4G气象站的设计与实现

ShineBlink 是一款零门槛、零开发环境、低代码的万能物联网智能硬件开发板

机智云 为开发者提供傻瓜式硬件上云、接App/小程序的能力

结合 ShineBlink 和 机智云 开发者即使不懂嵌入式物联网开发、云和App开发，也能很快实现一款包含硬件、云和App的物联网智能硬件。

一、本章实现功能介绍

Shinelink开发板通过采集PM2.5传感器、紫外线传感器、风速传感器、雨滴感应传感器、SHT温湿度传感器、气压传感器采集数据，数据通过ML302（4G通信模块）将数据上传至机智云，之后我们就可以在远程通过手机App或者Web网页端来访问这个气象站测量的所有传感器数据。

下图是接线实物图和App监测页面：

二、硬件端接线图

注意：上面的电路传感器比较多，要求给 ShineBlink 开发板提供5V的电源带载能力至少大于1A。

三、材料清单

四、硬件端完整源代码

--定义函数：将传感器输出电压(单位：mv)转换成紫外线指数indexfunction GetUvIndex(v)  if v < 50.0 then    index = 0  elseif v < 227.0 then    index = 1;  elseif v < 318.0 then    index = 2;  elseif v < 408.0 then    index = 3;  elseif v < 503.0 then    index = 4;  elseif v < 606.0 then    index = 5;  elseif v < 696.0 then    index = 6;  elseif v < 795.0 then    index = 7;  elseif v < 881.0 then    index = 8;  elseif v < 976.0 then    index = 9;  elseif v < 1079.0 then    index = 10;  else    index = 11  end  return indexend--使能USB print输出打印LIB_UsbConfig("CDC")--机智云平台为每个产品类别分配的唯一PK和PS，一定要改成您自己的PK和PSPK = "7ebaec64beaf4e389a2957f38711fcda"PS = "b4a4ef17dbf74463b0f1b3c525a8b8de"--初始化4G模块LIB_Giz4GConfig(PK,PS,1000,120,"UART0","D5","HIGH","D6","HIGH")--配置A0-A3这四个电压采集通道同时开始工作，当每个通道采集满50个点时缓存满，每个点的采集时间间隔为10msLIB_ADConfig(50,10000)--设置PM2.5传感器占用TX1和RX1引脚LIB_ZPH04Config("UART1")--设置sht3x传感器占用SCL0和SDA0引脚，并启动传感器以每秒出10个数据的频率工作，repeatability="HIGH"时精度最高LIB_Sht3xConfig("IIC0","10","HIGH")--设置BMP280气压计传感器占用SCL1和SDA1引脚，并启动传感器以每秒输出26.32组数据的频率工作LIB_BMP280Config("IIC1")--开始大循环while(GC(1) == true)do  LIB_DelayMs(50)  --查询是否读到温湿度数据产生  sht3x_flag,sht3x_temp,sht3x_humi = LIB_Sht3xGetResult()  if sht3x_flag == 1 then    --打印读到的温湿度值，保留2位小数    print(string.format("temp: %.2f
humi: %.2f", sht3x_temp, sht3x_humi))    --向机智云服务器发送(温湿度)短整数型数值(舍去小数部分)    LIB_SendToGizCloud("Rs1", math.floor(sht3x_temp))    LIB_SendToGizCloud("Rs2", math.floor(sht3x_humi))  end  --查询气压传感器是否出数  flag, temprature, pressure = LIB_BMP280GetResult()  if flag == 1 then --如果传感器此时有数据    --温度值保留两位小数，气压值去掉小数部分    print(string.format("temprature: %.2f pressure: %.0f Pa", temprature, pressure))    --向机智云服务器发送长整数型气压数值，单位：Pa    LIB_SendToGizCloud("RL7", math.floor(pressure))  end  --查询是否读到传感器PM2.5值  flag, pm25_val = LIB_ZPH04GetPM25()  if flag == 1 then    --打印读到的PM2.5值，保留1位小数，单位:ug/m^3    print(string.format("PM2.5:%.1f", pm25_val))    --向机智云服务器发送(PM2.5)浮点型小数值(范围应是-1000.0~5000.0)    LIB_SendToGizCloud("Rf1", pm25_val)  