arduino +gprs 监测环境指标

laoliu1982

原文地址：http://www.geek-workshop.com/thread-3829-1-1.html

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.amobbs.com/thread-5523439-1-1.html。

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。

1. #include<string.h>
   
2. //#include <SoftwareSerial.h>
   
3. #include <Wire.h>
   
4. #include <math.h>
   
5. //#include <MsTimer2.h>
   
6. #include <LiquidCrystal.h>
   
7. LiquidCrystal lcd(12, 11, 4, 5, 6, 7);
   
8. //* LCD RS pin to digital pin 12
   
9. // * LCD Enable pin to digital pin 11
   
10. // * LCD D4 pin to digital pin 4
    
11. // * LCD D5 pin to digital pin 5
    
12. // * LCD D6 pin to digital pin 6
    
13. // * LCD D7 pin to digital pin 7
    
14. // * LCD R/W pin to ground
    
15. // * 10K resistor:
    
16. // * ends to +5V and ground
    
17. // * wiper to LCD VO pin (pin 3)
    
18. //SoftwareSerial mySerial(9, 10); // RX, TX
    
19. //String inputString = "";
    
20. const int buttonPin = 10;     //the number of the jiangyu input pin
    
21. int buttonState = 0;         // variable for reading the jiangyu status
    
22. int Rain = 1;
    
23. int BH1750address = 0x23;//BH1750 I2C地址
    
24. byte buff[2];
    
25. float BH = 0;
    
26. const int analogInPin = A0;  // Analog input pin that the potentiometer is attached to//*//Freqinput pin D2
    
27. int pin = 8;//DSM501A input D8
    
28. float wuchaxiuzheng = 0;
    
29. unsigned long duration;
    
30. unsigned long starttime;
    
31. unsigned long endtime;
    
32. unsigned long sampletime_ms = 30000;
    
33. unsigned long lowpulseoccupancy = 0;
    
34. float ratio = 0;
    
35. float concentration = 0;
    
36. float tempconcentration=0;
    
37. int sensorValue = 0;        // value read from the NTC
    
38. int TEMPRATURE=0;
    
39. int i=0;
    
40. float R_Data=0;
    
41. 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
    
42. int divider[6] = {0, 1, 8, 64, 256, 1024};//read RH use interrupt get F
    
43. int prescaler = 5;
    
44. double count = 0;
    
45. double middle = 0;
    
46. char x = 0;
    
47. int Fout=0;
    
48. int RH=0;
    
49. byte du[8]={
    
50. B00111,
    
51. B00101,
    
52. B00111,
    
53. B00000,
    
54. B00000,
    
55. B00000,
    
56. B00000,
    
57. };//define 1602 char
    
58. ISR(TIMER1_OVF_vect)
    
59. {
    
60.     if (prescaler < 4)
    
61.     {
    
62.         prescaler++;
    
63.     }
    
64. }
    
65. void interrupt()
    
66. {
    
67.     if (!x)
    
68.     {
    
69.         count = TCNT1;
    
70.         TCNT1 = 0x000;
    
71.         TCCR1B = prescaler;
    
72.         attachInterrupt(0, interrupt, FALLING);
    
73.     }
    
74.     else
    
75.     {
    
76.         middle = TCNT1;
    
77.         attachInterrupt(0, interrupt, RISING);
    
78.     }
    
79.     x = ~x;
    
80. }
    
81. void setup()
    
82. {
    
83. Wire.begin();
    
84.   Serial.begin(9600);
    
85. //  mySerial.begin(9600);
    
86. //  inputString.reserve(200);
    
87. //  MsTimer2::set(2000, timer); //定时器设置,每2秒触发一次timer函数操作
    
88. //  MsTimer2::start();
    
89.   //  pinMode(buttonPin, INPUT);  
    
90.   analogReference(DEFAULT);//INTERNAL
    
91.     lcd.createChar(1,du);
    
92.     lcd.begin(16, 2);  
    
93.     lcd.clear();
    
94. //    lcd.setCursor(0, 0);
    
95. //    lcd.print("PM2.5=");
    
96. //    lcd.setCursor(0, 1);
    
97. //    lcd.print("T=     ");
    
98. //    //lcd.write(1);
    
99. //    lcd.print("   RH=  %");
    
100. //    Serial.begin(9600);
     
101.     pinMode(buttonPin, INPUT);
     
102.     pinMode(8,INPUT);
     
103.     TIMSK1 = 0x01;
     
104.     TCCR1A = 0x00;
     
105.     attachInterrupt(0, interrupt, RISING);
     
106.     starttime = millis();
     
107. }
     
108. void loop()
     
109. {
     
110. 
     
