【参赛作品】星立方™微型气象站

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作品实物图镇楼！！！

简介
       气象数据与人们的生活息息相关，古人通过观察云朵预测天气变化，从而调整生产劳作。随着物联网时代的到来，现代人能通过各种仪器更加便捷地记录天气数据，并利用历史数据预测天气的变化。本文介绍的是一种微型气象站，分为室内机和室外机两个部分。室内机和室外机分别通过Wifi和GPRS与OneNET服务器进行连接，室外机采集空气质量数据（PM2.5、PM10等）、空气温湿度、光照强度、雨水变化等数据，通过OneNET存储并转发给室内机。室内机在定时上传室内空气温湿度之外，还将室外的实时数据显示在OLED屏上，便于用户及时了解室外天气变化。

功能

室内机：
           ①通过网络自动获取并显示时间；
           ②显示实时天气数据和未来3天气象预报（通过IP地址自动获取所在城市）；
           ③显示室内空气温湿度；
           ④显示室外机数据（包括PM2.5、雨水情况、空气温湿度）；
           ⑤支持Airkiss一键配网技术；
           ⑥WiFi信息记录功能，断电重启后无需再次配置；
           ⑦支持OTA升级方式；
           ⑧自带七彩呼吸灯，通过按键或者网页调节颜色。
室外机：
           ①采集空气质量数据（PM2.5、PM10等）、空气温湿度、光照强度、雨水变化等数据；
           ②LCD显示并上传至OneNET平台；
           ③内置锂电池，自带太阳能充电装置；

系统介绍

硬件组成：

      室内机采用ESP8266作为主控芯片 + DHT22温湿度传感器 + RGBLED + 1.3吋OLED显示屏 + 按键等组成。

      室外机利用麒麟开发板作为主控板 + 攀藤G5空气质量传感器 + GY-302光照传感器 + 雨滴传感器 + LCD显示屏等组成。

软件框架：

部分核心代码（室内机）：

1. #include <ESP8266WiFi.h>
   
2. #include <WiFiClient.h>
   
3. #include <ESP8266WebServer.h>
   
4. #include <time.h>
   
5. #include <Ticker.h>
   
6. #include <EEPROM.h>
   
7. #include "SH1106Wire.h"
   
8. #include "OLEDDisplayUi.h"
   
9. #include "Wire.h"
   
10. #include "DHT.h"
    
11. #include "onenet.h"
    
12. 
    
13. #include "WeatherClient.h"
    
14. #include "WeatherStationFonts.h"
    
15. #include "WeatherStationImages.h"
    
16. 
    
17. #define DHTPIN 2     // what digital pin we're connected to
    
18. #define DHTTYPE DHT22
    
19. 
    
20. #define keyPin 12
    
21. #define KEY digitalRead(keyPin)
    
22. 
    
23. #define WeatherClient_API "Your API"              //知心天气申请API
    
24. 
    
25. const char* devID     = "8888888";                        //OneNET申请设备账号信息
    
26. const char* apiKey    = "Your apikey";
    
27. 
    
28. const char* serverIndex = "<form method='POST' action='/update' enctype='multipart/form-data'><input type='file' name='update'><input type='submit' value='Update'></form>";
    
29. 
    
30. //RGB value
    
31. unsigned char redVal = 20;
    
32. unsigned char greenVal = 50;
    
33. unsigned char blueVal = 90;
    
34. char colorSign = 1;
    
35. 
    
36. //WIFI
    
37. char ssid[15];  
    
38. char password[15];
    
39. 
    
40. // Setup
    
41. const int UPDATE_INTERVAL_SECS = 10 * 3; // Update every 10 minutes
    
42. 
    
43. // Display Settings
    
44. const int I2C_DISPLAY_ADDRESS = 0x3c;
    
45. const int SDA_PIN = 5;
    
46. const int SDC_PIN = 4;
    
47. 
    
48. SH1106Wire      display(I2C_DISPLAY_ADDRESS, SDA_PIN, SDC_PIN);
    
49. OLEDDisplayUi   ui( &display );
    
50. WeatherClient   WeatherClient(WeatherClient_API);
    
51. DHT             dht(DHTPIN, DHTTYPE);
    
52. Ticker          timer;
    
53. Ticker          ledTimer;
    
54. Ticker          keyTimer;
    
55. ESP8266WebServer server(80);
    
56. ONENET_CLASS    ONENET;
    
57. 
    
