Wi-Fi无线温度计的制作

背景

此文详细介绍了一款低成本WiFi无线温度计的制作方法，所有材料费用（不包含已有的WiFi网络设备和电脑）不超过50元。此温度计通过干电池供电。间歇工作，因而有很长的电池续航寿命，最长可达数周。使用者可直接访问原始数据，根据自己的需求进行数据记录或分析；也可利用实时数据结合数字输出模块实现各种温控逻辑。

材料：

1. Wemos D1 mini无线模块。

   
   
   

   图片来源：“http://www.cnx-software.com/wp-content/uploads/2016/02/Wemos_D1_mini.jpg”

2. 杜邦线，公公/公母头各5根。

   
   
   

   图片来源：“http://gd1.alicdn.com/bao/uploaded/i1/19167022796054495/T1iSezXy4gXXXXXXXX_!!0-item_pic.jpg_400x400.jpg”

3. 树莓派一台，也可用linux系统的电脑替代。用来搭建服务器。

   
   
   

   图片来源：“https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-3-model-b/”

4. TMP-36温度传感器一枚。

   
   
   图片来源：“https://www.adafruit.com/products/165”
5. Wi-Fi无线网络。

思路：

TMP-36是一款性价比很高的感温元件，供电电压2.7-5.5V，测温范围-40 - +125摄氏度，在常温区间的精度为1摄氏度，电压输出。我们利用WeMos D1 mini板子上自带的一路模拟量输入通道（A0），读取TMP-36的输出电压，通过板载程序将电压转换成温度数据后通过WiFi上传至服务器端。

接线：

将5V直流电源接（5V）和（G）端口给WeMos模块供电。
通过板载电压输出端口（3V3）及接地端口（G）给传感器供电；
WeMos（A0）端口接TMP-36中间针脚读取电压信号。

接线示意图

Arduino IDE的准备

下载并安装Arduino IDE。

Arduino IDE界面

打开程序的设置界面，添加链接“ http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json”
到Additional Boards Manager URLs文本框中。以便程序抓取模块信息。

Preference

从Tools下拉菜单里打开Boards Manager, 等待管理器刷新。刷新后下拉清单即可发现esp8266板子的驱动包，点击安装。这个过程很慢，请耐心等待。

Board Manager

安装完成后在Boards选项里选择WeMos D1 mini，CPU Frequency:80MHz, Flash Size:4M(3M SPIFFS), upload speed: 115200。
至此，刷机前的准备工作完成。

WeMos编程

在Arduino IDE种编辑以下程序，将里面的SSID换成你的WiFi网络名称，PWD换成你的WiFi密码，IP-ADDRESS换成服务器端的IP地址。

// Libraries
 
#include 
#include 
#include 
 
#define USE_SERIAL Serial
ESP8266WiFiMulti WiFiMulti;

int reading = 0;
int iterations = 10;
float voltage = 0.0;
float temperature = 0.0;
 
void setup() {
 
  Serial.begin(115200);    // Start Serial 
  delay(10);
  USE_SERIAL.begin(115200);
  // USE_SERIAL.setDebugOutput(true);
 
  USE_SERIAL.println();
  USE_SERIAL.println();
  USE_SERIAL.println();
 
  WiFiMulti.addAP("SSID", "PWD");
  Serial.println();
  Serial.println("Wait for WiFi...");

  while(WiFiMulti.run() != WL_CONNECTED){
    Serial.print(".");
    delay(500);
  }
  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi Connected");
  Serial.println("IP: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
  
} 
 
void loop() 
{
  analogRead(0);         // chuck the first reading away to clear the ADC
  delay(20);
  reading = 0;           // then read ADC pin 10 times and average
  for (int loop = 0; loop < iterations; loop++)
  {
     reading += analogRead(0);
     delay(20);
  } 
   
  voltage = (reading / iterations / 1023.0) * 3.3;
  temperature = (voltage - 0.5) * 100;
  String temp;
  temp = String(temperature);
  Serial.println(temp);
  Serial.println(WiFi.localIP());
 
  HTTPClient http;
 
  USE_SERIAL.print("[HTTP] begin...\n");
  // configure traged server and url
  http.begin("http://IP-ADDRESS/html/test.php?ipsrc=Test2&temperature="+ temp + "&humidity=1&voltage=1"); //HTTP
 
  USE_SERIAL.print("[HTTP] GET...\n");
  // start connection and send HTTP header
  int httpCode = http.GET();
 
    // httpCode will be negative on error
    if(httpCode > 0) {
        // HTTP header has been send and Server response header has been handled
        USE_SERIAL.printf("[HTTP] GET... code: %d\n", httpCode);
 
        // file found at server
        if(httpCode == HTTP_CODE_OK) {
            String payload = http.getString();
            USE_SERIAL.println(payload);
        }
    } else {
        USE_SERIAL.printf("[HTTP] GET... failed, error: %s\n", http.errorToString(httpCode).c_str());
    }
 
    http.end();
    delay(60000);   // wait a minute
     
}

WeMos D1 mini正版模块采用ESP-8266芯片，刷程序相对容易。
作者从某宝上买过两次板子，两次都是ESP-8266MOD芯片的假板子，这个芯片的另外一个名字叫ESP-12S，刷程序时相对繁琐，但步骤大体相同。

ESP-12S

刷机步骤：
如果WeMos板子为ESP-12S芯片，请将下图中D3，G，及D8三个针脚短接后按如下步骤操作。

WeMos D1 Mini针脚说明

2. 将WeMos和电脑通过usb连接。在系统terminal中输入

lsusb

查看板子是否连结。

3. 如果板子连接正常，通过Arduino IDE将本章开头的程序刷入板子中。

打开Arduino IDE里的串口监测，如果反馈不包含0.0.0.0字段，即为成功。

服务器端的设置

安装轻量服务器程序lighttpd：

sudo apt-get -y install lighttpd

sudo apt-get -y install php5-common php5-cgi php5

sudo lighty-enable-mod fastcgi-php

sudo service lighttpd force-reload

修改权限

sudo chown www-data:www-data /var/www

sudo chmod 775 /var/www

树莓派请执行如下命令：

sudo usermod -a -G www-data pi

linux PC请执行如下命令：

sudo usermod -a -G www-data 目前的用户名

重启系统。

将下面程序存为test.php文件，保存在 /var/www/html/目录下。

cd到相应目录下执行

sudo chmod 755 test.php

sudo chown www-data:www-data /var/www/html/test.php

sudo chown www-data:www-data order.csv

sudo chown www-data:www-data /var/www/html

测试服务器是否设置成功，请通过浏览器访问如下链接：
http://IP/test.php?ipsrc=2&temperature=-22.75&humidity=10&voltage=11
（访问前请将链接中的IP改为服务器端在局域网中的IP地址。）
打开文件：/var/www/html/order.csv，文件中应包含如下字段

2,-22.75,10,11,20170126,10:10:09

至此，所有准备工作都已经完成。
将WeMos模块连上温度传感器并上电运转，它会每分钟运转一次，将监测到的温度数据通过WiFi上传到服务器端，储于/var/www/html/order.csv文件中。