基于Beetle ESP32 C6开发板和物联网的环境检测

物联网环境检测

拿到DFROBOT赠送的Esp32C6主控板之后，我就开始“快乐”地玩耍起来。看到前面快乐加了引号，你就知道我当时内心其实挺崩溃的，因为DF目前只提供Arduino的方案。幸亏乔楚老师为DFROBOT的ESP32 C6编译了MicroPython的固件，才能真正快乐地玩起来。

首先当然是为板子烧录固件，之前一起使用flash_download_tool_3.9.3版本的软件进行烧录，发现并不支持C6，果然从官网下载V3.9.5版本，支持烧录ESP32 C6，方法与C3、S3等ESP32家族的板子差不多，不再赘述。

一、项目概况

接下来，首先看一下本项目的基本概况，如下思维导图所示。本项目通过连接到ESP32 C6上的DHT11温湿度传感器获取环境数据，并显示在四位数码管（基于TM1637）上，同时将采集到的数据，通过WIFI发送到SIoT服务器，然后大Mind+的可视化面板展示出来。

二、所需硬件

• ESP32 C6
• DHT11温湿度传感器
• TM1637四位数码管
• 面板包和杜邦线等
  

三、项目实现

（一）硬件连接

根据如图所示进行硬件连接（注意四位数码管上显示的不是时间，而是温度和湿度，中间用冒号隔开）。由于我将排针焊接到ESP32 C6上之后，板子上的引脚编号无法看到，因此可以对照DF知识维库上的图片进行对照。这里我把DHT11的数据引脚接到了板子的7号引脚。将TM1637四位数码管的CLK和DIO分别接到了板子的22和23号引脚。你在连接的时候不一定是这几个引号，只要对应即可。

（二）软件编程

1．环境数据采集程序

刚烧录好固件，通过在交互式编程界面输入help(‘modules’)可以查看该固件内置了哪些模块，通过观察，我们可以发现里面直接内置了DHT模块，省去我们另外去找传感器的驱动模块。此外我们还可以在交互窗口输入以下两条语句，具体查看一下该模块的相关帮助信息，另外还了解到该模块同时支持DHT22传感器。

import dht

help(dht)

因为我们还将使用主板上的7号引脚，需要使用machine模块中的Pin函数。使用下面的语句导入

from machine import Pin

接下来，通电开始让DHT11工作，使用下面的几条语句

d = dht.DHT11(Pin(7)) #创建一个dht对象，并调用接到主板7号引脚上的DHT11模块

d.measure() #开始测试

t = d.temperature() #获得温度数据

h = d.humidity() #获得湿度数据

本着强烈的探索精神，如果我们要探索一个具体实例化类里面的变量和方法，我们还可以在交互窗口继续输入以下内容：

好了，到此我们已经可以获取传感器上的数据了，不如先将数据打印出来，以下是完整的获取数据并打印出来的程序。

import time,dht

from machine import Pin

d =dht.DHT11(Pin(7))

while True:

    d.measure()

    t = d.temperature()

    h = d.humidity()

    print(str(t)+'  '+str(h))   

    time.sleep(3)   

2．将数据显示在数码管上

接下来我们考虑将获取到的温湿度数据显示在一个物理设备上，手头正好有一个基于TM1637芯片的四位数码管，因为只要显示数字，也就不考虑液晶屏了。

要使用这个硬件，通过help(‘modules’)没有发现可以使用的驱动模块，好在互联网上有许多资源，轻松就可以获取到，前提是我们要知道一些硬件的参数。一般在购买硬件的页面有提供，有些商家甚至服务到家，连各类驱动程序一并提供。

我们在搜索引擎中搜索关键字：github micropython tm1637，在搜索结果中仔细排查寻找，终于找到它了。

正所谓：“众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处”，只是这次我没有用百度，用的是必应，真是有求必应啊。但转念一想，是不是也在百度中找找看呢，结果不看不知道，一看吓一挑，好家伙，有长进啊，大大地好。

进入Github仓库，将这个库下载。

将下载包解压后，找到里面的tm1637.py文件，将它上传到板子上，我在Thonny中进行操作，单击“视图>文件”，左侧会出现ESP32 C6板子上空间的文件列表，为了更好地管理第三方库，我们创建一个lib文件夹，并将tm1637.py上传到该文件夹内，后面用到的siot.py文件也将传到这里。如果你还不会使用Thonny连接ESP32并进行文件上传下载及编程，请查看这篇文章：《Beetle ESP32 C3 初体验》

好了，准备好了这个库，我们可以通过下面的语句将这个库引入我们的程序：

from lib import tm1637

我们可以将lib文件夹看成一个大库的集合，要从这个大集合中找到需要的库，用from，如果你不创建文件夹，直接将tm1637.py上传到板子的根目录，那么下面这条语句就可以了。

import  tm1637

是不是瞬间觉得import和fromimport不那么胡搅蛮缠啦。

刚才连接硬件的时候，我们已经将四位数码管的clk和dio连接到板子的22，23号引脚，因此通过下面这条语句来创建一个新的对象中以。

tm =tm1637.TM1637(clk=Pin(22),dio=Pin(23))

