從你的設(shè)備向ThingSpeak發(fā)送數(shù)據(jù)，甚至你可以創(chuàng)建實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的即時(shí)可視化，并使用Twitter和Twilio等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)發(fā)送警報(bào)。ThingSpeak集成了數(shù)值計(jì)算軟件MATLAB的支持。MATLAB允許ThingSpeak用戶編寫和執(zhí)行MATLAB代碼來執(zhí)行預(yù)處理，可視化和分析。ThingSpeak至少需要15秒來更新你的讀數(shù)。我們還用ThingSpeak做了其他有趣的項(xiàng)目，比如：

?NodeMCU溫濕度監(jiān)控

?ESP32溫濕度監(jiān)測(cè)

?向ThingSpeak發(fā)送數(shù)據(jù)可以使用樹莓派

步驟1:ThingSpeak帳戶設(shè)置

要在ThingSpeak上創(chuàng)建一個(gè)頻道，首先，你需要注冊(cè)ThingSpeak。如果你已經(jīng)有了ThingSpeak的賬戶，用你的id和密碼登錄。

如果你沒有賬戶，點(diǎn)擊“唱歌”，如果你已經(jīng)有了賬戶，點(diǎn)擊“登錄”。點(diǎn)擊注冊(cè)后，填寫您的詳細(xì)信息。

在此之后，驗(yàn)證您的電子郵件id并單擊continue。

步驟2：為你的數(shù)據(jù)創(chuàng)建一個(gè)通道

一旦您登錄后，您的帳戶驗(yàn)證，創(chuàng)建一個(gè)新的通道，點(diǎn)擊“新通道”按鈕。

點(diǎn)擊“新通道”后，輸入您想要上傳的數(shù)據(jù)的名稱和描述。

在字段1中輸入數(shù)據(jù)名稱“濕度”，在字段2中輸入“溫度”，在字段3中輸入“壓力”。如果您想使用更多的字段，您可以選中字段選項(xiàng)旁邊的框，并輸入數(shù)據(jù)的名稱和描述。

在此之后，單擊保存通道按鈕保存您的詳細(xì)信息。

步驟3:API密鑰

為了向ThingSpeak發(fā)送數(shù)據(jù)，我們需要一個(gè)唯一的API密鑰，我們將在后面的代碼中使用它來將傳感器數(shù)據(jù)上傳到ThingSpeak網(wǎng)站。

點(diǎn)擊“API密鑰”按鈕，獲取您上傳傳感器數(shù)據(jù)的唯一API密鑰。

現(xiàn)在復(fù)制你的“寫API密鑰”。我們將在代碼中使用這個(gè)API鍵。

代碼的解釋

編程部分在執(zhí)行項(xiàng)目中的所有操作中起著非常重要的作用。像往常一樣，完整的代碼在最后給出。通過包含所有必需的庫和定義所有變量來啟動(dòng)代碼。

在此之后，輸入Wi-Fi名稱，Wi-Fi路由器的密碼，然后輸入從ThingSpeak頻道復(fù)制的API密鑰。

在void setup()函數(shù)中，連接Wi-Fi并啟動(dòng)BMP180和DHT11傳感器。

使用void Transmission()函數(shù)，我們使用BMP180和DHT11傳感器計(jì)算溫度、濕度和壓力。

這些命令用于連接ThingSpeak服務(wù)器，然后打印不同字段的溫度、濕度和壓力值。

運(yùn)行物聯(lián)網(wǎng)Arduino氣象站

現(xiàn)在將Arduino與筆記本電腦連接，正確選擇主板和端口，然后單擊Upload按鈕。上傳代碼后，打開串口監(jiān)視器。設(shè)置串口顯示器的波特率為9600。您將在串行監(jiān)視器上看到您的Wi-Fi Id，密碼以及溫度，濕度和壓力值。

現(xiàn)在導(dǎo)航到ThingSpeak頻道并檢查你的頻道，你會(huì)看到溫度、濕度和壓力值，如下圖所示。

這就是你如何建立Arduino氣象站的溫度，濕度和壓力可以通過互聯(lián)網(wǎng)從世界任何地方監(jiān)控。

本文編譯自iotdesignpro