STM32+SIM800C采用MQTT协议登录OneNet上传温湿度、MQ2烟雾浓度、GPS数据

一、环境介绍

MCU:  STM32F103C8T6

GSM模块: SIM800C

开发软件: Keil5

MQTT协议采用OneNet的旧版协议，登录OneNet控制台创建应用时要选择旧版本。

如果想使用新版本的标准MQTT协议连接OnetNet请参考这里:  https://blog.csdn.net/xiaolong1126626497/article/details/107385118

完整源代码下载:  https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/18245757

二、硬件与需求

一块STM32F103C8T6最小系统板。

                                                               

一块OLED显示屏

一个DHT11温湿度传感器 

一个MQ-2可燃气体传感器 

一个SIM800C模块 

 软件要求

采集DHT11温度、湿度数据、采集MQ-2烟雾传感器数据实时在OLED显示屏上显示、当烟雾浓度超过阀值时，可以通过SIM800C向指定手机号码发送短信。

并需要使用SIM800C连接GPRS网络，将温度、湿度、烟雾浓度上传到OneNet服务器进行可视化显示。

 

三、核心代码

3.1  main.c

//	 
//  功能描述   : 智能环境检测系统
//   时间      : 20190605
//   版本      : v3.3
//             版权所有，盗版必究。
//Copyright(C) DS小龙哥 2016 - 2020
///
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include 
#include "dht11.h"
#include "oled.h"
#include "adc.h"
#include "timer.h"
#include "sim800c.h"
#include "gps.h"

/*
DTH11接线说明:
VCC---3.3V
GND---GND
DAT---PA5

MQ-2接线说明:
VCC---3.3V
GND---GND
AO----PB0

使用IIC接口的OLED显示屏接线说明:
GND---GND
VCC---3.3V
SDA---PB7
SCL---PB6

使用SPI接口的OLED显示屏接线说明:
GND---GND
VCC---3.3V
D0-----PB5
D1-----PB6
RES----PB7
DC-----PB8
CS-----PB9  

SIM800C接线说明:
GND----GND
PA2----SIM800C_RXD
PA3----SIM800C_TXD


CH340模块接线说明:
GND----GND
RX-----PA9

GPS接线说明: (波特率需要根据GPS模块实际情况进行修改)
GND----GND
VCC---3.3V
PB11----GPS_TX
*/

u8 dht11_temp,dht11_humi;
u32 time_cnt=0;
u32 OneNet_Sendtime=0;
u8 data_select=0; //发送的数据选择
u8 DisplayState=0;
char DisplayDataBuffer[20];
u16 MQ_2; //存放ADC的数据
void DisplayPage1(void); //第一页
void DisplayPage2(void); //第二页

//烟雾超标提示
u8 sim800c_buff[]="MQ-2 smoke exceeded";
char tmp_buffer[100];
double Longitude=103.718463; //经度
double latitude=36.107013;  //纬度

int main(void)
{
	u8 state;
	USART_X_Init(USART1,72,115200); //串口初始化
	printf("串口初始化完成!\r\n");
	OLED_Init();         //OLED显示屏初始化
  ADC1_Init();
	if(DHT11_Init())printf("DHT11检测错误!\r\n");
	
	TIM2_Init(72,20000);//辅助串口3接收，超时时间为20ms
  USART_X_Init(USART2,36,9600); //可能的波特率(测试):  57600 、9600、115200
	
	USART_X_Init(USART3,36,9600);//接GPS模块
  TIM3_Init(72,20000);//辅助串口3接收，超时时间为20ms
	
	//显示初始化信息
  OLED_Clear_GRAM();
	OLED_DisplayString(0,0,16,"System Init..");
	OLED_Refresh_GRAM(); //刷新显存
	
	//延时等待
	printf("延时等待\r\n");
	DelayMs(1000);
	DelayMs(1000);
	DelayMs(1000);
	DelayMs(1000);
	printf("开始初始化SIM800C \r\n");
	
	//初始化SIM800C  
	OLED_DisplayString(0,16,16,"SIM800C Init..");
	OLED_Refresh_GRAM(); //刷新显存
	while(1)
	{
			state=SIM800C_InitCheck();
			if(state==0)break;
			DelayMs(1000);
			printf("SIM800C初始化状态:%d\r\n",state);
	}
	
