硬件介绍：FireBeetle ESP32-E是一款基于ESP-WROOM-32E双核芯片的主控板，它专为IoT设计。它支持WIFI和蓝牙双模通信并具有体积小巧、超低功耗、板载充电电路、接口易用等特性。可灵活的用于家庭物联网改装、工业物联网改装、可穿戴设备等等。通过和IFTTT等物联网平台的连接，你可轻松制作出你独有的特色物联网智能家居系统。FireBeetle ESP32-E深度支持ArduinoIDE编程，并且即将支持Scratch图形化编程及MicroPython编程。
额外选了选了两个传感器。一个是TDS传感器，一个是DS18B20温度传感器。FireBeetle ESP32-E的板子设计上使用了排母，连接传感器会遇到点困难，需要把传感器导线接口设计成排针的方式才好连接。
任务选择：我选择了任务1,水质监控系统.用FireBeetle ESP32-E开发板作为控制单元，观察养殖水质参数（温度/浊度/tds/pH值/电位/溶解氧中两项指标以上）的变化，并能把数据上传到IoT网站上，可实时动态显示监测水质的变化情况。监控水体的tds和温度两项指标。物联网使用的是百度免费的物联网。
下位机编程使用Arduino，DFROBOT官网提供了相当丰富的例程，可以直接做参考。开发工具选择了VScode，这次摈弃了Arduino的官方工具，官方的Arduino编译工具，编译速度实在是太慢了。使用VScode简直是打开了新世界的大门。
上位机使用python，图形界面使用了Qt。工具使用的是pycharm。
任务实现：首先实现传感器的读取。DS18B20是一个单总线数字温度计，温度测量范围－55℃～+125℃。之前入门单片机时就玩过这款传感器，还自己DIY了一个DS18B20的温度探头，但是防水没能处理好，坏了。这次新买了个不锈钢探头的DS18B20。这里要注意FireBeetle ESP32-E的GPIO口没有做上拉，IIC的管脚也是没上拉。所以自己找了个10K欧的电阻将DS18B20的DQ脚做了个上拉。
// 读取DS18B20 的温度
float getTemp()
{
// returns the temperature from one DS18S20 in DEG Celsius
byte data[12];
byte addr[8];
if (!ds.search(addr))
{
// no more sensors on chain, reset search
ds.reset_search();
return -1000;
}
if (OneWire::crc8(addr, 7) != addr[7])
{
Serial.println("CRC is not valid!");
return -1000;
}
if (addr[0] != 0x10 && addr[0] != 0x28)
{
Serial.print("Device is not recognized");
return -1000;
}
ds.reset();
ds.select(addr);
ds.write(0x44, 1); // start conversion, with parasite power on at the end
delayMicroseconds(200);
byte present = ds.reset();
ds.select(addr);
ds.write(0xBE); // Read Scratchpad
for (int i = 0; i < 9; i++)
{ // we need 9 bytes
data[i] = ds.read();
}
ds.reset_search();
byte MSB = data[1];
byte LSB = data[0];
float tempRead = ((MSB << 8) | LSB); // using two's compliment
float TemperatureSum = tempRead / 16;
return TemperatureSum;
}
再者TDS传感器。第一次使用TDS传感器，参考DFROBOT官网的程序，自己理解这个TDS是个模拟传感器，输出的是个电压值。使用esp32的AD去读取电压值，读取多次（30次）取平均值，然后通过公式转换成TDS的数值。看代码TDS是和温度有关，感觉和水的导电率也有关系。
for (copyIndex = 0; copyIndex < SCOUNT; copyIndex++)
analogBufferTemp[copyIndex] = analogBuffer[copyIndex];
averageVoltage = getMedianNum(analogBufferTemp, SCOUNT) * (float)VREF / 1024.0; // read the analog value more stable by the median filtering algorithm, and convert to voltage value
float compensationCoefficient = 1.0 + 0.02 * (temperature - 25.0); // temperature compensation formula: fFinalResult(25^C) = fFinalResult(current)/(1.0+0.02*(fTP-25.0));
float compensationVolatge = averageVoltage / compensationCoefficient; // temperature compensation
tdsValue = (133.42 * compensationVolatge * compensationVolatge * compensationVolatge - 255.86 * compensationVolatge * compensationVolatge + 857.39 * compensationVolatge) * 0.5; // convert voltage value to tds value
收集到传感器数据后就是要解决数据传输的问题了。这里使用了物联网的方式将数据上送到互联网，然后就可以在任何地方查看数据了。物联网部分官网的例程提供的是阿里云的物联网，我这里选择的是百度的物联网，操作都大同小异。
