項(xiàng)目背景

自己用收納箱做了一個(gè)用于存放3D打印耗材的干燥箱，想用閑置的ESP8266開(kāi)發(fā)板和DHT11溫濕度傳感器做一個(gè)遠(yuǎn)程溫濕度監(jiān)測(cè)的小項(xiàng)目。
因?yàn)闇貪穸刃畔⒌牟杉⒉恍枰^(guò)頻繁，另一方面為了降低整體的功耗，所以打算使用ESP8266的深度睡眠模式來(lái)每隔半個(gè)小時(shí)或一個(gè)小時(shí)上傳一次溫濕度的信息，這樣能大大降低整個(gè)項(xiàng)目的功耗，延長(zhǎng)使用時(shí)間。

相關(guān)技術(shù)

ESP8266深度睡眠模式

esp8266的三個(gè)睡眠模式包括調(diào)制解調(diào)器睡眠、輕度睡眠和深度睡眠（具體信息可以參考文章-ESP8266睡眠模式）。深度睡眠模式是8266三個(gè)主要睡眠模式中功耗最低的一種，在該模式下esp8266的所有應(yīng)用程序數(shù)據(jù)都不會(huì)執(zhí)行，相當(dāng)于8266處于關(guān)機(jī)狀態(tài)，只有8266的RST引腳接收到低電平信號(hào)后8266才會(huì)被喚醒（開(kāi)機(jī)）。這里可以將8266的GPIO16（D0）引腳與RST引腳相連，通過(guò)GPIO16號(hào)引腳向RST引腳發(fā)送低電平將8266喚醒。

esp8266進(jìn)入深度睡眠模式可以通過(guò)調(diào)用函數(shù) ESP.deepSleep(30e6); （單位us，30e6表示睡眠30秒）來(lái)實(shí)現(xiàn)，深度睡眠模式下最多睡眠時(shí)長(zhǎng)4,294,967,295 μs 也就是大概71分鐘。

esp8266進(jìn)入深度睡眠模式的示例代碼如下：

void setup() {  Serial.begin(115200);  Serial.setTimeout(2000);  // Wait for serial to initialize.  while(!Serial) { }    //Serial.println("即將進(jìn)入深度睡眠模式，睡眠時(shí)長(zhǎng)為30秒");  //ESP.deepSleep(30e6);   Serial.println("即將進(jìn)入深度睡眠模式，將一直處于深度睡眠狀態(tài)，直到RST接收到低電平信號(hào)才被喚醒");  ESP.deepSleep(0); }void loop() {  Serial.println("深度睡眠模式下，loop函數(shù)中的代碼將不會(huì)被執(zhí)行");}

注意： 深度睡眠模式下，esp8266只會(huì)執(zhí)行setup函數(shù)中位于deepSleep()函數(shù)之前的代碼程序，loop中的代碼將永遠(yuǎn)不會(huì)被執(zhí)行。

DHT11溫濕度采集

溫濕度信息的采集主要由DHT11傳感器來(lái)完成，傳感器的data引腳接8266的GPIO4（D2）引腳，使用SimpleDHT庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)溫濕度信息的采集，主要代碼如下：

void getHumChk(){  int err = SimpleDHTErrSuccess;  if ((err = dht11.read(&temp_read, &humi_read, NULL)) != SimpleDHTErrSuccess)  {    Serial.print("Read DHT11 failed, err=");    Serial.println(err);    delay(1500);    return;  }  Serial.print("hum:");  Serial.print(humi_read);  Serial.print("%");  Serial.print("tem:");  Serial.print(temp_read);  Serial.println("*C");}

MQTT數(shù)據(jù)收發(fā)

項(xiàng)目中數(shù)據(jù)的收發(fā)主要通過(guò)部署在阿里云服務(wù)器上的MQTT服務(wù)端來(lái)完成，我的阿里云服務(wù)器是windows系統(tǒng)（操作簡(jiǎn)單些，代碼可以隨時(shí)修改運(yùn)行，主要也用于跑其他軟件），也可以在自己的電腦上搭建，搭建非常簡(jiǎn)單，具體的搭建流程可以參考MQTT環(huán)境搭建。

MQTT信息收發(fā)的測(cè)試使用MQTT.fx軟件，非常方便。
ESP8266開(kāi)發(fā)板通過(guò)MQTT發(fā)送信息的代碼如下：

//發(fā)布MQTT信息void pubMQTTmsg(String state){  //建立發(fā)布主題。主題名稱為“topic”  String topic = "Mymqtt/module2/led";  char publishTopic[topic.length() + 1];  strcpy(publishTopic, topic.c_str());  //建立發(fā)布信息。  String sendMessage = state;  char publishMsg[sendMessage.length() + 1];  strcpy(publishMsg, sendMessage.c_str());  //實(shí)現(xiàn)8266向主題發(fā)布信息  if (mqttClient.publish(publishTopic, publishMsg))  {    Serial.print("Publish Topic:");    Serial.println(publishTopic);    Serial.print("Publish Message:");    Serial.println(publishMsg);  }  else  {    Serial.println("Message Publish Failed.");  }}

其他完整代碼可以點(diǎn)擊文章末尾github鏈接查看。

Node.js前后端實(shí)現(xiàn)