	//设置文本模式
	OLED_DisplayString(0,32,16,"SIM800C Text Set...");
	OLED_Refresh_GRAM(); //刷新显存
  while(1)
	{
			state=SIM800C_SetNoteTextMode();
			if(state==0)break;
			DelayMs(1000);
			printf("设置文本模式状态:%d\r\n",state);
	}
	//同步网络时间
	//SIM800C_NtpUpdate();
	
	//初始化GPRS
	SIM800C_GPRS_Init();
	while(1)
	{
     delay_ms(1);
     time_cnt++;
		 OneNet_Sendtime++;
     //记录时间
     if(time_cnt>=100)
     {
         time_cnt=0;
				 DisplayState=!DisplayState;
         printf("切换页面!\r\n");
     }
     
		 //向云端发送一次数据（每次选择发送一种数据）
		 if(OneNet_Sendtime>=500) //单位ms
		 {
				OneNet_Sendtime=0;
			   switch(data_select)
				 {
					 case 0:OneNet_HTTP_DataUpdate("T",dht11_temp);
						 break;
					 case 1:OneNet_HTTP_DataUpdate("H",dht11_humi);
						 break;
					 case 2:OneNet_HTTP_DataUpdate("MQ2",MQ_2);
						 break;
					 case 3:OneNet_HTTP_GPS_DataUpdate("GPS",Longitude,latitude);
						 break;
					 
				 }
				 data_select++;
				 if(data_select>3)data_select=0;
		  }
		 
     //采集DHT11温湿度与MQ-2的数据
     DHT11_Read_Data(&dht11_temp,&dht11_humi);
     MQ_2=ADC1_GetCHx(8);
		 
		 //串口打印数据
//		 printf("温度:%d\r\n",dht11_temp);
//		 printf("湿度:%d\r\n",dht11_humi);
//		 printf("MQ-2:%d\r\n",MQ_2);
		 
		 //判断烟雾是否超标，设置阀值
     if(MQ_2>=2000)
		 {
				//发送短信
				if(SIM800C_SendNote((u8*)"13800138000",sim800c_buff,strlen((char*)sim800c_buff))==0)
					printf("短信发送成功\r\n");
				else
					printf("短信发送失败\r\n");
		 }
		 
		 
     //采用时间间隔切换页面
     if(DisplayState)
     {
         DisplayPage2();
     }
     else 
     {
         DisplayPage1();
     }
     
		//实时接收WIFI收到的数据
     if(USART2_RX_FLAG)
     {
         USART2_RX_BUFF[USART2_RX_CNT]='\0';
         USART2_RX_CNT=0;
         USART2_RX_FLAG=0;
			   printf("USART2_RX_BUFF=%s\r\n",USART2_RX_BUFF);
         memset(USART2_RX_BUFF,0,sizeof(USART2_RX_BUFF));
     }
		 
		 //实时接收GPS收到的数据
     if(USART3_RX_FLAG)
     {
         USART3_RX_BUFF[USART3_RX_CNT]='\0';
         USART3_RX_CNT=0;
         USART3_RX_FLAG=0;
				 //解析GPS经纬度信息
				 GPS_GPRMC_Decoding(USART3_RX_BUFF,&Longitude,&latitude);
			   printf("经度:%f,纬度:%f\r\n",Longitude,latitude);
			   printf("USART2_RX_BUFF=%s\r\n",USART3_RX_BUFF);
         memset(USART2_RX_BUFF,0,sizeof(USART3_RX_BUFF));
     }
	 }
}

/*
函数功能:  温湿度DHT11显示页面
*/
void DisplayPage2(void)
{
		u8 i;
    OLED_Clear_GRAM();
		/*1. 最上方界面提示*/
		for(i=0;i<5;i++)
		{
			OLED_DisplayData(24+i*16,0,16,16,ChineseFont[i+8]);	
		}
		
