OneNET麒麟座應用開發之十：空氣品質資料監測站項目總結

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大氣品質資料監測站用於測試空氣品質監測及資料擷取，實現野外或者室內空氣品質的檢測。

1、項目概述

本項目是一個定製項目，要求採集大氣的壓力、溫度、濕度、PM25、位置等資料並上傳到指定的後台伺服器。但有時候因為沒有條件或因為各種原因不能連網，則採用本地儲存的方式，本地儲存我們決定使用SD卡來實現。除此外，為了實現顯式需求，還需要配套一些東西來實現飲食的需求，如系統時鐘記錄，上傳連網方式的選擇等。

2、硬體設計

本項目涉及到的硬體並不複雜，我們對其中幾個實用比較多的電路做一個說明。首先說一下串口通訊電路，在本項目中雷射PM25感應器、氣體品質流量控制器、SD讀卡機等都是使用串口來實現通訊，所以我們採用如下的串口電路設計：

該方式即可支援RS232，也可實現RS485，當然簡單的TTL也沒問題，只需要根據自己的不同需求焊接不同的元器件就可實現。

接下來我們說一說PWM控制電路，其實用的是計時器來實現，由於點擊需要12V-24V的電源，所以我們外加一部分電路來實現電機的驅動，而PWM訊號則有MCU產生，並能夠通過電路提升電壓。

 

最後我們說一下連網部分，連網有多種方式，有線串連、wifi串連都支援，首先說一說wifi，我們使用了ESP8266來實現這一需求，之所以選擇ESP8266是因為軟硬體實現都比較簡單，而且我們對通訊的要求並不十分高，因為10m秒鐘記錄一個資料就好了，所以成本就是主要理由了。

 

至於有線我們使用W5500來實現，在以前的文章中已經多次說明過，這一次就不再重複了。

3、軟體設計

接下來我們說一說軟體的設計，軟體的設計較硬體要繁雜的多，我們選取其中一部分前面沒有說明過的做一些說明。首先我們說一下PWM控制，每台採集站有2路進氣，所以我們需要控制兩個氣泵，以及2路的PWM，每路可以單獨控制，在實驗時我們使用50%的占空比。

void PWM_Configuration(void){  //計算初始化的頻率和占空比  TimerPeriod = PWMTimePeriod;//計算用於設定ARR寄存器的值使產生訊號的頻率為17.57 Khz  PWM1Pulse = (uint16_t) (((uint32_t) 5 * (TimerPeriod - 1)) / 10);//計算CCR1寄存器的值在通道1和1N產生50%占空比，用於TIM1  PWM2Pulse = (uint16_t) (((uint32_t) 5 * (TimerPeriod - 1)) / 10);//計算CCR1寄存器的值在通道1和1N產生50%占空比，用於TIM8  PWM_InitProcess(TIM1,TimerPeriod,PWM1Pulse);}

      其次我們說以說I2C控制，有好幾路感應器都使用的是I2C資料通訊來實現，我們在這裡我們只說兩個基本的I2C操作函數，一個是下發命令，一個是讀取資料。所有的操作都刻以通過調用這兩個函數來實現。

