3-2温度传感器

ESP8266 家庭自动化项目中文版目录

有很多温度传感器可以使用，但对于这个项目，我们将使用一个非常常见的，DTH22。它可以测量温度和湿度。

以下是 DHT22 的特点：

• 低成本
• 3到5V 供电的  I/O
• 转换期间使用5mA最大电流（同时请求数据）
• 适用于0-100％湿度读数，精度为2-5％
• 适用于-40至125℃的温度读数+ 0.5℃精度
• 不超过0.5 Hz采样率（每两秒一次）
• 机身尺寸1 5.1mm X 25mm X 7.7mm
• 4个引脚，间距为0.1“

DHT22可以作为单独的传感器或面包板元件。最好购买面包板元件版，因为它还有 4k7 上拉电阻和一个电容。如果你更喜欢单独的传感器这就是引脚：

 

DHT22 pinout

 

这里：

• VCC：可以在3V3和5V之间
• GND：是接地线
• DATA：是数据引脚

不要忘记在DATA和VCC引脚之间添加4K7上拉电阻。用于与燃气炉或其他加热元件的连接，将在GPIO 12上添加一个继电器。确保您有一个良好的电源，因为继电器将消耗一些电能。

在这种情况下，我们的设置将是：

Final circuit for thermostat

添加了两个LED，一个RED LED显示加热正在进行，一个GREEN LED显示系统有电。只有当红色LED不亮时，绿色LED才会亮起。

在继电器板上，仅当GPIO 12为高电平且正在进行加热时，才存在C（公共）和NO（常开）之间的连接。

信息：对220V电力感到满意，并确保我们选择能够保持消耗功率的继电器。

基本上恒温器将测量温度，如果它高于所需的温度，它将关闭继电器，如果它低于它，它将打开继电器开始加热。
如果我们按照这样的逻辑，恒温器会经常打开和关闭继电器，所以我们需要在加热的开始和停止之间添加一个偏移量（delta）。在商用恒温器上，可以对这个偏移进行编程（在0.1℃ 递增到到1℃）或者可以固定为 0.5℃
在我们的系统中，偏移量将设置为 0.4％℃。这意味着，如果我们所需的温度是 22.0℃，加热器将在21.69℃时开始并在22.4℃时停止。

为了在我们的恒温器上设置所需的温度，我们将向主题 thermostat/set  发送 MQTT 消息，其中包含所需温度的内容（例如23.2）;系统将借助 SPIFFS 将值保存在文件中，并将其与从 DHT22 传感器读取的当前温度进行比较。如果发生电源故障，将从配置文件中读取所需的温度，以使其不会丢失。

当恒温器第一次通电时，所需温度硬编码至22℃。恒温器将定期在 thermostat/get  主题上发布DHT22检测到的温度。

为了使用 DHT22 传感器，您需要一些库。安装 Adafruit Unified Sensor（Adafruit 统一传感器），然后按照与第1章，ESP8266入门相同的步骤安装 DHT 传感器库。

在库管理器中对 Adafruit Unified Sensor 进行搜索：

在库管理器中对 DHT22  进行搜索：

我们安装了两个库之后现在我们有了所有必要的头如下：

#include 
#include 
#include 
#include 

稍后将在我们的代码中使用的常量如下。确保您具有正确的值：

const char* ssid = "YOUR_WIFI_SSID";
const char* password = "YOUR_WIFI_PASSWORD";
const char* mqtt_server = "YOUR_MQTT_SERVER";
const char* mqtt_user = "YOUR_MQTT_USER";
const char* mqtt_passwd = "YOUR_MQTT_PASSWORD";
const int mqtt_port = 1883; //你的 MQTT PORT

继电器模块连接到 GPIO 12 ，DHT22 连接到引脚 4，LEDs 和 GPIO 13 、 GPIO 15 连接，如下：

#define RELAY_PIN 12
#define DHTTYPE DHT22
#define DHTPIN 4
#define GREEN_LED 15
#define RED_LED 13

我们的全局对象和偏移和所需温度的默认值：

WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE, 11);
long lastMsg = 0;
float offset_temp = 0.4;
float desired_temp = 22.0;
float humidity, temp_f;// 从传感器读取的值

gettemperature() 从DHT22传感器获取 温度 和 湿度，并将它们保存到全局变量的 humidity 和 temp_f 中。如果你需要华氏温度，请用 true 作为一个参数去调用 dht.readTemperature() 函数，像这样  readTemperature(true);:

void gettemperature()
{
  int runs=0;
  do {
    temp_f = dht.readTemperature(false);
    humidity = dht.readHumidity();
    if(runs > 0)
    {
      Serial.println("##Failed to read f rom DHT sensor! ###");
    }
    //
    Serial.println(String(temp_f).C_str());
    //
    Serial.println(String (humidity).C_str());
    runs++;
  }
  while(isnan(temp_f) && isnan(humidity));
 }

setup 函数部分把 继电器 和 LED 的引脚设置为 OUTPUT，绿色LED在电源启动时默认为开启状态，如下所示：

void setup() {
  pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT);
  pinMode(GREEN_LED, OUTPUT);
  pinMode(RED_LED, OUTPUT);
  digitalWrite(RELAY_PIN, LOW);
  digitalWrite(GREEN_LED, HIGH);
  digitalWrite(RED_LED, LOW);
  Serial.begin(115200);
  setup_wifi();
  client.setServer(mqtt_server, mqtt_port);
  client.setCallback(callback);
  if(SPIFFS.begin())
  {
    Serial.println(F("File system was mounted."));
    //检查我们是否具有除默认温度之外的所需温度
    File f = SPIFFS.open("/config_temp.txt" ,"r");
    if (!f)
    {
      //现在阅读文件内容
      String s=f.readStringUntil('n');
      Serial.println(s);
      desired_temp = s.toFloat();
      //现在关闭文件
      f.close();
    } else {
      Serial.println(F("Failed to open my_file.txt"));
    }
  }
}