		/*2. 温湿度显示*/
		snprintf(DisplayDataBuffer,sizeof(DisplayDataBuffer),"T :%d",dht11_temp);
		OLED_DisplayString(40,24,16,DisplayDataBuffer);
		snprintf(DisplayDataBuffer,sizeof(DisplayDataBuffer),"RH:%d%%",dht11_humi);
		OLED_DisplayString(40,40,16,DisplayDataBuffer);
		OLED_Refresh_GRAM(); //刷新显存
}


/*
函数功能:  烟雾传感器显示页面
*/
void DisplayPage1(void)
{
		u8 i;
    OLED_Clear_GRAM();
		/*1. 最上方界面提示*/
		for(i=0;i<6;i++)
		{
			OLED_DisplayData(16+i*16,0,16,16,ChineseFont[i+13]);	
		}
		
		/*2. 烟雾浓度显示*/
		snprintf(DisplayDataBuffer,sizeof(DisplayDataBuffer),"%d%%",MQ_2);
		OLED_DisplayString(40,24,16,DisplayDataBuffer);
		OLED_Refresh_GRAM(); //刷新显存
}

3.2 sim800c.c

#include "sim800c.h"

/*
函数功能:向SIM800C模块发送指令
函数参数:
				char *cmd  发送的命令
			  char *check_data 检测返回的数据
返回值: 0表示成功 1表示失败
*/
u8 SIM800C_SendCmd(char *cmd,char *check_data)
{
   u16 i,j;
   for(i=0;i<5;i++) //测试的总次数
   {
      USART2_RX_FLAG=0;
      USART2_RX_CNT=0;
			memset(USART2_RX_BUFF,0,sizeof(USART2_RX_BUFF));
			USART_X_SendString(USART2,cmd); //发送指令
      for(j=0;j<500;j++) //等待的时间(ms单位)
      {
          if(USART2_RX_FLAG)
          {
              USART2_RX_BUFF[USART2_RX_CNT]='\0';
              if(strstr((char*)USART2_RX_BUFF,check_data))
              {
                  return 0;
              }
              else break;
          }
          delay_ms(20); //一次的时间
      }
   }
   return 1;
}


/*
函数  功能：GSM模块初始化检测
函数返回值：1表示模块检测失败，0表示成功
*/
u8 SIM800C_InitCheck(void)
{
	  if(SIM800C_SendCmd("AT\r\n","OK"))return 1;
	  else printf("SIM800模块正常!\r\n");
	  
		if(SIM800C_SendCmd("ATE0\r\n","OK"))return 2;
	  else printf("设置模块不回显成功!\r\n");
	
		if(SIM800C_SendCmd("AT+CGMI\r\n","OK"))return 3;
		else printf("查询制造商名称成功!%s\r\n",USART2_RX_BUFF);
	
		if(SIM800C_SendCmd("AT+CGMM\r\n","OK"))return 4;
		else printf("查询模块型号成功!%s\r\n",USART2_RX_BUFF);
		
	  DelayMs(1000);
		DelayMs(1000);
		if(SIM800C_SendCmd("AT+CNUM\r\n","+CNUM:"))return 5;
		else printf("获取本机号码成功!%s\r\n",USART2_RX_BUFF);
	  /* 返回格式如下:
		+CNUM: "","+8613086989413",145,7,4
		OK
		*/
		return 0;
}

/*
函数  功能：GSM模块短信模式设置
函数返回值：0表示模块设置成功
*/
u8 SIM800C_SetNoteTextMode(void)
{
		if(SIM800C_SendCmd("AT+CSCS=\"GSM\"\r\n","OK"))return 1;// "GSM"字符集
		else printf("短信GSM字符集设置成功!\r\n");
	
	  if(SIM800C_SendCmd("AT+CMGF=1\r\n","OK"))return 2; //文本模式
		else printf("短信文本模式设置成功!\r\n");
		return 0;
}

/*
函数功能：发送短信
函数参数：
					num:电话号码
					text:短信内容
函数返回值：0表示发送成功
*/
u8 SIM800C_SendNote(u8 *num,u8 *text,u16 len)
{
		char data[50];
		char send_buf[2];
		sprintf(data,"AT+CMGS=\"%s\"\r\n",num);
		if(SIM800C_SendCmd(data,">"))return 1; //设置发送的手机号
		USART_X_SendData(USART2,text,len);     //发送短信内容
	
		send_buf[0] = 0x1a;
		send_buf[1] = '\0';
	  if(SIM800C_SendCmd(send_buf,"+CMGS"))return 2; //发送结束符号
		return 0;
}