end  --查询是否读到A0端口的电压采集值（风速）  A0_full_flag, A0_tab = LIB_ADCheckBufFull("A0")  --每当A0通道的缓存满以后，计算缓存内的50个元素的平均值，并换算成电压值  --由LIB_ADConfig(50,10000)可以算出，此处大概是50X10000us=0.5秒执行一次  if A0_full_flag == 1 then    SUM = 0    for i = 1, #A0_tab do --此处#A0_tab的值是50，表示A0_tab表内的元素个数      SUM = SUM + A0_tab[i]    end    AVER = SUM / #A0_tab --计算平均采样值    --将A0通道的AD值转换成实际电压打印出来    out_voltage = AVER*3.6/4096.0    --打印出传感器输出的电压值，保留小数点后两位，单位V    print(string.format("wind voltage=%.2fV
", out_voltage))    --向机智云服务器发送(风速)浮点型小数值(范围应是-1000.0~5000.0)    LIB_SendToGizCloud("Rf2", out_voltage)  end  --查询是否读到A1端口的电压采集值（紫外线）  A1_full_flag, A1_tab = LIB_ADCheckBufFull("A1")  --每当A1通道的缓存满以后，计算缓存内的50个元素的平均值，并换算成电压值  --由LIB_ADConfig(50,10000)可以算出，此处大概是50X10000us=0.5秒执行一次  if A1_full_flag == 1 then    SUM = 0    for i = 1, #A1_tab do --此处#A1_tab的值是50，表示A1_tab表内的元素个数      SUM = SUM + A1_tab[i]    end    AVER = SUM / #A1_tab --计算平均采样值    --将A0通道的AD值转换成实际电压打印出来    vol_mv = AVER*3600/4096.0    --打印出传感器输出的电压值，保留小数点后两位，单位mV    print(string.format("ultraviolet voltage=%.2fmV
", vol_mv))    uv_index = GetUvIndex(vol_mv)--将电压转换成紫外等级指数    --打印紫外线等级，0~11    print(string.format("ultraviolet level=%d
", uv_index))    --向机智云服务器发送紫外线等级，短整数型    LIB_SendToGizCloud("Rs3", uv_index)  end  --查询是否读到A2端口的电压采集值（雨滴感应）  A2_full_flag, A2_tab = LIB_ADCheckBufFull("A2")  --每当A2通道的缓存满以后，计算缓存内的50个元素的平均值，并换算成电压值  --由LIB_ADConfig(50,10000)可以算出，此处大概是50X10000us=0.5秒执行一次  if A2_full_flag == 1 then    SUM = 0    for i = 1, #A2_tab do --此处#A2_tab的值是50，表示A2_tab表内的元素个数      SUM = SUM + A2_tab[i]    end    AVER = SUM / #A2_tab --计算平均采样值    --将A0通道的AD值转换成实际电压打印出来    vol = AVER*3.6/4096.0    --打印雨滴传感器输出的电压值，保留小数点后两位，单位V    print(string.format("rain voltage=%.2fV
", vol))    --向机智云服务器发送(雨滴值)浮点型小数值(范围应是-100.00~500.00)    LIB_SendToGizCloud("Rf3", vol)  endend

五、机智云接入和App开发

无论使用哪种方法实现APP控制，都必须先定义数据点。

本例中我们使用了"Rf1","Rf2","Rf3","Rs1","Rs2","Rs3","RL7"这七个数据点分别作为PM2.5，风速，雨滴，温度，湿度，紫外线等级，大气压强这七个传感器值上传数据通道，记得在机智云平台修改相应的数据点的名称。

方法一：使用机智云测试APP

先在机智云开发者中心定义好数据点

随后下载机智云测试APP

使用机智云测试APP扫描4G模块二维码

即可实现APP控制设备了。

具体过程可参考：

http://www.shineblink.com/html/gizwits/9_3_4GJoin/4GJoin.html

方法二：使用赛博坦工具零代码定制版App

在机智云开发者中心定义好数据点后，

创建一个移动应用，定义相应的页面信息

再关联相应的智能产品，

即可实现定制版App访问设备。

开发好以后的页面如下：

具体过程可参考：

http://www.shineblink.com/html/gizwits/9_4_4GJoinSaiBoTan/4GJoinSaiBoTan.html

审核编辑：汤梓红