基于FireBeetle 2 ESP32-C5的家庭环境检测系统

基于FireBeetle 2 ESP32-C5的家庭环境检测系统
前言：

此次有幸参加DFRobot 推出了全新开发板 FireBeetle 2 ESP32-C5测评，在测试前期的申请本来是计划做一个桌面语音助手，但由于api接口到期，就制作了环境检测的系统。

一、设计思路硬件准备：

1、FireBeetle 2 ESP32-C5作为主控制器，

2、传感器模块使用DHT11，

3、0.96oled屏幕。

软件准备：

Arduino ide，

库环境搭建：1、开发板对应库环境：

①安装arduino0-ide

②环境配置：

参考教程：https://wiki.dfrobot.com.cn/Add_ESP32_board_to_Arduino_IDE

注意事项：测试的板卡的esp环境必须为 3.3.0-alpha1-cn，其他版本导致烧录不成功，之前使用其他版本出现开发板不断重启的问题。

安装完成如下图所示：

在工具页面将参数修改如下：

在开发板选择界面选择对应的开发板与端口即可。

2、其他模块库

云平台库：Arduino ThingsCloud ESP32/ESP8266 SDK

DHT11依赖库：DHT_sensor_library

oled依赖库：SSD1306Wire

二、硬件介绍：1、FireBeetle 2 ESP32-C5 IO套装包

①：核心板及引脚分配图：

②：拓展版

2、0.96OLED屏幕

四线iicoled屏幕即可

3、DHT11：

温湿度传感器

三、软件云平台介绍：

ThingsCloud云平台

前期准备：

1、注册云平台账号2、创建项目

创建完成后

3、创建设备：

点击右上角创建设备，创建成功后点击设备进入。

在设备的连接界面中油连接所需要的AccessToken和ProjectKey。

至此前期云平台准备完毕。

四、项目软件代码部分

在之前的硬件介绍中已经安装好相应的aruino库。

1、调用库#include <ThingsCloudWiFiManager.h>
#include <ThingsCloudMQTT.h>
#include "DHT.h"
#include <Wire.h>
#include "SSD1306Wire.h" //导入0.96寸屏幕显示库2、初始化及声明/ 使用Wire库初始化OLED显示器
SSD1306Wire display(0x3c, 9, 10);   // 三个参数分别是 器件地址, SDA引脚, SCL引脚
​
//======================================================
// 设置 ssid / password，连接到你的 WiFi AP
const char *ssid = "xxxxxxxxxxxxx";
const char *password = "xxxxxxxxxxxxxxxxxxx";
// 在 ThingsCloud 控制台的设备详情页中，复制以下设备连接信息
// https://console.thingscloud.xyz
#define THINGSCLOUD_MQTT_HOST "sh-1-mqtt.iot-api.com"
#define THINGSCLOUD_DEVICE_ACCESS_TOKEN "xxxxxxxxxxxxxxx"
#define THINGSCLOUD_PROJECT_KEY "xxxxxxxxxxxxxxxxxx"
//======================================================
​
ThingsCloudMQTT client(
  THINGSCLOUD_MQTT_HOST,
  THINGSCLOUD_DEVICE_ACCESS_TOKEN,
  THINGSCLOUD_PROJECT_KEY);
​
// 上报数据的间隔时间计时器
unsigned long timer1 = millis();
// 设置定时上报数据的时间间隔，单位是 ms。免费版项目请务必大于30秒，否则设备可能会被限连。
const int report_interval = 1000 * 60 * 5;
​
// 设置DHT11的数据引脚
#define DHTPIN 2
// 设置使用的DHT类型，这里我们使用了DHT11
#define DHTTYPE DHT11   // DHT 11
​
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);3、显示函数声明void displayText(const char* text, uint8_t x, uint8_t y) {
  // 直接在指定位置绘制文本，不清屏
  display.drawString(x, y, text);
  display.display(); // 显示内容
}4、setup代码void setup()
{
  //初始化屏幕
  display.init();
  //设置对比度
  display.setContrast(255);
​
  display.flipScreenVertically(); // 垂直翻转屏幕
​
  Serial.begin(115200);
​
  // 允许 SDK 的日志输出
  client.enableDebuggingMessages();
​
  // 连接 WiFi AP
  client.setWifiCredentials(ssid, password);
​
  dht.begin();
}
​
// 读取并发布传感器数据到 ThingsCloud
void pubSensors()
{
  float h = dht.readHumidity();
  float t = dht.readTemperature();
​
  // 检查是否读取到传感器数据
  if (isnan(h) || isnan(t)) {
    Serial.println(F("Failed to read from DHT sensor!"));
    return;
  }
​
  // 串口打印数据日志
  Serial.print(F("Humidity: "));
  Serial.print(h);
  Serial.print(F("%  Temperature: "));
  Serial.print(t);
  Serial.println();
​
  // 生成属性 JSON
  DynamicJsonDocument obj(512);
  obj["temperature"] = t;
  obj["humidity"] = h;
  char attributes[512];
  serializeJson(obj, attributes);
  // 调用属性上报方法
  client.reportAttributes(attributes);
  