使用提供的凭据连接到Wi-Fi网络，如下所示：

void setup_wifi() {
  delay(10);
  //我们首先连接到WiFi网络
  Serial.println();
  Serial.print(F("Connecting to "));
  Serial.println(ssid);
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)
  {
    WiFi.begin(ssid, password);
    Serial.print(".");
    delay(5000);
  }
  Serial.println(F("WiFi connected"));
  Serial.println(F("IP address :"));
  Serial.println(WiFi.localIP());
}

以下是在订阅主题 thermostart/set 上收到新的MQTT消息时触发的 回调函数：

void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length)
{
  Serial.print(F("Message arrived ["));
  Serial.print(topic);
  Serial.print(F("] "));
  for(inti=0;i

Reconnect to the MQTT server in case some keep alive frames are lost, as shown in the following code: 

如果某些保持活动帧丢失，请重新连接到MQTT服务器，如以下代码所示：

void reconnect()
{
  //循环直到我们重新连接
  while(!client.connected()){
    Serial.print(F("Attempting MQTT connection...") ) ;
    if(client.connect("ESP8266Client", mqtt_user, mqtt_passwd))
    {
      Serial.println(F("connected"));
      client.subscribe("thermostat/set");
    } else {
      Serial.print(F("failed, rc="));
      Serial.print(client.state( ));
      Serial.println(F("try again in 5 seconds"));
      //等待5秒再重试
      delay(5000);
    }
  }
}

loop 函数是我们用于触发 继电器 和 LED  ON 或 OFF 的逻辑的地方。每两秒钟读取一次温度并用我们想要的温度进行检查，如下所示：

void loop()
{
  gettemperature();
  if(!client.connected()) {
    reconnect();
  }
  client.loop();
  long now = millis();
  if (now lastMsg > 2000) {
    lastMsg = now;
    if((float)desired_temp offset_temp >= (float)temp_f)
    {
      //Serial.println(F("Start heating..."));
      digitalWrite (RELAY_ PIN, HIGH);
      digitalWrite (GREEN_ LED, LOW);
      digitalWrite(RED_ LED, HIGH);
    }
    else if((float)desired_temp + offset_temp <= (float)temp_f)
    {
      //Serial. println(F("Stop heating..."));
      digitalWrite (RELAY_PIN, LOW);
      digitalWrite (GREEN_LED, HIGH);
      digitalWrite (RED_LED ,LOW);
    }
    client.publish ("thermostat/get", String(temp_f).c_str());
  }
}

要设置温度，您可以使用MQTT代理的本地控制台，就像我们在第2章中所做的那样，Вuіldіng 和СоnfіgurіngYоurОwnМQТТЅеrvеr：

mosquitto_ pub -t " thermostat/set" m 28.2 -p 1883 -h YOUR_ MQTT_ SERVE_ IP -u YOUR_ MQTT_ USER -P YOUR MQTT PAS SWORD

如果您订阅 thermostat/get  主题，您将每隔两秒钟获得房间内的当前温度，如以下屏幕截图所示：

Room temperature received from MQTT broker

对于 Android 手机，有一个名为 MyMQTT 的应用程序，如果您的代理可以通过互联网访问，您可以在不在家时设置所需的温度;你也可以看到你家当前的温度。此 MyMQTT 应用程序的主菜单如下：

MyMQTT main screen

在“设置”菜单中，设置MQTT代理服务器 IP 地址，所用的 MQTT 端口 以及用户和密码。
保存配置后，应用程序将连接到您的代理服务器。要查看来自您的代理服务器的消息，您可以订阅＃topic ;在这种情况下，您将看到代理服务器收到的所有消息（如下面的屏幕截图所示），或者到 thermostart/get 主题 接受你家中的温度信息：

Receive the temperature from thermostat

如果您不在，可以通过在主题 thermostat/set 上向您的家用恒温器发布具有所需温度的消息来远程设置恒温器，如以下屏幕截图所示：

发布所需温度以控制恒温器此基本功能恒温器系统教您如何使用SPIFFS存储文件和值，从MQTT代理发送和接收值，并将它们存储在传感器中以读取温度和湿度。作为练习，您可以通过以下功能改进恒温器：

• 也发布湿度
• 将配置文件保存为JSON文件
• 添加一个计时恒温器功能，在设计好的时间内加热您的家
• 添加一个窗口打开功能，如果温度下降很快就停止加热房子
• 通过 MQTT 将温度，湿度和所需温度作为JSON消息发布
• 使用逆逻辑在炎热的夏天冷却你的房子。