/*
函数功能：NTP网络同步时间
*/
void SIM800C_NtpUpdate(void)
{  
	 SIM800C_SendCmd("AT+SAPBR=3,1,\"Contype\",\"GPRS\"\r\n","OK");//配置承载场景1
	 SIM800C_SendCmd("AT+SAPBR=3,1,\"APN\",\"CMNET\"\r\n","OK");
	 SIM800C_SendCmd("AT+SAPBR=1,1\r\n","OK");                     //激活一个GPRS上下文
   DelayMs(5);
   SIM800C_SendCmd("AT+CNTPCID=1\r\n","OK");                     //设置CNTP使用的CID
	 SIM800C_SendCmd("AT+CNTP=\"202.120.2.101\",32\r\n","OK");     //设置NTP服务器和本地时区(32时区 时间最准确)
   SIM800C_SendCmd("AT+CNTP\r\n","+CNTP: 1");                    //同步网络时间
	 printf("同步网络时间:%s\r\n",USART2_RX_BUFF);
}


/*
函数功能：GPRS数据通信初始化
返 回 值： 0表示成功
*/
u8 SIM800C_GPRS_Init(void)
{
	 SIM800C_SendCmd("AT+CIPCLOSE=1\r\n","CLOSE OK");	//关闭连接
	 SIM800C_SendCmd("AT+CIPSHUT\r\n","SHUT OK");		//关闭移动场景 
	 if(SIM800C_SendCmd("AT+CGCLASS=\"B\"\r\n","OK"))return 1;				//设置GPRS移动台类别为B,支持包交换和数据交换 
	 if(SIM800C_SendCmd("AT+CGDCONT=1,\"IP\",\"CMNET\"\r\n","OK"))return 2;//设置PDP上下文,互联网接协议,接入点等信息
	 if(SIM800C_SendCmd("AT+CGATT=1\r\n","OK"))return 3;					//附着GPRS业务
	 if(SIM800C_SendCmd("AT+CIPCSGP=1,\"CMNET\"\r\n","OK"))return 4;	 	//设置为GPRS连接模式
	 if(SIM800C_SendCmd("AT+CIPHEAD=1\r\n","OK"))return 5;	 				//设置接收数据显示IP头(方便判断数据来源)
	 return 0;
}

/*
函数功能: 连接TCP服务器
函数参数: 
				ipaddr:ip地址
				port:端口 
返 回 值: 0表示成功,其他值表示失败
*/
u8 SIM800C_Connect_TCP_Server(char *ipaddr,char *port)
{
	 char cmd_buff[100];
	 SIM800C_SendCmd("AT+CIPCLOSE=1\r\n","CLOSE OK");	//关闭连接
	 SIM800C_SendCmd("AT+CIPSHUT\r\n","SHUT OK");		//关闭移动场景 
	 sprintf(cmd_buff,"AT+CIPSTART=\"TCP\",\"%s\",\"%s\"\r\n",ipaddr,port);
	 if(SIM800C_SendCmd(cmd_buff,"OK"))return 1;		//发起连接
	 return 0;
}


/*
函数功能: TCP客户端模式下发送数据
返 回 值： 0表示成功,其他值表示失败
*/
u8 SIIM800C_TCP_SendData(u8 *data,u32 len)
{
	 char send_buf[2];
	//准备发送数据
	 if(SIM800C_SendCmd("AT+CIPSEND\r\n",">")==0)
	 {
		  //发送数据
			USART_X_SendData(USART2,data,len);
		  //发送结束符号
		  DelayMs(50);
		  send_buf[0] = 0x1a;
		  send_buf[1] = '\0';
		  if(SIM800C_SendCmd(send_buf,"SEND OK"))return 2;
		  else 	return 0;
	 }
	 return 1;
}