58. // flag changed in the ticker function every 5 minutes
    
59. bool readyForUpdate = false;
    
60. bool readyForWeatherUpdate = false;
    
61. char Tem[5]; //温度存储
    
62. char Hum[5]; //湿度存储
    
63. String outTem = "nan";
    
64. String outHum = "nan";
    
65. String PM2_5  = "nan";
    
66. char Rain   = 3;
    
67. 
    
68. void setup() {
    
69.   // initialize dispaly
    
70.   display.init();
    
71.   display.clear();
    
72.   display.drawXbm(16, 1, OneNet_Logo_width, OneNet_Logo_height, OneNet_Logo_bits);//显示OneNet logo
    
73.   display.display();  
    
74. 
    
75.   pinMode(keyPin,INPUT_PULLUP);               //按键初始化
    
76.   EEPROM.begin(50);                          //EEPROM初始化
    
77.   RGBLedInit();                               //RGBled初始化
    
78.   Serial.begin(115200);                      //串口初始化  
    
79.   dht.begin();                                //初始化DHT22
    
80.   
    
81.   delay(2000);  
    
82.   if(0==KEY)                                 //开机按键长按检测
    
83.   {
    
84.     delay(100);
    
85.     if(0==KEY)
    
86.        webota();                             //OTA升级
    
87.   }
    
88. 
    
89.   if(EEPROM.read(0) != 0x01)                //判断是否存储了WiFi信息
    
90.   {
    
91.     smartConfig();                           //智能配网
    
92.   } else
    
93.   {
    
94.     WiFi.disconnect();                        
    
95.     WiFi.mode(WIFI_STA);                       //设置模块为STA模式
    
96.     readwifiInfo();                            //读取EEPROM内的WiFi信息
    
97.     WiFi.begin(ssid, password);               //连接WiFi
    
98.     Serial.println("\nConnecting to WiFi");
    
99.   }
    
100.   
     
101.   if(!drawWaitWiFi())                          //WiFi连接失败
     
102.   {
     
103.     drawWaitAirkiss();                           //进入智能配网模式   
     
104.   }
     
105. 
     
106.   drawWaitTime();                                     //获取NTP时间
     
107. 
     
108.   updateData(&display);                               //更新天气、温湿度等数据
     
109. 
     
110.   ONENET.OneNet_DevLink(devID,apiKey);                //连接注册到OneNet服务器
     
111. 
     
112.   timer.attach(20, setReadyForUpdate);                //数据更新定时器配置
     
113.   ledTimer.attach_ms(40, setLedUpdate);               //呼吸灯定时器配置
     
114.   attachInterrupt(keyPin,keyInterrupt,FALLING);       //外部中断初始化（按键）
     
115. 
     
116.   displayUIInit();                                    //初始化UI
     
117. }
     
118. 
     
119. void loop() {
     
120.   if (readyForWeatherUpdate && ui.getUiState()->frameState == FIXED) {
     
121.     readyForWeatherUpdate=false;
     
122.     if(WiFi.status() == WL_CONNECTED)
     
123.     {
     
124.       WeatherClient.UpdateWeatherInfo();                 //更新实时天气数据
     
125.       WeatherClient.UpdateWeatherForecast();             //更新天气预报数据
     
126.       ONENET.OneNet_HeartBeat();                         //向OneNet发送心跳包
     
127. 
     
128.       if(ONENET.OneNet_GetStatus() == 0 && WiFi.status() == WL_CONNECTED)//断线重新登陆
     
129.       {
     
130.         ONENET.OneNet_DevLink(devID,apiKey);
     
131.       }
     
132.     }
     
133.    
     
134.     Serial.println(WeatherClient.GetWeatherInfo());
     
135.   } else if(readyForUpdate && ui.getUiState()->frameState == FIXED)
     
136.   {
     
137.     readyForUpdate=false;
     
138.     updateDHTdate();                                   //更新室内温湿度数据
     
139.     uploadtoOneNet();                                  //上传数据至OneNet平台
     
140.   }
     
141. 
     
142.   receiveOneNetdate();                                 //接收平台下发的信息
     
143. 
     
144.   int remainingTimeBudget = ui.update();
     
145. 
     
146.   if (remainingTimeBudget > 0) {
     
147.     // You can do some work here
     
148.     // Don't do stuff if you are below your
     
149.     // time budget.   
     
150.     delay(remainingTimeBudget);
     
151.   }
     
152. }
     
153. 
     
154. void updateDHTdate()                                 //室内温湿度数据更新
     
155. {   
     
156.    float Temperature = dht.readTemperature();     
     
157.    if( !isnan(Temperature))
     
158.    {
     
159.       dtostrf(Temperature,2,1,Tem);  
     
160.    }
     
161.          
     
