Arduino+GPRS 的环境监控方案

设备前台界面：http://www.lewei50.com/home/gatewaystatus/361#576

本实采用的硬件，除了一个串口模块以外（约200元），其他均可以从taobo上面找到标准产品

发帖子不是为了买模块，如果不愿意用gprs的可以用w5100（以太网）替代，见帖子 http://www.lewei50.com/dev/doc/94

比较有意思的地方：可以通过手机app，微信随时掌控监测数据的情况。

------------------------------------------------------------------------万恶的分界线------------------------------------------------------------------------------------

使用乐为物联GPRS模块搭建远程环境监测系统

1 目的

试验基于Arduino硬件平台，采用乐为物联GPRS模块监控不具备有线网络接入条件的山区环境，可以用于农业、林业数据采集。

2 实验条件

硬件设备列表：

1) Arduino Nano约50RMB，

2) 乐为物联GPRS模块为测试版（必要的GPRS资费SIM卡），

3) DSM501A模块约30RMB，颗粒物传感器，目的在于监测花粉浓度，PWM输出，

4) HTF3223LF模块23RMB，用于监测空气温湿度，NTC温度输出（试验采用10k上拉），湿度频率输出，

5) BH1750模块13RMB，监测光照强度，I2C输出，

6) 降雨传感器，大约10元，用于监测降雨情况，逻辑电平输出，

7) LCD1602，大约10元，

数据系统平台：乐联网http://www.lewei50.com

3 硬件连线

1) 乐为物联GPRS模块为6脚，本次只用1、2、3、4脚，1脚为Vcc接电源5-12伏输入，2脚为接地，3脚为TTL电平TX，4脚为TTL电平RX。

2) DSM501A，本次只使用2、3、5脚，2脚为Vout 2 output (PWM)接Arduino D8， 3脚为Vcc接电源5伏，5脚为GND接地。

3) HTF3223LF模块，使用1、2、3、4脚，1脚为NTC输出端，接Arduino A0，2脚为GND接地，3脚为湿度频率输出，接Arduino D2，4脚为Vcc接电源5伏。

4) BH1750模块为5脚，I2C接口，本次不用接ADD脚，VCC接电源5伏，SCL接Arduino A5，SDA接Arduino A4，GND接地。

5) 降雨传感器为4脚，逻辑输出接Arduino D10，VCC接电源5伏，GND接地。

6)
LCD1602，本次采用4数据线连接法，RS 接Arduino D12，Enable接Arduino D11， LCD D4接Arduino
D4，LCD D5接Arduino D5，LCD D6接Arduino D6，LCD D7接Arduino D7，LCD R/W 接地，LCD
V0接10k可调电阻，LCD使用5伏供电，背景灯可设开关。

