Arduino+GPRS 的环境监控方案

时间：2017-09-07 22:01:28 阅读：295 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

标签：-- return ttl serial bottom scl ati gprs mis

设备前台界面：http://www.lewei50.com/home/gatewaystatus/361#576

本实采用的硬件，除了一个串口模块以外（约200元），其他均可以从taobo上面找到标准产品

发帖子不是为了买模块，如果不愿意用gprs的可以用w5100（以太网）替代，见帖子 http://www.lewei50.com/dev/doc/94

比较有意思的地方：可以通过手机app，微信随时掌控监测数据的情况。

------------------------------------------------------------------------万恶的分界线------------------------------------------------------------------------------------

使用乐为物联GPRS模块搭建远程环境监测系统

1 目的

试验基于Arduino硬件平台，采用乐为物联GPRS模块监控不具备有线网络接入条件的山区环境，可以用于农业、林业数据采集。

2 实验条件

硬件设备列表：

1) Arduino Nano约50RMB，

2) 乐为物联GPRS模块为测试版（必要的GPRS资费SIM卡），

3) DSM501A模块约30RMB，颗粒物传感器，目的在于监测花粉浓度，PWM输出，

4) HTF3223LF模块23RMB，用于监测空气温湿度，NTC温度输出（试验采用10k上拉），湿度频率输出，

5) BH1750模块13RMB，监测光照强度，I2C输出，

6) 降雨传感器，大约10元，用于监测降雨情况，逻辑电平输出，

7) LCD1602，大约10元，

数据系统平台：乐联网http://www.lewei50.com

3 硬件连线

1) 乐为物联GPRS模块为6脚，本次只用1、2、3、4脚，1脚为Vcc接电源5-12伏输入，2脚为接地，3脚为TTL电平TX，4脚为TTL电平RX。

2) DSM501A，本次只使用2、3、5脚，2脚为Vout 2 output (PWM)接Arduino D8， 3脚为Vcc接电源5伏，5脚为GND接地。

3) HTF3223LF模块，使用1、2、3、4脚，1脚为NTC输出端，接Arduino A0，2脚为GND接地，3脚为湿度频率输出，接Arduino D2，4脚为Vcc接电源5伏。

4) BH1750模块为5脚，I2C接口，本次不用接ADD脚，VCC接电源5伏，SCL接Arduino A5，SDA接Arduino A4，GND接地。

5) 降雨传感器为4脚，逻辑输出接Arduino D10，VCC接电源5伏，GND接地。

6) LCD1602，本次采用4数据线连接法，RS 接Arduino D12，Enable接Arduino D11， LCD D4接Arduino D4，LCD D5接Arduino D5，LCD D6接Arduino D6，LCD D7接Arduino D7，LCD R/W 接地，LCD V0接10k可调电阻，LCD使用5伏供电，背景灯可设开关。

XML/HTML代码

#include<string.h>  

//#include <SoftwareSerial.h>  

#include <Wire.h>  

#include <math.h>  

//#include <MsTimer2.h>  

#include <LiquidCrystal.h>  

LiquidCrystal lcd(12, 11, 4, 5, 6, 7);  

//* LCD RS pin to digital pin 12  

// * LCD Enable pin to digital pin 11  

// * LCD D4 pin to digital pin 4  

// * LCD D5 pin to digital pin 5  

// * LCD D6 pin to digital pin 6  

// * LCD D7 pin to digital pin 7  

// * LCD R/W pin to ground  

// * 10K resistor:  

// * ends to +5V and ground  

// * wiper to LCD VO pin (pin 3)  

//SoftwareSerial mySerial(9, 10); // RX, TX  

//String inputString = "";  

const int buttonPin = 10;     //the number of the jiangyu input pin  

int buttonState = 0;         // variable for reading the jiangyu status  

int Rain = 1;  

int BH1750address = 0x23;//BH1750 I2C地址  

byte buff[2];  

float BH = 0;  

const int analogInPin = A0;  // Analog input pin that the potentiometer is attached to//*//Freqinput pin D2  

int pin = 8;//DSM501A input D8  

float wuchaxiuzheng = 0;  

unsigned long duration;  

unsigned long starttime;  

unsigned long endtime;  

unsigned long sampletime_ms = 30000;  

unsigned long lowpulseoccupancy = 0;  

float ratio = 0;  

float concentration = 0;  

float tempconcentration=0;  

int sensorValue = 0;        // value read from the NTC  

int TEMPRATURE=0;  

int i=0;  

float R_Data=0;  

