Arduino连接ESP8266实现联网功能

目录1.前期准备2.ESP8266代码3.Arduino代码4.易联智能由于自己是物联网工程专业的学生，所以对于一些单片机等硬件都必须要有一些了解，接着这次做课设的机会，我打算将自己的这次做课设的经验记录下来，以便于以后自己的CV。万一以后需要用到这些，而自己又忘记了，因为我并不打算走硬件这条路。做好记录，以备不时之需。首先是使用Arduino连接各种所需要的传感器，例如：温湿度、光照、等等。这些

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39644人浏览 · 2021-12-26 17:45:45

...尘... · 2021-12-26 17:45:45 发布

由于自己是物联网工程专业的学生，所以对于一些单片机等硬件都必须要有一些了解，接着这次做课设的机会，我打算将自己的这次做课设的经验记录下来，以便于以后自己的CV。万一以后需要用到这些，而自己又忘记了，因为我并不打算走硬件这条路。做好记录，以备不时之需。

首先是使用Arduino连接各种所需要的传感器，例如：温湿度、光照、等等。这些感觉还是比较简单的，只需要搞清楚所用传感器的引脚该如何去连接，一般情况如下：

VCC——正极

GND——负极

DO——（连接一个数字引脚，Arduino为2~13）

AO——（连接一个模拟引脚，Arduino为A0~A5）

其他的大部分能够在网上找到相关教程，这里就不多讲了。

1.前期准备

首先我们需要准备一个8266模块和一个下载器。

下载器

ESP8266

需要注意的是，当需要将代码通过下载器下载到ESP8266使，需要进行一些操作，否则会导致下载失败。

将两个短孔短接，不然会导致下载失败

随后进行一系列准备工作，

第一步：

附加网址：https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

第二步：相关库下载

进入工具->开发板->开发板管理器添加esp8266库

进入工具->管理库添加 pubsubclient 库和 ArduinoJson 库

将库安装好以后就可以进行下一步了。

2.ESP8266代码

如果你需要使用此代码，只需要修改WIFI账号跟密码以及sub和pub。

建议：

sub与pub需要自己去易联智能云平台上去创建一个项目后获取。
wifi名称和密码建议修改成自己的手机热点密码，这样更为方便。

特别注意：我使用的是易联智能云平台，这里所说的sub和pub也都是基于此平台而来的。

下面附上相关网址：易联智能物联网平台

该平台相较于其他云平台，使用起来更为简单、比较适合初学者。

上传至ESP8266的代码：

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#define BUILTIN_LED 2
char P_NAME[] = " ";           //设置热点名称
char P_PSWD[] = " ";          //设置热点密码
char sub[] = "Sub/100052";    //设置设备SUB名称
char pub[] = "Pub/100052";    //设置设备PUB名称

const char *ssid = P_NAME;
const char *password = P_PSWD;
const char *mqtt_server = "121.5.58.100";
String reStr;
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);
unsigned long lastMsg = 0;
#define MSG_BUFFER_SIZE (50)
char msg[MSG_BUFFER_SIZE];
int value = 0;

void setup_wifi()
{
  delay(10);
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)
  {
    delay(500);
  }
  randomSeed(micros());
}

void callback(char *topic, byte *payload, unsigned int length)
{
  for (int i = 0; i < length; i++)
  {
    Serial.print((char)payload[i]);
  }
  Serial.println();
}

void reconnect()
{
  while (!client.connected())
  {
    String clientId = "ESP8266Client";
    clientId += String(random(0xffff), HEX);
    if (client.connect(clientId.c_str()))
    {
      client.publish(pub, "{\"State\":\"OnLine\"}");
      client.subscribe(sub);
    }
    else
    {
      Serial.print(client.state());
      delay(5000);
    }
  }
}

void setup()
{
  pinMode(BUILTIN_LED, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
  setup_wifi();
  client.setServer(mqtt_server, 1883);
  client.setCallback(callback);
  digitalWrite(BUILTIN_LED, HIGH);
}

void loop()
{

  if (!client.connected())
  {
    reconnect();
  }
  client.loop();
  if (Serial.available() > 0)
  {
    reStr = Serial.readStringUntil('\n');
    //检测json数据是否完整
    int jsonBeginAt = reStr.indexOf("{");
    int jsonEndAt = reStr.lastIndexOf("}");
    if (jsonBeginAt != -1 && jsonEndAt != -1)
    {
      reStr = reStr.substring(jsonBeginAt, jsonEndAt + 1);
      int str_len = reStr.length() + 1;
      char char_array[str_len];
      reStr.toCharArray(char_array, str_len);
      client.publish(pub, char_array);
    }
  }
}