111.   duration = pulseIn(pin, LOW);
     
112.   lowpulseoccupancy += duration;
     
113.   endtime = millis();
     
114.   if ((endtime-starttime) > sampletime_ms)
     
115.   {
     
116.     ratio = (lowpulseoccupancy-endtime+starttime + sampletime_ms)/(sampletime_ms*10.0);  // Integer percentage 0=>100
     
117.     concentration = 1.1*pow(ratio,3)-3.8*pow(ratio,2)+520*ratio+0.62; // using spec sheet curve
     
118.     //Serial.print(lowpulseoccupancy);
     
119.     // Serial.print(",");
     
120.     //Serial.print(ratio);
     
121. //    Serial.print("DSM501A:");
     
122. //    Serial.println(concentration);
     
123. //    Serial.print(";");
     
124. //Serial.println(endtime-starttime);
     
125. wuchaxiuzheng = (endtime-starttime-30000)/30000.0;
     
126. //Serial.println(wuchaxiuzheng);
     
127. concentration = (1.00-wuchaxiuzheng)*concentration;
     
128. //Serial.println(concentration);
     
129. 
     
130.     lcd.setCursor(6, 0);
     
131.     lcd.print(concentration);
     
132.     lcd.print("pcs/0.01cf");
     
133. //    lowpulseoccupancy = 0;
     
134. //    starttime = millis();
     
135.   }
     
136.   sensorValue = analogRead(analogInPin);    // read the analog in value:
     
137.   delay(10);  
     
138.   R_Data=sensorValue*5/1024.0;
     
139.   //Serial.print("R_Data = " );                       
     
140.   //Serial.print(R_Data);   
     
141.   for(i=0;i<111;i++){
     
142.      if(R_Data>4.67)
     
143.      {
     
144.        TEMPRATURE =-30;//对应-30℃
     
145.       }
     
146.      else if(R_Data<0.62)
     
147.      {
     
148.       TEMPRATURE=80; //对应80℃      
     
149.       }
     
150.      else if(R_Data<U_data[i]&&R_Data>U_data[i+1])
     
151.      {
     
152.       TEMPRATURE=int(i-30-3);
     
153.       }
     
154. }
     
155. //     Serial.print("T:" );
     
156. //     Serial.print(TEMPRATURE);
     
157. //     Serial.print(";" );
     
158.      delay(10);
     
159. 
     
160. 
     
161.     lcd.setCursor(0, 0);
     
162.     lcd.print("PM2.5=");
     
163.     lcd.setCursor(0, 1);
     
164.     lcd.print("T=     ");
     
165.     //lcd.write(1);
     
166.     lcd.print("   RH=  %");
     
167. //     lcd.setCursor(0, 1);
     
168. //     lcd.print("T=     ");
     
169. //    //lcd.write(1);
     
170. //    lcd.print("   RH=  %");
     
171.      lcd.setCursor(2, 1);
     
172.      lcd.print(TEMPRATURE);
     
173.      lcd.write(1);
     
174.     lcd.print("C");
     
175.      Fout=(16000000.0 / divider[prescaler] / count);  
     
176.      //Serial.print("Vsensor=" );                       
     
177.      //Serial.print(sensorValue);      
     
178.      //Serial.print(", " );
     
179.      //Serial.print("Freq=");
     
180.      //Serial.print(Fout);
     
181. //    Serial.print("   ");
     
182. //    Serial.print(int(divider));
     
183. //    Serial.print("   ");
     
184. //    Serial.print(prescaler);
     
185. //    Serial.print("   ");
     
186. //    Serial.println(count);
     
187. if (Fout<8115)
     
188. {
     
189. RH=100;
     
190. //      Serial.print("RH:100");
     
191. //      Serial.println(";");
     
192.       lcd.setCursor(13, 1);
     
193.       lcd.print("H.");
     
194. }
     
195. else if(Fout>9595)
     
196. {
     
197. RH=0;
     
198.   //   Serial.print("RH:0");
     
199. //   Serial.println(";");
     
200.    lcd.setCursor(13, 1);
     
201.    lcd.print("L.");
     
202. }
     
203. else
     
204. {
     
205. 
     
206. RH=(9595-Fout)/14.8;
     
207. // Serial.print("RH:");
     
208. // Serial.print(RH);
     
209. // Serial.println(";");
     
210. lcd.setCursor(13, 1);
     
211. lcd.print(RH);
     
212. }
     
213.     if (prescaler > 1)
     
214.     {
     
215.         prescaler--;
     
216.         delay(200);
     
217.     }
     
218. 
     