float U_data [111]={4.67,4.65,4.64,4.62,4.60,4.57,4.55,4.53,4.51,4.48,4.46,4.43,4.40,4.38,4.35,4.32,4.28,4.25,4.22,4.19,4.15,4.11,4.08,4.04,4.00,3.96,3.92,3.88,3.83,3.79,3.75,3.70,3.65,3.61,3.56,3.51,3.47,3.42,3.37,3.32,3.27,3.22,3.17,3.11,3.06,3.01,2.96,2.91,2.86,2.81,2.75,2.70,2.65,2.60,2.54,2.50,2.44,2.39,2.34,2.29,2.24,2.20,2.15,2.10,2.06,2.01,1.96,1.92,1.87,1.83,1.78,1.74,1.70,1.66,1.62,1.58,1.54,1.50,1.47,1.43,1.39,1.36,1.32,1.29,1.25,1.22,1.19,1.15,1.12,1.09,1.06,1.04,1.01,0.98,0.96,0.93,0.91,0.88,0.86,0.84,0.81,0.79,0.77,0.75,0.73,0.713,0.69,0.67,0.66,0.64,0.62};//温度对应NTC电表格  

int divider[6] = {0, 1, 8, 64, 256, 1024};//read RH use interrupt get F  

int prescaler = 5;  

double count = 0;  

double middle = 0;  

char x = 0;  

int Fout=0;  

int RH=0;  

byte du[8]={  

B00111,  

B00101,  

B00111,  

B00000,  

B00000,  

B00000,  

B00000,  

};//define 1602 char   

ISR(TIMER1_OVF_vect)  

{  

    if (prescaler < 4)  

    {  

        prescaler++;  

    }  

}  

void interrupt()  

{  

    if (!x)  

    {  

        count = TCNT1;  

        TCNT1 = 0x000;  

        TCCR1B = prescaler;  

        attachInterrupt(0, interrupt, FALLING);  

    }  

    else  

    {  

        middle = TCNT1;  

        attachInterrupt(0, interrupt, RISING);  

    }  

    x = ~x;  

}  

void setup()  

{  

Wire.begin();  

  Serial.begin(9600);  

//  mySerial.begin(9600);  

//  inputString.reserve(200);  

//  MsTimer2::set(2000, timer); //定时器设置,每2秒触发一次timer函数操作  

//  MsTimer2::start();  

  //  pinMode(buttonPin, INPUT);    

  analogReference(DEFAULT);//INTERNAL  

    lcd.createChar(1,du);  

    lcd.begin(16, 2);    

    lcd.clear();  

//    lcd.setCursor(0, 0);  

//    lcd.print("PM2.5=");  

//    lcd.setCursor(0, 1);  

//    lcd.print("T=     ");  

//    //lcd.write(1);  

//    lcd.print("   RH=  %");  

//    Serial.begin(9600);  

    pinMode(buttonPin, INPUT);  

    pinMode(8,INPUT);  

    TIMSK1 = 0x01;  

    TCCR1A = 0x00;  

    attachInterrupt(0, interrupt, RISING);  

    starttime = millis();   

}  

void loop()  

{  

  duration = pulseIn(pin, LOW);  

  lowpulseoccupancy += duration;  

  endtime = millis();  

  if ((endtime-starttime) > sampletime_ms)  

  {  

    ratio = (lowpulseoccupancy-endtime+starttime + sampletime_ms)/(sampletime_ms*10.0);  // Integer percentage 0=>100  

    concentration = 1.1*pow(ratio,3)-3.8*pow(ratio,2)+520*ratio+0.62; // using spec sheet curve  

    //Serial.print(lowpulseoccupancy);  

    // Serial.print(",");  

    //Serial.print(ratio);  

//    Serial.print("DSM501A:");  

//    Serial.println(concentration);  

//    Serial.print(";");  

//Serial.println(endtime-starttime);  

wuchaxiuzheng = (endtime-starttime-30000)/30000.0;  

//Serial.println(wuchaxiuzheng);  

concentration = (1.00-wuchaxiuzheng)*concentration;  

//Serial.println(concentration);  

    lcd.setCursor(6, 0);  

    lcd.print(concentration);  

    lcd.print("pcs/0.01cf");  

//    lowpulseoccupancy = 0;  

//    starttime = millis();  

  }  

  sensorValue = analogRead(analogInPin);    // read the analog in value:   

  delay(10);    

  R_Data=sensorValue*5/1024.0;  

  //Serial.print("R_Data = " );                         

  //Serial.print(R_Data);     

  for(i=0;i<111;i++){  

     if(R_Data>4.67)  

     {  

       TEMPRATURE =-30;//对应-30℃  

      }  

     else if(R_Data<0.62)  

     {  

      TEMPRATURE=80; //对应80℃        

      }  

     else if(R_Data<U_data[i]&&R_Data>U_data[i+1])  

     {  

      TEMPRATURE=int(i-30-3);   

      }  

}  

//     Serial.print("T:" );  

//     Serial.print(TEMPRATURE);  

//     Serial.print(";" );  

     delay(10);  

    lcd.setCursor(0, 0);  

    lcd.print("PM2.5=");  

    lcd.setCursor(0, 1);  

    lcd.print("T=     ");  

    //lcd.write(1);  

    lcd.print("   RH=  %");  

