概述：
主流的公有云IOT平台对于积极学习物联网技术中小学生来说难度过大，使用不便，得益于DFrobot推出的EasyIO平台T和OBLOQ串口转WiFi模块，让这一切变得简单且可行。本文将介绍一个基于该平台及硬件开发的简单居室监测系统案例。
实现功能：
- Arduino MCU将本地温度、湿度、土壤湿度、光线强度数据发布至云端，APP订阅相应Topic，获取并显示数据，同时OLED屏进行数据的本地显示。
- APP发布开关水泵指令、开关LED指令以及LED RGB数值到云端，Arduino MCU订阅相应Topic并做出水泵供水与停水、LED亮起与熄灭、LED RGB颜色设置的响应。
- APP调用百度AI开放平台的语音合成、语音识别API，实现通过讲话来操作APP。
- 利用python将从云端下载的数据进行可视化处理，绘制成图表。
材料准备：
Arduino mega 2560开发版、DFrobot OBLOQ模块、1.3寸128X64OLED显示屏、BME280传感器、土壤湿度传感器、光线强度传感器、WS2812全彩LED、5v水泵、Android手机、面包板、杜邦线若干、
接线图：
Arduino代码：
#include "Obloq.h"//obloq库
#include <Adafruit_NeoPixel.h>//WS2812库
#include <Adafruit_BME280.h>//BME280库
#include <U8x8lib.h>//128x64OLED库
//引脚定义
#define soil_pin A0
#define light_pin A1
#define LED_pin 49
#define pump_pin 45
#define LED_num 7//LED灯数量定义
#define ON 1
#define OFF 0
//水泵打开或关闭语句定义
#define pump_ON digitalWrite(pump_pin,HIGH)
#define pump_OFF digitalWrite(pump_pin,LOW)
//WiFi名称、密码、连接云端的账户、密码定义
const String wifiSsid="******";
const String WifiPwd=“*********";
const String iotId="mfdkjryzMR";
const String iotPwd="mwfhGksez";
Obloq olq(&Serial3,wifiSsid,WifiPwd,iotId,iotPwd);//实例化obloq对象
Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(LED_num, LED_pin, NEO_GRB + NEO_KHZ800);//实例化LED对象
Adafruit_BME280 bme;//实例化BME对象
U8X8_SH1106_128X64_NONAME_HW_I2C u8x8(U8X8_PIN_NONE);//实例化OLED对象
//MQTT Topic定义
const String temp_topic = "kahC7CWGR";
const String humi_topic="5zbC7CWGR";
const String soil_topic="9iuq7CZMR";
const String light_topic="7A4enjZGR";
const String pump_topic="VN-kO6WGR";
const String LED_topic="yzupt6ZMg";
const String RGB_topic="5KrtpeWGg";
//数据变量定义
int R_val=0;
int G_val=0;
int B_val=0;
int light_val=0;
int soil_val=0;
int LED_switch=OFF;
double temp_val=0;
double humi_val=0;
//记录上电时间的变量
unsigned long cur_time=0;
//定义处理云端下发消息的回调函数
void msgHandle(const String& topic,const String& message){
if(pump_topic==topic){
if(message=="1")
pump_ON;
else if(message=="0")
pump_OFF;
Serial.print("pump: ");//将消息发送到串口，便于监控运行状态
Serial.println(message);
}
if(LED_topic==topic){
if(message=="1")
LED_switch=ON;
else if(message=="0")
LED_switch=OFF;
Serial.print("LED: ");
Serial.println(message);
}
if(RGB_topic==topic){
String str=message;
getRGB(str);
Serial.print(R_val);
Serial.print(G_val);
Serial.println(B_val);
Serial.print("RGB: ");
Serial.println(message);
}
}
//定义本地传感器数据发送到云端的函数
void publishMessage(){
olq.publish(temp_topic,String(temp_val));
olq.publish(humi_topic,String(humi_val));
olq.publish(soil_topic,String(soil_val));
olq.publish(light_topic,String(light_val));
}
void setup() {
//串口初始化
Serial3.begin(9600);
Serial.begin(115200);
//调用初始化函数
Init();
}
void loop() {
//obloq执行函数
olq.update();
if(LED_switch==ON)//开灯
colorWipe(strip.Color(R_val, G_val, B_val), 50);
else//关灯
colorWipe(strip.Color(0,0,0), 50);
//读取传感器数据
light_val=analogRead(light_pin);
soil_val=analogRead(soil_pin);
temp_val=bme.readTemperature();
humi_val=bme.readHumidity();
//到达时间间隔则发送数据到云端
if(millis()-cur_time>60000){
cur_time=millis();
publishMessage();
}
//调用128x64显示屏数据显示函数
draw();
}
//初始化函数定义
void Init(){
//水泵初始化
pinMode(pump_pin,OUTPUT);
pump_OFF;
//LED初始化
strip.begin();
strip.show();
//OLED显示屏初始化
u8x8.begin();
u8x8.setPowerSave(0);
//BME280初始化
if (!bme.begin(0x76)) {
Serial.println("Could not find a valid BME280 sensor, check wiring!");
while (1);
}
else
Serial.println("BME280 PASS!");
//注册回调函数
olq.setMsgHandle(msgHandle);
//订阅相应的Topic
olq.subscribe(pump_topic);
olq.subscribe(LED_topic);
olq.subscribe(RGB_topic);
}
//定义LED显示相应颜色灯光的函数
void colorWipe(uint32_t c, uint8_t wait) {
for(uint16_t i=0; i<strip.numPixels(); i++) {
strip.setPixelColor(i, c);
strip.show();
delay(wait);
}
}
//定义解析RGB字符串的函数
void getRGB(String str){
int pos0,pos1,pos2,pos3;
for(int i=0;i<str.length();i++){
if(str[i]=='!')