//连接wifi
void connectWiFi()
{
Serial.print("Connecting to ");
Serial.println(WIFI_SSID);
WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)
{
delay(500);
Serial.print(".");
}
Serial.println();
Serial.println("WiFi connected");
Serial.print("IP Adderss: ");
Serial.println(WiFi.localIP());
}
//这里就开始进行MQTT的回调
void callback(char *topic, byte *payload, unsigned int length)
{
Serial.print("Message arrived [");
Serial.print(topic);
Serial.print("] ");
Serial.println();
Serial.println(String(length));
for (int i = 0; i < length; i++)
{
Serial.print((char)payload[i]);
}
Serial.println();
}
void reconnect() //为防止MQTT服务器下线，当断开服务时尝试重新连接/
{
while (!mqttClient.connected())
{
Serial.print("Attempting MQTT connection...");
// Attempt to connect
if (mqttClient.connect(client_id, mqtt_username, mqtt_password))
{
Serial.println("connected");
// mqttClient.publish("outTopic", "hello world");
if (mqttClient.subscribe(subTopic, 1))
{
Serial.println("subscribe success");
}
else
{
Serial.println("subscribe fail");
}
}
else
{
Serial.print("failed, rc=");
Serial.print(mqttClient.state());
Serial.println(" try again in 5 seconds");
// Wait 5 seconds before retrying
delay(5000);
}
}
}数据展示。上位机连接到物联网订阅数据，当有数据产生时，就在电脑屏幕上展示出来。上位机还是比较简单。
import json
import random
import sys
import time
from PyQt5 import QtWidgets
from PyQt5.QtCore import QTimer
from PyQt5.QtGui import QPainter
from PyQt5.QtWidgets import QWidget
from QTUI.formmqtt import Ui_FormMqtt
from unit.data_deal import saveFile
from unit.mqtt_subprocess import GetMqttMsg
class MainWidget(QWidget):
def __init__(self, parent=None):
super(MainWidget, self).__init__(parent)
self.ui = Ui_FormMqtt()
self.ui.setupUi(self)
#----------------------------
#开启接收mqtt的线程
self.getMqttMsgThread=GetMqttMsg()
self.getMqttMsgThread.sinGetNewMsg.connect(self.reveiveMqttMsg)
self.getMqttMsgThread.start()
#时间中断
def updateTime(self):
print("时间中断")
self.charview.show()
self.drawPic()
def reveiveMqttMsg(self,msg):
print(msg)
self.dealMsg(msg)
self.ui.textBrowserMsg.append(time.strftime("%H/%M/%S", time.localtime())+" : "+msg)
#处理接收到的消息
def dealMsg(self,jsonmsg):
#保存到文件
saveFile(jsonmsg)
#分解消息体
objdict = json.loads(jsonmsg)
print(objdict)
print(objdict.get('temp'))
if objdict.get('temp')!=None and objdict.get('tds')!=None :
self.ui.lineEditTemp.setText(str(objdict.get('temp')))
self.ui.lineEditTDS.setText((str(objdict.get('tds'))))
if __name__ == '__main__':
app = QtWidgets.QApplication(sys.argv)
appWindow = MainWidget()
appWindow.show()
sys.exit(app.exec_())
这里温度使用的是摄氏度。TDS使用的是ppm溶液百万分率浓度单位。指100万毫升溶液中含有溶质的毫升数或表明100万克溶液中含有溶质克数。自来水我测量的值是294左右，办公室饮水机过滤后的水测量的居然是0，很让我吃惊。
心得体会：感谢funpack带来的这期活动，ESP32开发板功能强大，价格低廉，真是DIY的好伙伴。
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