XML/HTML代码

  1. #include<string.h>
  2. //#include <SoftwareSerial.h>
  3. #include <Wire.h>
  4. #include <math.h>
  5. //#include <MsTimer2.h>
  6. #include <LiquidCrystal.h>
  7. LiquidCrystal lcd(12, 11, 4, 5, 6, 7);
  8. //* LCD RS pin to digital pin 12
  9. // * LCD Enable pin to digital pin 11
  10. // * LCD D4 pin to digital pin 4
  11. // * LCD D5 pin to digital pin 5
  12. // * LCD D6 pin to digital pin 6
  13. // * LCD D7 pin to digital pin 7
  14. // * LCD R/W pin to ground
  15. // * 10K resistor:
  16. // * ends to +5V and ground
  17. // * wiper to LCD VO pin (pin 3)
  18. //SoftwareSerial mySerial(9, 10); // RX, TX
  19. //String inputString = "";
  20. const int buttonPin = 10;     //the number of the jiangyu input pin
  21. int buttonState = 0;         // variable for reading the jiangyu status
  22. int Rain = 1;
  23. int BH1750address = 0x23;//BH1750 I2C地址
  24. byte buff[2];
  25. float BH = 0;
  26. const int analogInPin = A0;  // Analog input pin that the potentiometer is attached to//*//Freqinput pin D2
  27. int pin = 8;//DSM501A input D8
  28. float wuchaxiuzheng = 0;
  29. unsigned long duration;
  30. unsigned long starttime;
  31. unsigned long endtime;
  32. unsigned long sampletime_ms = 30000;
  33. unsigned long lowpulseoccupancy = 0;
  34. float ratio = 0;
  35. float concentration = 0;
  36. float tempconcentration=0;
  37. int sensorValue = 0;        // value read from the NTC
  38. int TEMPRATURE=0;
  39. int i=0;
  40. float R_Data=0;
  41. float U_data [111]={4.67,4.65,4.64,4.62,4.60,4.57,4.55,4.53,4.51,4.48,4.46,4.43,4.40,4.38,4.35,4.32,4.28,4.25,4.22,4.19,4.15,4.11,4.08,4.04,4.00,3.96,3.92,3.88,3.83,3.79,3.75,3.70,3.65,3.61,3.56,3.51,3.47,3.42,3.37,3.32,3.27,3.22,3.17,3.11,3.06,3.01,2.96,2.91,2.86,2.81,2.75,2.70,2.65,2.60,2.54,2.50,2.44,2.39,2.34,2.29,2.24,2.20,2.15,2.10,2.06,2.01,1.96,1.92,1.87,1.83,1.78,1.74,1.70,1.66,1.62,1.58,1.54,1.50,1.47,1.43,1.39,1.36,1.32,1.29,1.25,1.22,1.19,1.15,1.12,1.09,1.06,1.04,1.01,0.98,0.96,0.93,0.91,0.88,0.86,0.84,0.81,0.79,0.77,0.75,0.73,0.713,0.69,0.67,0.66,0.64,0.62};//温度对应NTC电表格
  42. int divider[6] = {0, 1, 8, 64, 256, 1024};//read RH use interrupt get F
  43. int prescaler = 5;
  44. double count = 0;
  45. double middle = 0;
  46. char x = 0;
  47. int Fout=0;
  48. int RH=0;
  49. byte du[8]={
  50. B00111,
  51. B00101,
  52. B00111,
  53. B00000,
  54. B00000,
  55. B00000,
  56. B00000,
  57. };//define 1602 char
  58. ISR(TIMER1_OVF_vect)
  59. {
  60. if (prescaler < 4)
  61. {
  62. prescaler++;
  63. }
  64. }
  65. void interrupt()
  66. {
  67. if (!x)
  68. {
  69. count = TCNT1;
  70. TCNT1 = 0x000;
  71. TCCR1B = prescaler;
  72. attachInterrupt(0, interrupt, FALLING);
  73. }
  74. else
  75. {
  76. middle = TCNT1;
  77. attachInterrupt(0, interrupt, RISING);
  78. }
  79. x = ~x;
  80. }
  81. void setup()
  82. {
  83. Wire.begin();
  84. Serial.begin(9600);
  85. //  mySerial.begin(9600);
  86. //  inputString.reserve(200);
  87. //  MsTimer2::set(2000, timer); //定时器设置,每2秒触发一次timer函数操作
  88. //  MsTimer2::start();
  89. //  pinMode(buttonPin, INPUT);
  90. analogReference(DEFAULT);//INTERNAL
  91. lcd.createChar(1,du);
  92. lcd.begin(16, 2);
  93. lcd.clear();
  94. //    lcd.setCursor(0, 0);
  95. //    lcd.print("PM2.5=");
  96. //    lcd.setCursor(0, 1);