pos0=i;
if(str[i]=='@')
pos1=i;
if(str[i]=='*')
pos2=i;
if(str[i]=='$')
pos3=i;
}
R_val=getInt(str.substring(pos0+1,pos1));
G_val=getInt(str.substring(pos1+1,pos2));
B_val=getInt(str.substring(pos2+1,pos3));
}
//定义字符串转整型的函数
int getInt(String str){
int num=0;
for(int i=0;i<str.length();i++){
num*=10;
num+=str[i]-'0';
}
return num;
}
//定义OLED显示屏显示数据的函数
void draw(){
//显示温度
char temp_value[6];
dtostrf(temp_val, 2, 2, temp_value);
u8x8.setFont(u8x8_font_chroma48medium8_r);
u8x8.drawString(1,1,"Temperature:");
u8x8.setFont(u8x8_font_px437wyse700b_2x2_r);
u8x8.drawString(3,4,temp_value);
delay(100);
u8x8.clear();//擦除显示的信息
//显示湿度
char humi_value[6];
dtostrf(humi_val, 2, 2, humi_value);
u8x8.setFont(u8x8_font_chroma48medium8_r);
u8x8.drawString(1,1,"Humidity:");
u8x8.setFont(u8x8_font_px437wyse700b_2x2_r);
u8x8.drawString(3,4, humi_value);
delay(100);
u8x8.clear();
//显示土壤湿度
char soil_value[6];
dtostrf(soil_val, 4, 0, soil_value);
u8x8.setFont(u8x8_font_chroma48medium8_r);
u8x8.drawString(1,1,"SoilHumidity:");
u8x8.setFont(u8x8_font_px437wyse700b_2x2_r);
u8x8.drawString(3,4,soil_value);
delay(100);
u8x8.clear();
//显示光线强度
char light_value[6];
dtostrf(light_val, 4, 0, light_value);
u8x8.setFont(u8x8_font_chroma48medium8_r);
u8x8.drawString(1,1,"LightValue:");
u8x8.setFont(u8x8_font_px437wyse700b_2x2_r);
u8x8.drawString(3,4,light_value);
delay(100);
u8x8.clear();
}
云端：
APP GUI设计：
APP Inventor 代码块：
Python代码：
import matplotlib.pyplot as plt
import pandas as pd
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
plt.rcParams['font.family']='sans-serif'
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
data = pd.read_csv('C:\\Users\\Desktop\\humi.csv')
xdata = []
ydata = []
xdata = data.ix[:,'time'] #将csv中列名为“列名1”的列存入xdata数组中
ydata = data.ix[:,'Humidity'] #将csv中列名为“列名2”的列存入ydata数组中
plt.plot(xdata,ydata,'r<--')
plt.title(u"湿度随时间变化图",size=20) #设置表名为“表名”
plt.legend(loc="best",fontsize="10",edgecolor='blue',title='图例：')
plt.xlabel(u'时间',size=15) #设置x轴名为“x轴名”
plt.ylabel(u'湿度数值',size=15) #设置y轴名为“y轴名”
plt.show()
数据可视化图表：
以湿度为例：
结束语：
EasyIOT确实比较easy ，非常适合中小学教学使用。需要注意的一个问题是OBLOQ模块的全双工通信能力不是很强，如果MCU发送的数据过快，那么MCU就收不到云端下发的指令，所以要注意延长MCU发布数据的间隔时间。