/*
函数功能: 采用HTTP协议方式向OneNet服务器上报数据
函数参数：
				char *data_point：数据点的名称
				u32 data ：上传的数据
*/
char OneNet_HTTP_CMD[1024];
char OneNet_HTTP_BUFF[300];
#define ONENET_DEVICE_ID "529199894"
#define ONENET_API_KEY "GfYgLKD4UxsjgJqkXhEoYLhL6fE="

void OneNet_HTTP_DataUpdate(char *data_point,u32 data)
{
		//拼接数据
	  snprintf(OneNet_HTTP_BUFF,sizeof(OneNet_HTTP_BUFF),
			"{\"datastreams\":[{\"id\":\"%s\",\"datapoints\":[{\"value\":%d}]}]}",data_point,data);

		//拼接数据
		snprintf(OneNet_HTTP_CMD,sizeof(OneNet_HTTP_CMD),
			"POST /devices/%s/datapoints HTTP/1.1\r\n" \
			"api-key:%s\r\n" \
			"Host:api.heclouds.com\r\n" \
			"Connection:close\r\n" \
			"Content-Length:%d\r\n" \
			"\r\n" \
			"%s",
	    ONENET_DEVICE_ID,ONENET_API_KEY,strlen(OneNet_HTTP_BUFF),OneNet_HTTP_BUFF
		);
		printf("OneNet_HTTP_CMD=%s\r\n",OneNet_HTTP_CMD);
		
		printf("连接服务器的状态:%d\r\n",SIM800C_Connect_TCP_Server("183.230.40.33","80"));
		DelayMs(500);
		printf("数据发送的状态:%d\r\n",SIIM800C_TCP_SendData((u8*)OneNet_HTTP_CMD,strlen(OneNet_HTTP_CMD)));
}

/*
函数功能: 采用HTTP协议方式向OneNet服务器上报GPS经纬度信息
函数参数：
				char *data_point：数据点的名称
				double Longitude,double latitude：上传的经纬度数据
*/
void OneNet_HTTP_GPS_DataUpdate(char *data_point,double Longitude,double latitude)
{
		//拼接数据
	  snprintf(OneNet_HTTP_BUFF,sizeof(OneNet_HTTP_BUFF),
			"{\"datastreams\":[{\"id\":\"%s\",\"datapoints\":[{\"value\":{\"lon\":%lf,\"lat\":%lf}}]}]}",
		   data_point,Longitude,latitude);

		//拼接数据
		snprintf(OneNet_HTTP_CMD,sizeof(OneNet_HTTP_CMD),
			"POST /devices/%s/datapoints HTTP/1.1\r\n" \
			"api-key:%s\r\n" \
			"Host:api.heclouds.com\r\n" \
			"Connection:close\r\n" \
			"Content-Length:%d\r\n" \
			"\r\n" \
			"%s",
	    ONENET_DEVICE_ID,ONENET_API_KEY,strlen(OneNet_HTTP_BUFF),OneNet_HTTP_BUFF
		);
		printf("GPS_OneNet_HTTP_CMD=%s\r\n",OneNet_HTTP_CMD);
		
		printf("连接服务器的状态:%d\r\n",SIM800C_Connect_TCP_Server("183.230.40.33","80"));
		DelayMs(500);
		printf("数据发送的状态:%d\r\n",SIIM800C_TCP_SendData((u8*)OneNet_HTTP_CMD,strlen(OneNet_HTTP_CMD)));
}

3.3 sim800c.h

#ifndef _GSM_H
#define _GSM_H
#include "stm32f10x.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"

u8 SIM800C_SendCmd(char *cmd,char *check_data);
u8 SIM800C_InitCheck(void);
u8 SIM800C_SetNoteTextMode(void);
u8 SIM800C_SendNote(u8 *num,u8 *text,u16 len);
void SIM800C_NtpUpdate(void);
u8 SIM800C_GPRS_Init(void);
u8 SIM800C_Connect_TCP_Server(char *ipaddr,char *port);
u8 SIIM800C_TCP_SendData(u8 *data,u32 len);

void OneNet_HTTP_GPS_DataUpdate(char *data_point,double Longitude,double latitude);
void OneNet_HTTP_DataUpdate(char *data_point,u32 data);
#endif

四、创建应用

发布的链接:  https://open.iot.10086.cn/iotbox/appsquare/appview?openid=6b5f9941b4d0464671fa1bb6cd3511dc