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从零开始的DIY智能家居 - 基于 ESP32 的土壤湿度传感器

文章目录

  • 前言
  • 硬件选择
  • 代码解析
    • 获取代码
    • 设备控制命令:
    • 协议的初始化过程:
    • 配置设备信息
    • 回调函数注册
    • 数据采集和发送过程
  • 总结


前言

自从上次做了那个 甲醛传感器 和 水浊度传感器 之后,我开始尝到智能家居的甜头。我不知道这两件事是否有用,但当我无事可做时,我拿出手机瞄准两只眼睛,这让人感到非常放心(~︶ ̄)↗。

所以懒惰的我开始考虑给植物浇水,找到一种偷懒的方法,但也给它智能。所以我不需要每天浇水,直接给桶浇水。

由于土壤湿度传感器的使用方法与水浊度传感器相似,我改变了水浊度传感器的代码,并制作了土壤湿度传感器。


硬件选择

这个开发板还是和水浊度传感器一样,还是用安信可的。 ESP32S ,别问,问便宜 24元

传感器用的 DFrboot 的 土壤湿度传感器 35元

翼辉用于服务器 Spirit 1 ,799元,这个东西是上次一次性投入购买后,后面所有的设备都可以作为服务器使用。

传感器接线:使用 A0 控制(SVP/IO36),电源接3.3-5V都可以。 A -> A0 (SVP/IO36) VCC -> 3.3 - 5V GND -> GND

在这里插入图片描述

代码解析

获取代码

为了方便解释逻辑,我会打乱代码的顺序,可能会被切割。想直接拿代码跑的朋友可以直接去。 桌面秘密宝库的灵感 获取代码,或者直接 clone:

https://gitee.com/inspiration-desktop/DEV-lib-arduino.git 

要是连 git 什么都不知道,可以参考简单无脑,上手即用 - 教你手把手使用 智能红外温度传感器代码及依赖性 gitee 库! 下载或者 clone这三个文件夹用于代码后:

cjson:我移植的 cjson 库,是标准的 cjson 库,放到 arduino 在安装目录下 libraries 百度在文件夹里 cjson 使用函数就行了。

libsddc:我从官方移植SDDC库和自己写的 SDK,也是放入 libraries 就在文件夹里。里面是。 SDDC 我们不需要管理协议的处理函数。

demo 文件夹里面就是我们各种传感器的 demo 代码了: 红圈的 SEN0193_sddc_demo我们的代码在文件夹里,点进去就能看到。 SEN0193_sddc_sdk_demo.ino 双击文件自动启动 arduino-IDE 打开代码 -> 端口 选择对应的 COM 然后点击上传将代码烧录到板中:

具体 arduino 使用教程可以看到我以前的文章 arduino开发指导 和 手把手带你 arduino 开发:基于ESP32S 红外测温枪(带引脚图)的第一个应用

设备控制命令:

通过 Spirit 1 应用程序或嗅探器 发送给传感器设备的命令。 传感器本身会根据周期主动报告当前的土壤湿度,也可以通过 get 命令主动获得当前土壤湿度:

{ 
             "method": "get",                      // 这个命令可以主动获取当前土壤湿度     "obj": ["soil_humidity"]               } 

如果默认数据报告周期不符合要求,也可以通过 set 命令调整主动报告的间隔:

{ 
             "method": "set",                     // 该命令可调整传感器主动报告的时间间隔,土壤湿度变化不应迅速,可设置缓慢      "periodic_time": 1000                // periodic_time它是一个关键字,需要与下面的函数注册字段一致 } 

协议的初始化过程:

这部分基于官方 demo 主要是设备初始化、管脚配置和协议初始化。

传感器的初始化部分,因为传感器的输出只是一个普通的电压值,使用一般的 IO 口可以读取,不需要初始化额外的串口或 I2C,但是,在主动报告过程中需要延迟。为了不阻止其他任务,需要单独创建一个线程 。

在设备和协议的初始化部分,代码基本上不需要更改,而且太长,这里不会发布。感兴趣的朋友可以去 桌面秘密宝库的灵感 查看详细代码。

/* * 初始化传感器 */ void sensor_init() { 
             // 创建传感器任务,定期获取土壤湿度传感器数据并发送给 EdgerOS     xTaskCreate(periodic_sensor_task, "periodic_sensor_task", ESP_TASK_STACK_SIZE, NULL, ESP_TASK_PRIO, NULL);/span> } void setup() { 
          // 初始化显示串口 // 初始化传感器 sensor_init(); // 清除一下按键状态机的状态 // 创建按键扫描线程,长按 IO0 按键,松开后 ESP32 将会进入 SmartConfig 模式 // 启动 WiFi 并且连接网络 // 获取并打印 IP 地址 // sddc协议初始化 // 获取并打印网卡 mac 地址 // 使用网卡 mac 地址设置设备唯一标识 UID } void loop() { 
          // 运行 SDDC 协议循环 // 销毁 SDDC 协议 } 

配置设备信息

这部分代码可以配置 WiFi 名字和 WiFi 密码,要使用的引脚,并且配置设备在 Spirit 1 上显示的信息:

#include "Arduino.h" 
#include <OneButton.h> 
#include <WiFi.h>
#include <SDDC_SDK_lib.h>
#include <cJSON.h>
#include <Wire.h>