  97. //    lcd.print("T=     ");
  98. //    //lcd.write(1);
  99. //    lcd.print("   RH=  %");
  100. //    Serial.begin(9600);
  101. pinMode(buttonPin, INPUT);
  102. pinMode(8,INPUT);
  103. TIMSK1 = 0x01;
  104. TCCR1A = 0x00;
  105. attachInterrupt(0, interrupt, RISING);
  106. starttime = millis();
  107. }
  108. void loop()
  109. {
  110. duration = pulseIn(pin, LOW);
  111. lowpulseoccupancy += duration;
  112. endtime = millis();
  113. if ((endtime-starttime) > sampletime_ms)
  114. {
  115. ratio = (lowpulseoccupancy-endtime+starttime + sampletime_ms)/(sampletime_ms*10.0);  // Integer percentage 0=>100
  116. concentration = 1.1*pow(ratio,3)-3.8*pow(ratio,2)+520*ratio+0.62; // using spec sheet curve
  117. //Serial.print(lowpulseoccupancy);
  118. // Serial.print(",");
  119. //Serial.print(ratio);
  120. //    Serial.print("DSM501A:");
  121. //    Serial.println(concentration);
  122. //    Serial.print(";");
  123. //Serial.println(endtime-starttime);
  124. wuchaxiuzheng = (endtime-starttime-30000)/30000.0;
  125. //Serial.println(wuchaxiuzheng);
  126. concentration = (1.00-wuchaxiuzheng)*concentration;
  127. //Serial.println(concentration);
  128. lcd.setCursor(6, 0);
  129. lcd.print(concentration);
  130. lcd.print("pcs/0.01cf");
  131. //    lowpulseoccupancy = 0;
  132. //    starttime = millis();
  133. }
  134. sensorValue = analogRead(analogInPin);    // read the analog in value:
  135. delay(10);
  136. R_Data=sensorValue*5/1024.0;
  137. //Serial.print("R_Data = " );
  138. //Serial.print(R_Data);
  139. for(i=0;i<111;i++){
  140. if(R_Data>4.67)
  141. {
  142. TEMPRATURE =-30;//对应-30℃
  143. }
  144. else if(R_Data<0.62)
  145. {
  146. TEMPRATURE=80; //对应80℃
  147. }
  148. else if(R_Data<U_data[i]&&R_Data>U_data[i+1])
  149. {
  150. TEMPRATURE=int(i-30-3);
  151. }
  152. }
  153. //     Serial.print("T:" );
  154. //     Serial.print(TEMPRATURE);
  155. //     Serial.print(";" );
  156. delay(10);
  157. lcd.setCursor(0, 0);
  158. lcd.print("PM2.5=");
  159. lcd.setCursor(0, 1);
  160. lcd.print("T=     ");
  161. //lcd.write(1);
  162. lcd.print("   RH=  %");
  163. //     lcd.setCursor(0, 1);
  164. //     lcd.print("T=     ");
  165. //    //lcd.write(1);
  166. //    lcd.print("   RH=  %");
  167. lcd.setCursor(2, 1);
  168. lcd.print(TEMPRATURE);
  169. lcd.write(1);
  170. lcd.print("C");
  171. Fout=(16000000.0 / divider[prescaler] / count);
  172. //Serial.print("Vsensor=" );
  173. //Serial.print(sensorValue);
  174. //Serial.print(", " );
  175. //Serial.print("Freq=");
  176. //Serial.print(Fout);
  177. //    Serial.print("   ");
  178. //    Serial.print(int(divider));
  179. //    Serial.print("   ");
  180. //    Serial.print(prescaler);
  181. //    Serial.print("   ");
  182. //    Serial.println(count);
  183. if (Fout<8115)
  184. {
  185. RH=100;
  186. //      Serial.print("RH:100");
  187. //      Serial.println(";");
  188. lcd.setCursor(13, 1);
  189. lcd.print("H.");
  190. }
  191. else if(Fout>9595)
  192. {
  193. RH=0;
  194. //   Serial.print("RH:0");
  195. //   Serial.println(";");
  196. lcd.setCursor(13, 1);
  197. lcd.print("L.");
  198. }
  199. else
  200. {
  201. RH=(9595-Fout)/14.8;
  202. // Serial.print("RH:");
  203. // Serial.print(RH);
  204. // Serial.println(";");
  205. lcd.setCursor(13, 1);
  206. lcd.print(RH);