3.Arduino代码

这个就没啥好讲的了，但有些连线需要提一下

ESP8266连接Arduino：

3V3——3.3V

EN——3.3V

GND——负极

RX——连Arduino上的TX

TX——连Arduino上的RX

如果没有将RX与TX接反，那么云平台接收不到上传的数据。

在将Arduino代码上传至Arduino板的时候，一定要将RX和TX拔掉，不然会导致代码无法上传。当年就是这个坑，搞了我一下午，人都搞麻了。。。

上传时Arduino的代码：

/*
《智慧寝室例程》
需安装的Arduino库：
  ArduinoJson、DHT sensor library

可实现功能：
  温湿度查看，灯光控制，窗帘控制，火焰检测，空调开关，空调温度设定。

接线：
  温湿度使用DHT11传感器，接10号引脚；
  窗帘舵机连接9号引脚；
  火焰传感器连接8号引脚；
  LED灯连接7号引脚；
  继电器连接6号引脚模拟空调的控制；
  将ESP8266的Rx引脚接在Arduino的Tx上，Tx引脚接在Rx上。但下载代码时需将Rx与Tx的接线移除，否则程序会报错；
*/


#include <ArduinoJson.h>                  //导入JSON库，用来封装发送数据的格式
#include <DHT.h>                          //导入温湿度传感器库
#include <Servo.h>                        //控制舵机的库

StaticJsonDocument<200> sendJson;          // 创建JSON对象，用来存放发送数据
StaticJsonDocument<200> readJson;          // 创建JSON对象，用来存放接收到的数据
unsigned long lastUpdateTime = 0;          //记录上次上传数据时间
const unsigned long updateInterval = 4000; // 在这里设置数据发送至云平台的时间间隔，单位为毫秒

//定义传感器相关的引脚

#define DHTPIN 10                         //定义温湿度传感器引脚为10
#define DHTTYPE DHT11                     //定义温湿度传感器型号为DHT11
#define CURTAIN 9                         //设定舵机（窗帘）的Arduino引脚为9
#define COPEN 10                          //设定舵机的角度，窗帘开启时舵机的角度
#define CCLOSE 100                        //窗帘关闭时舵机的角度
#define FIRE 8                            //设定火焰传感器连接的Arduino引脚为4
#define LED 7                             //设定LED灯引脚为7
#define AIR 6                             //设定继电器（空调）的引脚为6

//定义相关的变量
long ID = 100061;                // 定义设备ID号,替换成云平台生成的ID号
float temperature, humidity;    // 定义温湿度变量
int lightState,fireState,airState,curtainState;     // 定义灯光,火焰,继电器（空调）,窗帘状态（0代表无或者关闭，1代表有或者打开）
int airTemperatureSet=26;       // 定义空调的设定温度，默认26度

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);       //创建dht对象，用于操作温湿度传感器
Servo curtainServo;                  // 创建舵机对象，用来控制窗帘的舵机
// Arduino的初始化函数，仅在通电时运行一次
void setup()
{
  Serial.begin(9600);       //初始化串口，用于和esp8266进行通信，完成数据的接收与上传
  dht.begin();              //初始化温湿度传感器
  curtainServo.attach(CURTAIN);   //初始化9号引脚为舵机引脚
  pinMode(FIRE, INPUT);     //初始化火焰传感器引脚为输入模式
  pinMode(LED, OUTPUT);     //初始化LED灯引脚为输出模式
  pinMode(AIR, OUTPUT);     //初始化继电器（空调）引脚为输出模式
}