//     lcd.setCursor(0, 1);  

//     lcd.print("T=     ");  

//    //lcd.write(1);  

//    lcd.print("   RH=  %");  

     lcd.setCursor(2, 1);  

     lcd.print(TEMPRATURE);  

     lcd.write(1);  

    lcd.print("C");  

     Fout=(16000000.0 / divider[prescaler] / count);    

     //Serial.print("Vsensor=" );                         

     //Serial.print(sensorValue);        

     //Serial.print(", " );   

     //Serial.print("Freq=");  

     //Serial.print(Fout);  

//    Serial.print("   ");  

//    Serial.print(int(divider));  

//    Serial.print("   ");  

//    Serial.print(prescaler);  

//    Serial.print("   ");  

//    Serial.println(count);  

if (Fout<8115)  

{  

RH=100;  

//      Serial.print("RH:100");  

//      Serial.println(";");  

      lcd.setCursor(13, 1);  

      lcd.print("H.");  

}  

else if(Fout>9595)  

{  

RH=0;  

  //   Serial.print("RH:0");  

//   Serial.println(";");  

   lcd.setCursor(13, 1);  

   lcd.print("L.");  

}  

else  

{  

RH=(9595-Fout)/14.8;  

// Serial.print("RH:");  

// Serial.print(RH);  

// Serial.println(";");  

lcd.setCursor(13, 1);  

lcd.print(RH);  

}  

    if (prescaler > 1)  

    {  

        prescaler--;  

        delay(200);  

    }  

//if(  flag )//  

//  {  

//    Serial.print( BH1750() );  

//    Serial.println("[lux]");  

//      

//    flag = 0;//归零，等着定时中断重新赋值  

//  }  

delay(2000);  

   if(tempconcentration!=concentration)  

   {  

    tempconcentration=concentration;  

    BH=BH1750();  

    // read the state of the jiangyu value:  

  buttonState = digitalRead(buttonPin);  

    // check if the jiangyu is low.  

  // if it is, the buttonState is LOW:  

  if (buttonState == LOW) {       

    Rain=0;  

    }   

  else {  

    Rain=1;  

    }  

//lewei ouput by computer tools    

//     Serial.print("D:");  

//     Serial.print(concentration);  

//     Serial.print(";");  

//     Serial.print("T:" );  

//     Serial.print(TEMPRATURE);  

//     Serial.print(";" );  

//     Serial.print("R:");  

//     Serial.print(RH);  

//     Serial.print(";" );  

//     Serial.print("B:" );  

//     Serial.print(BH);  

//     Serial.print(";" );  

//     Serial.print("W:");  

//     Serial.print(Rain);  

//     Serial.println(";");  

//lewei ouput by GPRS     

    lcd.setCursor(0, 1);  

    lcd.print("                ");  

    lcd.setCursor(0, 1);  

    lcd.print(BH);  

    lcd.print("LUX");  

    //delay(5000);   

    String tempstring="@uploading(01,D,";  

    String tempstring1=")";  

    Serial.print(tempstring);  

    Serial.print(int(concentration));  

    Serial.println(tempstring1);   

//    delay(12000); min transtime  

delay(30000);  

    String tempstring2="@uploading(01,T,";  

    String tempstring3=")";  

    Serial.print(tempstring2);  

    Serial.print(TEMPRATURE);  

    Serial.println(tempstring3);   

//    delay(12000);  

delay(30000);  

    String tempstring4="@uploading(01,R,";  

    String tempstring5=")";  

    Serial.print(tempstring4);  

    Serial.print(RH);  

    Serial.println(tempstring5);   

//    delay(15000);  

    delay(30000);  

    String tempstring6="@uploading(01,B,";  

    String tempstring7=")";  

    Serial.print(tempstring6);  

    Serial.print(int(BH));  

    Serial.println(tempstring7);   

//    delay(2000);  

delay(30000);  

    String tempstring8="@uploading(01,W,";  

    String tempstring9=")";  

    Serial.print(tempstring8);  

    Serial.print(Rain);  

    Serial.println(tempstring9);   

delay(30000);  

    lowpulseoccupancy = 0;  

    starttime = millis();  

    }  

}  

double BH1750() //BH1750设备操作  

{  

  int i=0;  

  double  val=0;  

  //开始I2C读写操作  

  Wire.beginTransmission(BH1750address);  

  Wire.write(0x10);//1lx reolution 120ms//发送命令  

  Wire.endTransmission();    

  delay(200);  

  //读取数据  

  Wire.beginTransmission(BH1750address);  

  Wire.requestFrom(BH1750address, 2);  

  while(Wire.available()) //  

  {  

    buff[i] = Wire.read();  // receive one byte  

    i++;  

  }  

  Wire.endTransmission();  

  if(2==i)  

  {  

   val=((buff[0]<<8)|buff[1])/1.2;  

  }  

  if(val<0) val=56134+val;  

  return val;  

}

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