当然，打开tm1637.py去看一看这个库里面是如何编写的，里面有哪些函数和方法，也是一种非常好的探究学习的方式。

通过查看tm1637.py文件内容，或者查看github上的简介，我们可以找到一些有用的信息，比如显示数字可以用number或numbers方法。

然后我们可以修改程序为(加粗的为新增语句)：

import time,dht

from machine import Pin

from lib import tm1637

d =dht.DHT11(Pin(7))

tm = tm1637.TM1637(clk=Pin(22),dio=Pin(23))

while True:

    d.measure()

    t = d.temperature()

    h = d.humidity()

    print(str(t)+'  '+str(h))   

    tm.numbers(t,h)

    time.sleep(3)   

运行程序，温湿度传感器获取的数据就显示在四位数码管上了，是不是很神奇。Python就是这么神奇，你只要拿用模块直接使用，而不需要深究它的实现过程。

3．将数据发送到SIoT服务器

数据获取了，也显示出来了，接下来我们一不做二不休，将数据发送出去，送到物联网服务器吧，这里采用SIoT V2。之前我写过类似的文章，如《Beetle ESP32 C3 通过网络获取气象数据》。

进入https://github.com/vvlink/SIoT，下载这个仓库有点大，因为包含了SIoT整个开源代码，那么我们就只要找到siot.py模块，想办法把它拿下来就行了。

如果你不会单独将这个文件下载下来，那么你就在附件里面下载吧。然后将soit.py文件上传到ESP32 C6板子的lib文件夹内。仍使用下面的语句将其引入

from lib import tm1637,siot

且慢，SIoT服务器在哪？目前V2版本由DFROBOT在开发维护，处于测试阶段，从下面的网址下载，解压后双击startSIoT.bat运行（出现黑色终端窗口表示运行）。

https://mindplus.dfrobot.com.cn/dashboard

通过上图中的本机IP访问SIoT服务器，并创建两个主题，这两个主题名字在程序中将使用。

请确保ESP32 C6和SIoT服务器在同一个局域网段，比如连接同一个路由器，或者本机是笔记本的话，将笔记本作为热点。然后在程序中首先添加连接WIFI：

def do_connect():

    import network

    wlan = network.WLAN(network.STA_IF)

    wlan.active(True)

    if not wlan.isconnected():

       print('connecting to network...')

        wlan.connect('无线名称', '密码') # 此处填写无线热点的信息

        while not wlan.isconnected():

            pass

    print('network config:', wlan.ifconfig())

do_connect()

然后创建对象并连接：

IOT_UserName = "siot"

IOT_PassWord = "dfrobot"

SERVER = "192.168.0.105"  

CLIENT_ID= ""# 设置客户端ID

siot.init(CLIENT_ID,SERVER,user=IOT_UserName,password=IOT_PassWord)

siot.connect()

然后就可以往服务器发送数据了，注意发送数据的前缀“->”可以实现将数据保存在服务器端。

while True:

    d.measure()

    t = d.temperature()

    h = d.humidity()

    print(str(t)+'  '+str(h))

    siot.publish(b"siot/温度", (str('->')+str(t)))

    siot.publish(b"siot/湿度", (str('->')+str(h)))

    tm.numbers(t,h)

    time.sleep(3)

4．可视化面板显示数据

SIoT服务器上有了数据，我们就可以在Mind+1.8的可视化面板中将其显示出来。具体操作可以参考文章：《Beetle ESP32 C3 通过网络获取气象数据》

四、完整程序

import time,dht

from machine import Pin

from libimport tm1637,siot

def do_connect():

    import network

    wlan = network.WLAN(network.STA_IF)

    wlan.active(True)

    if not wlan.isconnected():

        print('connecting to network...')

        wlan.connect('bitcode', 'bitcode.vip')# 此处填写无线热点的信息

        while not wlan.isconnected():

            pass

    print('network config:', wlan.ifconfig())

do_connect()

time.sleep(0.5)

IOT_UserName= "siot"

IOT_PassWord= "dfrobot"

SERVER ="192.168.0.105"

#mqtt_port= 1883

CLIENT_ID= ""# 设置客户端ID

siot.init(CLIENT_ID,SERVER,user=IOT_UserName,password=IOT_PassWord)

siot.connect()

#client =MQTTClient(client_id, mqtt_server,mqtt_port,mqtt_user, mqtt_password)# 创建MQTT客户端实例

#client.set_callback(sub_cb)

#client.connect()# 连接到MQTT服务器

tm =tm1637.TM1637(clk=Pin(22),dio=Pin(23))

d = dht.DHT11(Pin(7))

while True:

    d.measure()

    t = d.temperature()

    h = d.humidity()

    print(str(t)+'  '+str(h))

    siot.publish(b"siot/温度", (str('->')+str(t)))

    siot.publish(b"siot/湿度", (str('->')+str(h)))

    tm.numbers(t,h)

    time.sleep(3)   

siot.stop()   

五、项目反思

在本项目的实现过程中，对于连接物联网服务器，我尝试了几种方法，比如使用umqtt/simple连接EMQX和SIoT，但前者没有连接成功，后者连接不稳定，所以最终采用siot.py模块来实现连接。
实现了温湿度数据的采集，接下来我们就可以扩展其他数据的采集，如环境噪音，光线，天气数据等。也可以通过订阅SIoT主题并获得相关消息来控制一些硬件的开关和运行。

厉害，不过看着感觉过程挺复杂的。

非常棒，学习！！！