// Arduino的loop函数，当setup函数执行完毕后进入该函数并一直循环运行
void loop()
{
  // 该函数段可完成数据定时上报的功能，并且不会阻塞loop函数的运行
  if (millis() - lastUpdateTime > updateInterval) 
  {
    sendJsonData();
    lastUpdateTime = millis();
  }
  // 当用户使用手机控制当前设备时ESP8266会通过串口向Arduino发送指令，该函数段可判断串口有没有接收到消息，并完成对用户消息的解析
  while (Serial.available() > 0) { // 判断串口缓冲区是否有消息
    String inputString = Serial.readStringUntil('\n');  //从串口缓冲区读入数据，并赋值给inputString变量（String变量为Arduino独有变量类型，可以简化字符串操作）

    //检测json数据是否完整，若通过则进行下一步的处理
    /*
      云平台向硬件下发JSON的格式为 {"Light":"1"} 类型的字符串，通常叫键值对，C语言中叫做哈希表。
      左边的"Air"为我们在云平台中定义的标识符，右边为具体的指令
    */
    int jsonBeginAt = inputString.indexOf("{");
    int jsonEndAt = inputString.lastIndexOf("}");
    if (jsonBeginAt != -1 && jsonEndAt != -1)
    {
      inputString = inputString.substring(jsonBeginAt, jsonEndAt + 1);    //净化json数据
      deserializeJson(readJson, inputString);                             //通过ArduinoJSON库将JSON字符串转换为方便操作的对象
      // 判断接收的指令
      if (readJson.containsKey("LightState"))   //判断云平台下发的消息是否包含Light标识符，如果是则进行下一步处理
      {
        digitalWrite(LED, (int)readJson["LightState"]); // 根据Light的值来控制小灯，0为关，1为开，由于是char类型，所以我们需要转换为int
        delay(100);
        lightState = digitalRead(LED);                  // 及时更新小灯的状态信息，这样云平台才能知道是否控制成功
      }
      else if(readJson.containsKey("CurtainState"))  // 若添加了多个功能，则使用else if隔开
      {
        //更新curtain的值
        curtainState = (int)readJson["CurtainState"];
      }
      // 空调开关设定
      else if(readJson.containsKey("AirState")){
        airState = (int)readJson["AirState"];  // 让Arduino中的空调设定值更新为云平台下放的值
      }
      // 空调温度设定
      else if(readJson.containsKey("AirTemperatureSet")){
        airTemperatureSet = (int)readJson["AirTemperatureSet"];  // 让Arduino中的空调设定值更新为云平台下放的值
      }
      delay(500);
      sendJsonData(); //向云平台发送最新的信息
    }
  }
  //判读curtainState的值是否为1，是则让舵机转到开启的角度，否则关闭
  if(curtainState){      
    curtainServo.write(COPEN); 
  } 
  else{
    curtainServo.write(CCLOSE); 
  }
  //判断空调是否为开启的状态
  if(curtainState){      
    // 判断当前室内温度是否低于设定温度，是则触发继电器，否则关闭
    if(temperature<airTemperatureSet){
      digitalWrite(AIR,HIGH);
    }
    else{
      digitalWrite(AIR,LOW);
    }
  } 
  else{
    digitalWrite(AIR,LOW);
  }
  //读取传感器数据
  fireState = digitalRead(FIRE);  //火焰传感器
  // 温湿度传感器
  temperature = dht.readTemperature();
  humidity = dht.readHumidity();
  lightState = digitalRead(LED);  //LED灯状态
}
//上传数值
void sendJsonData()
{
  // 将数据添加到JSON对象中，左边为在云平台中定义的标识符，右边为变量
  sendJson["ID"] = ID;
  sendJson["Temperature"] = temperature;
  sendJson["Humidity"] = humidity;
  sendJson["LightState"] = lightState;
  sendJson["AirState"] = airState;
  sendJson["CurtainState"] = curtainState;
  sendJson["FireState"] = fireState;
  sendJson["AirTemperatureSet"] = airTemperatureSet;
  //将对象转换成字符串，并向ese8266发送消息
  serializeJson(sendJson, Serial);  
  Serial.print("\n");
}