219. //if(  flag )//
     
220. //  {
     
221. //    Serial.print( BH1750() );
     
222. //    Serial.println("[lux]");
     
223. //   
     
224. //    flag = 0;//归零，等着定时中断重新赋值
     
225. //  }
     
226. delay(2000);
     
227. 
     
228.    if(tempconcentration!=concentration)
     
229.    {
     
230.     tempconcentration=concentration;
     
231.     BH=BH1750();
     
232.     // read the state of the jiangyu value:
     
233.   buttonState = digitalRead(buttonPin);
     
234.     // check if the jiangyu is low.
     
235.   // if it is, the buttonState is LOW:
     
236.   if (buttonState == LOW) {     
     
237.     Rain=0;
     
238.     }
     
239.   else {
     
240.     Rain=1;
     
241.     }
     
242. //lewei ouput by computer tools  
     
243. //     Serial.print("D:");
     
244. //     Serial.print(concentration);
     
245. //     Serial.print(";");
     
246. //     Serial.print("T:" );
     
247. //     Serial.print(TEMPRATURE);
     
248. //     Serial.print(";" );
     
249. //     Serial.print("R:");
     
250. //     Serial.print(RH);
     
251. //     Serial.print(";" );
     
252. //     Serial.print("B:" );
     
253. //     Serial.print(BH);
     
254. //     Serial.print(";" );
     
255. //     Serial.print("W:");
     
256. //     Serial.print(Rain);
     
257. //     Serial.println(";");
     
258. 
     
259. //lewei ouput by GPRS   
     
260. 
     
261.     lcd.setCursor(0, 1);
     
262.     lcd.print("                ");
     
263.     lcd.setCursor(0, 1);
     
264.     lcd.print(BH);
     
265.     lcd.print("LUX");
     
266.     //delay(5000);
     
267. 
     
268.     String tempstring="@uploading(01,D,";
     
269.     String tempstring1=")";
     
270.     Serial.print(tempstring);
     
271.     Serial.print(int(concentration));
     
272.     Serial.println(tempstring1);
     
273. //    delay(12000); min transtime
     
274. delay(30000);
     
275. 
     
276.     String tempstring2="@uploading(01,T,";
     
277.     String tempstring3=")";
     
278.     Serial.print(tempstring2);
     
279.     Serial.print(TEMPRATURE);
     
280.     Serial.println(tempstring3);
     
281. //    delay(12000);
     
282. delay(30000);
     
283. 
     
284.     String tempstring4="@uploading(01,R,";
     
285.     String tempstring5=")";
     
286.     Serial.print(tempstring4);
     
287.     Serial.print(RH);
     
288.     Serial.println(tempstring5);
     
289. //    delay(15000);
     
290.     delay(30000);
     
291. 
     
292.     String tempstring6="@uploading(01,B,";
     
293.     String tempstring7=")";
     
294.     Serial.print(tempstring6);
     
295.     Serial.print(int(BH));
     
296.     Serial.println(tempstring7);
     
297. //    delay(2000);
     
298. delay(30000);
     
299. 
     
300.     String tempstring8="@uploading(01,W,";
     
301.     String tempstring9=")";
     
302.     Serial.print(tempstring8);
     
303.     Serial.print(Rain);
     
304.     Serial.println(tempstring9);
     
305. delay(30000);
     
306. 
     
307.     lowpulseoccupancy = 0;
     
308.     starttime = millis();
     
309. 
     
310.     }
     
311. 
     
312. }
     
313. 
     
314. double BH1750() //BH1750设备操作
     
315. {
     
316.   int i=0;
     
317.   double  val=0;
     
318.   //开始I2C读写操作
     
319.   Wire.beginTransmission(BH1750address);
     
320.   Wire.write(0x10);//1lx reolution 120ms//发送命令
     
321.   Wire.endTransmission();  
     
322. 
     
323.   delay(200);
     
324.   //读取数据
     
325.   Wire.beginTransmission(BH1750address);
     
326.   Wire.requestFrom(BH1750address, 2);
     
327.   while(Wire.available()) //
     
328.   {
     
329.     buff[i] = Wire.read();  // receive one byte
     
330.     i++;
     
331.   }
     
332.   Wire.endTransmission();
     
333.   if(2==i)
     
334.   {
     
335.    val=((buff[0]<<8)|buff[1])/1.2;
     
336.   }
     
337.   if(val<0) val=56134+val;
     
338.   return val;
     
339. }

复制代码