  
  display.clear(); // 清屏
  // 显示温湿度信息到OLED屏幕
​
  displayText("Temperature and humidity collection", 0, 0); // 显示湿度信息在第二行
  char buffer[32];
  snprintf(buffer, sizeof(buffer), "Temp: %.1fC", t);
  displayText(buffer, 0, 20); // 显示温度信息在第一行
  snprintf(buffer, sizeof(buffer), "Hum: %.1f%%%", h);
  displayText(buffer, 0, 40); // 显示湿度信息在第二行
}
​
// 必须实现这个回调函数，当 MQTT 连接成功后执行该函数。
void onMQTTConnect()
{
  // 延迟 5 秒上报首次传感器数据
  client.executeDelayed(1000 * 5, []() {
    pubSensors();
  });
}5、循环函数​
void loop()
{
  client.loop();
​
  // 按间隔时间上报传感器数据
  if (millis() - timer1 > report_interval)
  {
    timer1 = millis();
    pubSensors();
  }
}五、运行效果：1、串口调试结果

2、云平台后台界面温度历史数据

湿度历史数据

3、云平台看板

而且平台还支持看板定制功能，可以将你需要的数据添加看板，展示效果如下：

4、手机界面

注：

对于上述的手机界面与网页端后台看板可以自行设计格式。

5、0.97OLED屏幕显示

        oled显示格式可以在代码中进行调整，此处只是进行基本显示。之后可以通过LVGL进行优化也可以改用U8G2库。

六、后期改进方向改进方向一：

在平台中还可以添加其他传感器数据如水位、光照、二氧化碳含量等。

改进方向二：

可以添加更多模块的同时，做一个硬件的报警与交互，例如增加温度过高开启降温风扇，湿度过低开启加湿，并在温湿度、二氧化碳等超限进行声光报警，添加物理按键进行报警功能的开关。

改进方向三：

在云台有提供告警功能：

可以添加电话、邮件、短信等告警功能，但此功能是付费项目（懂得都懂）。

最后的话：

在这次项目制作中我感触最深的是开发板的发热量：因为手边没有测温计所以按照手指温度来说，它的温度是低于手指温度，且设备从9.20的18：00运行到目前（9.26的17：30），整整六天。相比较我之前使用的ESP32-S3和STM32(外接esp8266)的温度真的很低。温度低同时也代表在扇热强和功耗低，适合作为家庭识别长期使用。仅菜鸟一家之言，不喜勿喷。

项目参考文献：

DF官方开发板文档：

wiki.dfrobot.com.cn/SKU_DFR1236_Firebeetle_2_ESP32_C5_Development_Board_IO_Expansion_Kit

ThingsCloud云平台使用文档：

Connect Device | ThingsCloud 使用文档