162.    float Humidity = dht.readHumidity();
     
163.    if( !isnan(Humidity))
     
164.    {
     
165.       dtostrf(Humidity,2,1,Hum);
     
166.    }
     
167. }
     
168. 
     
169. void uploadtoOneNet()                                 //上传数据至OneNet平台
     
170. {
     
171.   String updataInfo = String("") +
     
172.   ",;temp,"+ Tem + ";hum," + Hum + ";red," + redVal + ";green," + greenVal + ";blue," + blueVal + ";";
     
173.   ONENET.OneNet_SendData(updataInfo);
     
174. }
     
175. 
     
176. void receiveOneNetdate()
     
177. {
     
178.   String date = ONENET.OneNet_GetData();
     
179.   if(date != "")
     
180.   {
     
181.      if(date.substring(0,2) == ",;")                //接收来自室外机的数据
     
182.      {
     
183.         outTem = date.substring(14,18);
     
184.         outHum = date.substring(28,32);
     
185.         char count = date.indexOf(';',44);
     
186.         PM2_5  = date.substring(43,count);
     
187.         count = date.lastIndexOf(';');
     
188.         Rain   = date.substring(count-1,count).toInt();
     
189.      }
     
190.      else if(date.substring(0,4) == "RVal")
     
191.      {
     
192.         redVal = date.substring(4).toInt();
     
193.         uploadtoOneNet();                          //上传数据至OneNet平台
     
194.      } else if(date.substring(0,4) == "GVal")
     
195.      {
     
196.         greenVal = date.substring(4).toInt();
     
197.         uploadtoOneNet();
     
198.      } else if(date.substring(0,4) == "BVal")
     
199.      {
     
200.         blueVal = date.substring(4).toInt();
     
201.         uploadtoOneNet();
     
202.      }
     
203. 
     
204.      
     
205.   }
     
206. }
     
207. 
     
208. void setReadyForUpdate() {                            //20s定时器中断
     
209.   static int num = 0;
     
210.   readyForUpdate = true;
     
211.   if(num++ > UPDATE_INTERVAL_SECS)                   //10min
     
212.   {
     
213.     num=0;
     
214.     readyForWeatherUpdate = true;
     
215.   }  
     
216. }

复制代码

应用截图：


资料区：            
      演示视频链接：http://v.youku.com/v_show/id_XMjg1ODA1MTE2NA==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1
     应用界面链接：https://open.iot.10086.cn/appview/p/27f5181464cb1ed3ba4d38bc4c7bb02f   
     固件码源链接：https://pan.baidu.com/s/1c2xmf3U     密码: qd84


作品特色及应用：
      本作品体积小巧，功能丰富，具有便携性、易架设、低功耗等特色，能满足家庭、校园、农田、养殖场、车内环境等诸多场合的气象及空气质量监测需求，既适合于各种移动应用和应急应用场合，也可以作为常规无人值守气象站的应急备份。随着物联网技术的不断普及和人们对生活环境的日益重视，利用微型气象站功能的空间还非常巨大，还将会有更好的发展前景。

后记

      从萌发想法到完成设计，本人花了近两个月的时间，期间查阅了非常多的相关资料，并在作品的制作过程中对功能设计进行了优化和拓展。作品的外壳设计与绘制均由本人独立完成，室内机代码参考了国外的开源项目 Weather Station，主要参考了其UI设计及气象Logo，室外机代码是在麒麟座综合代码的基础上进行修改与拓展而来。经过了十几天的测试，星立方的稳定性方面表现非常不错，时钟的精确度、天气的实时更新、室内温湿度的采集与上传均能达到要求。并且在持续运行过程中从未发生过死机现象，在经历过断电断网之后能够自动恢复稳定运行状态。此外，星立方也是本人目前为止最为满意的一件物联网作品，在此衷心感谢中移物联网提供的麒麟座开发板，及其工程师在本作品设计过程中的耐心解答。

cdd

156******** 发表于 2017-7-20 15:27
如果你觉得星立方™这个作品不错，麻烦为我投上一票，谢谢！
https://open.iot.10086.cn/bbs/thre ...

已投

156********

如果你觉得星立方™这个作品不错，麻烦为我投上一票，谢谢！
https://open.iot.10086.cn/bbs/thread-7740-1-1.html

cdd

156******** 发表于 2017-6-30 12:40
因为有了去年的经验，今年才得以做得更好

支持支持

156********

cdd 发表于 2017-6-30 11:46
哎哟不错哦，产品看上去都比较成熟了，去年好像也看过你哟

因为有了去年的经验，今年才得以做得更好

cdd

哎哟不错哦，产品看上去都比较成熟了，去年好像也看过你哟