#define SDDC_CFG_PORT 680U // SDDC 协议使用的端口号
#define PIN_INPUT 0 // 选择 IO0 进行控制
#define ESP_TASK_STACK_SIZE 4096
#define ESP_TASK_PRIO 25

static const int sensor_in = A0;                   // 数据输入引脚

static const char* ssid = "EOS-000045";            // WiFi 名
static const char* password = "1234567890";        // WiFi 密码

const float AirValue = 3000;                       //初始化最大干燥 (传感器在空中的情况。这个需要根据你自己传感器情况初始化)
const float WaterValue = 1400;                     //初始化最大湿度 (传感器放入水中的情况。这个需要根据你自己传感器情况初始化)
int intervals = (AirValue - WaterValue) / 3;

static  int xTicksToDelay = 10000;                 // 周期延时时间
  
OneButton button(PIN_INPUT, true);

这里填写设备的信息,方便在 Spirit 1 上查看和寻找你需要的设备:

/* * 当前设备的信息定义 */
DEV_INFO    dev_info = { 
        
            .name     = "土壤湿度",
            .type     = "device",
            .excl     = SDDC_FALSE,
            .desc     = "ESP-32S",
            .model    = "1",
            .vendor   = "inspiration-desktop",
};

回调函数注册

这是收到命令后回调函数注册的位置,在这里注册的函数才能被 SDK 正确的调用,执行正确的动作。

土壤湿度传感器输出 (get命令) 的土壤湿度是数字量,所以在 系统对象状态获取注册 中注册处理函数时,第二个参数需要设定为 DEV_NUM_TYPE,而 对应的处理函数是single_get_sensor。

/* * 系统对象状态获取注册 */
DEV_STATE_GET  dev_state_get_reg[] = { 
        
        { 
        "soil_humidity",   DEV_NUM_TYPE,  single_get_sensor},  // 输出数字量,所以第二个参数为 DEV_NUM_TYPE
};

输入(set 命令)的上报时间间隔也是数字量,所以在 数字量设备对象函数与处理方法注册 中注册 “periodic_time” 命令处理函数。

/* * 数字量设备对象函数与处理方法注册 */
NUM_DEV_REGINFO num_dev[] = { 
        
        { 
        "periodic_time",periodic_time_set},
};

因为没有其他输入,所以 显示设备对象函数与处理方法注册IO设备对象设置函数与处理方法注册 为空。


/* * 显示设备对象函数与处理方法注册 */
DIS_DEV_REGINFO dis_dev[] = { 
        
};

/* * IO设备对象设置函数与处理方法注册 */
IO_DEV_REGINFO io_dev[] = { 
        
};

具体 SDK 的解析可以参考 同人逼死官方系列!基于sddc 协议的SDK框架 sddc_sdk_lib 解析 和 同人逼死官方系列!从 DDC 嗅探器到 sddc_sdk_lib 的数据解析

数据获取与发送流程

这里是我们自己编写的处理流程 ,可以根据你的需求自己更改,收到 set 命令或者 get 命令后根据上文注册的函数,进入对应的处理函数。

设备会监视传感器输出,然后根据设置的上报间隔定时上报土壤湿度数据,还可以主动发送 get 命令主动查询传感器当前数据:

/* * 周期上报函数 */
static void periodic_sensor_task(void *arg)
{ 
        
    while(1)
    { 
        
    // 任务创建之后,设定延时周期
    printf("延时时间:%d",xTicksToDelay);
    delay(xTicksToDelay);
  
     // 调用主动数据上报函数
     get_sensor();
     delay(100);
    }  
   // 已停止发送数据
   Serial.printf("Soil humidity data OFF\n");
}


/* * 主动数据上报函数 */
static void report_sensor_state()
{ 
          
    int sensorValue = 0;
    cJSON *value;
    cJSON *root;
    char  *msg;
     
    value =  cJSON_CreateArray();
    root = cJSON_CreateObject();
    sddc_return_if_fail(value);
    sddc_return_if_fail(root);
      
    sddc_return_if_fail(value);
      
    // 组装上报报文
    cJSON_AddItemToArray(value, cJSON_CreateString("soil_humidity"));
    cJSON_AddItemToObject(root, "obj", value);
      
    // 将组装好的报文传给上报函数
    msg = cJSON_Print(root);
    printf("定时上报: %s\n",msg);
    object_report(root);
      
    cJSON_Delete(value);
    cJSON_free(msg);
}

/* * 设置周期等待时间 * 这是在上文注册的 set 命令处理函数 */
sddc_bool_t periodic_time_set(const uint64_t value)
{ 
        
    printf("修改定时时间!\n");
    xTicksToDelay = value;
    return SDDC_TRUE;
}
/* * 单次获取数据 * 这是在上文注册的 get 命令处理函数 */
sddc_bool_t single_get_sensor(char *objvalue, int value_len)
{ 
        
    // 计算湿度百分百
    float value = 100 - (((analogRead(sensor_in))-WaterValue)/(AirValue - WaterValue))*100;
    if(value > 100)
    { 
        
        value = 100;
    }
    snprintf(objvalue, value_len, "%f", value);
    return SDDC_TRUE;
}

代码写完之后烧录进去就完事了,和之前完全一样,点一下保存,然后上传OK,具体可以看之前的文档,我就懒得再写一遍啦 (/ω\)


总结

土壤湿度传感器完美完成,接下来就是智慧浇水设备了,我马上就能摆脱每天都要浇水的日子了!

本文仅个人学习使用,如有错误,欢迎指正, ( ੭ ˙ᗜ˙ )੭谢谢老板!

标签: 土壤系列传感器

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