  207. }
  208. if (prescaler > 1)
  209. {
  210. prescaler--;
  211. delay(200);
  212. }
  213. //if(  flag )//
  214. //  {
  215. //    Serial.print( BH1750() );
  216. //    Serial.println("[lux]");
  217. //
  218. //    flag = 0;//归零，等着定时中断重新赋值
  219. //  }
  220. delay(2000);
  221. if(tempconcentration!=concentration)
  222. {
  223. tempconcentration=concentration;
  224. BH=BH1750();
  225. // read the state of the jiangyu value:
  226. buttonState = digitalRead(buttonPin);
  227. // check if the jiangyu is low.
  228. // if it is, the buttonState is LOW:
  229. if (buttonState == LOW) {
  230. Rain=0;
  231. }
  232. else {
  233. Rain=1;
  234. }
  235. //lewei ouput by computer tools
  236. //     Serial.print("D:");
  237. //     Serial.print(concentration);
  238. //     Serial.print(";");
  239. //     Serial.print("T:" );
  240. //     Serial.print(TEMPRATURE);
  241. //     Serial.print(";" );
  242. //     Serial.print("R:");
  243. //     Serial.print(RH);
  244. //     Serial.print(";" );
  245. //     Serial.print("B:" );
  246. //     Serial.print(BH);
  247. //     Serial.print(";" );
  248. //     Serial.print("W:");
  249. //     Serial.print(Rain);
  250. //     Serial.println(";");
  251. //lewei ouput by GPRS
  252. lcd.setCursor(0, 1);
  253. lcd.print("                ");
  254. lcd.setCursor(0, 1);
  255. lcd.print(BH);
  256. lcd.print("LUX");
  257. //delay(5000);
  258. String tempstring="@uploading(01,D,";
  259. String tempstring1=")";
  260. Serial.print(tempstring);
  261. Serial.print(int(concentration));
  262. Serial.println(tempstring1);
  263. //    delay(12000); min transtime
  264. delay(30000);
  265. String tempstring2="@uploading(01,T,";
  266. String tempstring3=")";
  267. Serial.print(tempstring2);
  268. Serial.print(TEMPRATURE);
  269. Serial.println(tempstring3);
  270. //    delay(12000);
  271. delay(30000);
  272. String tempstring4="@uploading(01,R,";
  273. String tempstring5=")";
  274. Serial.print(tempstring4);
  275. Serial.print(RH);
  276. Serial.println(tempstring5);
  277. //    delay(15000);
  278. delay(30000);
  279. String tempstring6="@uploading(01,B,";
  280. String tempstring7=")";
  281. Serial.print(tempstring6);
  282. Serial.print(int(BH));
  283. Serial.println(tempstring7);
  284. //    delay(2000);
  285. delay(30000);
  286. String tempstring8="@uploading(01,W,";
  287. String tempstring9=")";
  288. Serial.print(tempstring8);
  289. Serial.print(Rain);
  290. Serial.println(tempstring9);
  291. delay(30000);
  292. lowpulseoccupancy = 0;
  293. starttime = millis();
  294. }
  295. }
  296. double BH1750() //BH1750设备操作
  297. {
  298. int i=0;
  299. double  val=0;
  300. //开始I2C读写操作
  301. Wire.beginTransmission(BH1750address);
  302. Wire.write(0x10);//1lx reolution 120ms//发送命令
  303. Wire.endTransmission();
  304. delay(200);
  305. //读取数据
  306. Wire.beginTransmission(BH1750address);
  307. Wire.requestFrom(BH1750address, 2);
  308. while(Wire.available()) //
  309. {
  310. buff[i] = Wire.read();  // receive one byte
  311. i++;
  312. }
  313. Wire.endTransmission();
  314. if(2==i)
  315. {
  316. val=((buff[0]<<8)|buff[1])/1.2;
  317. }
  318. if(val<0) val=56134+val;
  319. return val;
  320. }
时间： 2024-10-19 10:58:11

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