/*向I2C從站下髮指令，指令格式均為1個位元組*/void SendCommandToI2CSlave(I2C_TypeDef* I2Cx,uint8_t deviceAddress,uint8_t command){  uint16_t i2cTimeout=TimeoutPeriod;  /*產生I2C起始訊號*/  I2C_GenerateSTART(I2C2, ENABLE);  /*檢測 EV5 事件並清除標誌*/  while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT))  {    if ((i2cTimeout--) == 0) return ;  }  /*發送I2C從站的地址*/  I2C_Send7bitAddress(I2Cx,deviceAddress,I2C_Direction_Transmitter);  i2cTimeout=TimeoutPeriod;  /*檢測 EV6 事件並清除標誌*/  while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED))  {    if ((i2cTimeout--) == 0) return ;  }  /*下發操作命令*/  I2C_SendData(I2Cx, command);  i2cTimeout=TimeoutPeriod;  /*檢測 EV8 事件並清除標誌*/  while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED))  {    if ((i2cTimeout--) == 0) return ;  }  /* 產生I2C停止訊號 */  I2C_GenerateSTOP(I2Cx, ENABLE);} /*從I2C從站讀取多個位元組資料的值*/void GetBytesFromI2CSlave(I2C_TypeDef* I2Cx,uint8_t deviceAddress,uint8_t *pData,uint16_t bytesNum){  uint16_t i2cTimeout=TimeoutPeriod;  /*如果I2C匯流排忙，則等待一段時間*/  while (I2C_GetFlagStatus(I2Cx, I2C_FLAG_BUSY))  {    if ((i2cTimeout--) == 0) return ;  }  /* 產生 I2C 起始訊號 */  I2C_GenerateSTART(I2Cx, ENABLE);  /*檢測 EV5 事件並清除標誌*/  while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT))  {    if ((i2cTimeout--) == 0) return ;  }  /*發送I2C從站的地址*/  I2C_Send7bitAddress(I2Cx,deviceAddress+1,I2C_Direction_Receiver);  i2cTimeout=TimeoutPeriod;  /*檢測 EV6 事件並清除標誌*/  while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED))  {    if ((i2cTimeout--) == 0) return ;  }  while(bytesNum)  {    if(bytesNum==1)    {      I2C_AcknowledgeConfig(I2Cx, DISABLE);//關閉應答      I2C_GenerateSTOP(I2Cx, ENABLE);//停止訊號    }    i2cTimeout=TimeoutPeriod;    /*檢測 EV7 事件並清除標誌*/    while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED))    {      if ((i2cTimeout--) == 0) return ;    }    /*通過 I2C，從裝置中讀取一個位元組的資料 */    *pData=I2C_ReceiveData(I2Cx);    pData++;    bytesNum--;  }  /*使能應答，方便下一次 I2C 傳輸*/  I2C_AcknowledgeConfig(I2Cx, ENABLE);}

接下來我們看看將資料存放區到本地SD卡的操作過程，資料保留2位小數，並且採用4舍5入處理。

//將資料寫入到SD卡void WriteDataToSDCard(void){  //將資料寫入SD卡  saveData[0]=((int16_t)(tempProcessValue*100+0.5))/100.0;//溫度測量值  saveData[1]=((int16_t)(presProcessValue*100+0.5))/100.0;//壓力測量值  saveData[2]=((int16_t)(flowProcessValue1*100+0.5))/100.0;//流量計1的標況流量  saveData[3]=flowTatolVolume1;//流量計1的工況累計流量  saveData[4]=flowStdTatolVolume1;//流量計1的標況累計流量  saveData[5]=((int16_t)(flowProcessValue2*100+0.5))/100.0;//流量計2的標況流量  saveData[6]=flowTatolVolume2;//流量計2的工況累計流量  saveData[7]=flowStdTatolVolume2;//流量計2的標況累計流量       saveDate[0]=systemYear;  saveDate[1]=systemMonth;  saveDate[2]=systemDate;  saveDate[3]=systemHour;  saveDate[4]=systemMinute;  saveDate[5]=systemSecond;      SDCardFileOperation();}

4、結果展示

我們在OneNET上建立了一個產品，6台裝置，以及4個應用，來驗證方案的效果，在測試過程中我們使用了Wifi方式來進行此次測試，因為這也是我們正是產品主要使用的連網方式。我們看一看資料上傳的趨勢圖：

 

接下來我們看看顯示位置及溫濕度的應用：

 

我們再來看看顯示大氣壓、溫度和濕度的：

 

我們再來看看氣體流量及柱狀圖顯示：

 

至此，我們的測試專案完成，再次感謝電子發燒友和中國移動OneNET給我們帶來的完美體驗。

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