后端

這次上位機(jī)及數(shù)據(jù)的顯示使用Node.js來(lái)實(shí)現(xiàn)，后端用Node.js來(lái)接收MQTT消息，接收到溫濕度消息后將相關(guān)數(shù)據(jù)存入到阿里云服務(wù)器上的MySql數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過(guò)前端網(wǎng)頁(yè)來(lái)展示，前后端數(shù)據(jù)的交互使用socket來(lái)實(shí)現(xiàn)。

MySql配置信息如下：

var mysql = require("mysql")var connection = mysql.createConnection({  host: "你的服務(wù)器IP",  user: "用戶名",  password: "密碼",  port: "端口，一般是3306",  database: "數(shù)據(jù)庫(kù)名稱",})connection.connect()

MQTT配置信息如下：

var mqttUrl = "mqtt://服務(wù)器IP:61613"var option = {  username: "MQTT服務(wù)器用戶名",  password: "MQTT服務(wù)器密碼",  clientId: "客戶端ID",}

訂閱MQTT主題的代碼如下：

//訂閱的MQTT主題client.subscribe("Mymqtt/module1/willMessage", { qos: 0 })    //設(shè)備一的狀態(tài)信息client.subscribe("Mymqtt/module1/DHT11", { qos: 0 })          //溫濕度client.subscribe("Mymqtt/module1/light", { qos: 0 })          //光照client.subscribe("Mymqtt/module2/willMessage", { qos: 0 })    //設(shè)備二的狀態(tài)信息client.subscribe("Mymqtt/module2/led", { qos: 2 })            //燈的狀態(tài)信息console.log("訂閱成功")

主題名稱根據(jù)自己的需要改，不能與其他主題名稱重復(fù)。（module2是我遠(yuǎn)程控制燈的項(xiàng)目）

接收MQTT消息并發(fā)送前端的部分代碼如下：

   //監(jiān)聽(tīng)MQTT消息   client.on("message", function (topic, message) {    if (topic == "Mymqtt/module1/willMessage") {      nowtime = new Date().getTime();      t = nowtime - lasttime;      if (t > 3000) {        willMessage1 = message.toString();        time = new Date().toLocaleString("chinese", { hour12: false });        console.log(time);        console.log("主題：" + topic + "  消息：" + willMessage1);        socket.emit("module1", { msg: willMessage1 });        socket.emit("time", { msg: time });      }      lasttime = nowtime;      } else if (topic == "Mymqtt/module2/willMessage") {        willMessage2 = message.toString();        console.log("主題：" + topic + "  消息：" + willMessage2);        socket.emit("module2", { msg: willMessage2 });      } else if (topic == "Mymqtt/module1/light") {        light = message.toString();        console.log("主題：" + topic + "  消息：" + light);        socket.emit("light", { msg: light });

這里用到nowtime、lasttime、t是因?yàn)榻邮誐QTT消息時(shí)有可能會(huì)同時(shí)接收多條相同的消息，所以3秒內(nèi)只接收一條同一主題的消息。

溫濕度信息插入數(shù)據(jù)庫(kù)的代碼如下：

//將溫濕度信息插入到數(shù)據(jù)庫(kù)中var json = JSON.parse(message.toString());var addDht11 = "INSERT INTO dht11(temperature,humidity) VALUES(?,?)";var temperature = parseInt(json.temperature);var humidity = parseInt(json.humidity);var addSqlParams = [temperature, humidity];connection.query(addDht11, addSqlParams, function (err, result) {  if (err) {    console.log("[INSERT ERROR] - ", err.message);    return;  }  console.log("Insert successfully");});

其他完整代碼見(jiàn)文章末尾鏈接。

前端

前端的效果如圖：

頁(yè)面上面可以顯示設(shè)備的狀態(tài)，即“離線”還是“在線”，也可以顯示設(shè)備上次離線時(shí)的時(shí)間。下面可以顯示傳感器最近一次上報(bào)的溫濕度信息，圖表顯示最近10次的溫濕度信息，當(dāng)有新的信息到來(lái)時(shí)也會(huì)動(dòng)態(tài)更新。

這里的圖表使用的是ECzharts的圖表插件，可以根據(jù)數(shù)據(jù)的變化動(dòng)態(tài)顯示曲線，也可以在折線圖和條形圖之間進(jìn)行切換，還可以放大某一區(qū)域或?qū)?dāng)前數(shù)據(jù)畫(huà)面下載。他們網(wǎng)站上有著各式各樣的圖表插件，可以很簡(jiǎn)單、方便地把自己的數(shù)據(jù)通過(guò)插件動(dòng)態(tài)顯示出來(lái)，這是他們的官網(wǎng)-ECharts官網(wǎng)

注： 本項(xiàng)目中開(kāi)發(fā)板每10分鐘上報(bào)一次溫濕度信息，即8266上報(bào)一次溫濕度信息后會(huì)進(jìn)入深度睡眠模式，10分鐘后被喚醒再次上報(bào)后進(jìn)入深度睡眠，如此循環(huán)。

github地址：https://github.com/Fishghost98/TemHumProject
碼云地址：https://gitee.com/Fishghost/TemHumProject