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[讨论] 【雕爷学编程】Arduino物联网IOT的几个案例

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Arduino是一个开放源码的电子原型平台,它可以让你用简单的硬件和软件来创建各种互动的项目。Arduino的核心是一个微控制器板,它可以通过一系列的引脚来连接各种传感器、执行器、显示器等外部设备。Arduino的编程是基于C/C++语言的,你可以使用Arduino IDE(集成开发环境)来编写、编译和上传代码到Arduino板上。Arduino还有一个丰富的库和社区,你可以利用它们来扩展Arduino的功能和学习Arduino的知识。

Arduino的特点是:
1、开放源码:Arduino的硬件和软件都是开放源码的,你可以自由地修改、复制和分享它们。
2、易用:Arduino的硬件和软件都是为初学者和非专业人士设计的,你可以轻松地上手和使用它们。
3、便宜:Arduino的硬件和软件都是非常经济的,你可以用很低的成本来实现你的想法。
4、多样:Arduino有多种型号和版本,你可以根据你的需要和喜好来选择合适的Arduino板。
5、创新:Arduino可以让你用电子的方式来表达你的创意和想象,你可以用Arduino来制作各种有趣和有用的项目,如机器人、智能家居、艺术装置等。

【雕爷学编程】Arduino物联网IOT的几个案例图1

Arduino物联网(IoT)是指通过Arduino平台和相关技术实现设备之间的互联互通,将传感器、执行器和物体连接到互联网,实现智能化、自动化和远程控制的系统。下面我将以专业的视角为您详细解释Arduino物联网的主要特点、应用场景以及需要注意的事项。

主要特点:
灵活性:Arduino物联网具有良好的灵活性,可以与各种传感器和执行器进行集成,使得设备和系统能够适应不同的应用需求。
低成本:Arduino平台采用开源硬件和软件,价格相对较低,且具有丰富的资源和社区支持,降低了物联网系统的研发和应用成本。
易用性:Arduino平台提供了简单易用的编程环境和丰富的库函数,使得开发人员能够快速上手并进行开发,缩短了物联网系统的开发周期。
扩展性:Arduino物联网系统支持模块化设计,可以通过添加扩展板和传感器模块进行功能扩展,满足不同应用场景的需求。

应用场景:
智能家居:Arduino物联网可以应用于智能家居系统,实现对家居设备的远程控制,如灯光、温度、安防等,提高生活的便利性和舒适度。
工业自动化:在工业领域,Arduino物联网可以用于实时监测和控制设备,提高生产效率和质量,如工厂自动化、智能仓储等。
农业物联网:Arduino物联网可应用于农业领域,实现农田灌溉、温室监测、畜牧管理等,提高农业生产的效益和可持续性。
健康监护:Arduino物联网可以应用于健康监护领域,实现对患者的远程监测和数据收集,如远程心电图监测、智能健康手环等。
城市智能化:在城市管理中,Arduino物联网可应用于智能交通、环境监测、垃圾管理等领域,提高城市资源的利用效率和环境质量。

需要注意的事项:
安全性:在设计和部署Arduino物联网系统时,需要考虑数据传输的安全性,采用合适的加密和认证机制,防止数据泄露和恶意攻击。
稳定性:物联网系统需要保证稳定的网络连接和设备运行,避免因网络中断或设备故障导致的功能失效。
隐私保护:在物联网系统中涉及到用户数据和隐私信息的收集和处理,需要遵循相关隐私保护法律法规,并采取适当的数据安全措施。
电源管理:物联网设备通常需要长时间运行,需要考虑合理的电源管理和节能策略,以延长设备的使用寿命和减少能源消耗。

总结:
Arduino物联网通过连接传感器、执行器和互联网,实现智能化和远程控制的系统。其主要特点包括灵活性、低成本、易用性和扩展性。应用场景涵盖智能家居、工业自动化、农业物联网、健康监护和城市智能化等领域。在应用Arduino物联网时,需要注意安全性、稳定性、隐私保护和电源管理等事项。

【雕爷学编程】Arduino物联网IOT的几个案例图2


驴友花雕  中级技神
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发表于 2024-5-2 06:01:18

1、基于WiFi模块的温湿度监测与远程数据传输:

  1. #include <DHT.h>
  2. #include <ESP8266WiFi.h>
  3. #include <WiFiClient.h>
  4. #define DHTPIN 2
  5. #define DHTTYPE DHT11
  6. const char* ssid = "YourWiFiSSID";
  7. const char* password = "YourWiFiPassword";
  8. const char* serverIP = "192.168.0.100";
  9. const int serverPort = 80;
  10. DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
  11. WiFiClient client;
  12. void setup() {
  13.   Serial.begin(9600);
  14.   dht.begin();
  15.   delay(10);
  16.   WiFi.begin(ssid, password);
  17.   while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
  18.     delay(1000);
  19.     Serial.println("Connecting to WiFi...");
  20.   }
  21.   Serial.println("Connected to WiFi!");
  22. }
  23. void loop() {
  24.   delay(2000);
  25.   float temperature = dht.readTemperature();
  26.   float humidity = dht.readHumidity();
  27.   if (isnan(temperature) || isnan(humidity)) {
  28.     Serial.println("Failed to read from DHT sensor!");
  29.     return;
  30.   }
  31.   if (client.connect(serverIP, serverPort)) {
  32.     Serial.println("Sending data to server...");
  33.     String data = "temperature=" + String(temperature) + "&humidity=" + String(humidity);
  34.     client.println("POST /data HTTP/1.1");
  35.     client.println("Host: " + String(serverIP));
  36.     client.println("Content-Type: application/x-www-form-urlencoded");
  37.     client.print("Content-Length: ");
  38.     client.println(data.length());
  39.     client.println();
  40.     client.println(data);
  41.     client.stop();
  42.   } else {
  43.     Serial.println("Failed to connect to server!");
  44.   }
  45. }
复制代码


要点解读:
使用DHT11温湿度传感器监测环境温度和湿度。
使用ESP8266WiFi库实现与WiFi网络的连接和数据传输。
在setup()函数中,初始化串口通信和DHT传感器,并连接到WiFi网络。
在loop()函数中,通过DHT传感器读取温湿度数据。
利用WiFiClient库创建一个与服务器的TCP连接,并将温湿度数据以POST请求的形式发送到指定的服务器IP地址和端口。
使用HTTP协议将温湿度数据作为表单数据发送到服务器。

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驴友花雕  中级技神
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发表于 2024-5-2 06:02:19

2、基于MQTT协议的传感器数据发布与订阅:

  1. #include <WiFi.h>
  2. #include <PubSubClient.h>
  3. const char* ssid = "YourWiFiSSID";
  4. const char* password = "YourWiFiPassword";
  5. const char* mqttServer = "mqtt.example.com";
  6. const int mqttPort = 1883;
  7. const char* mqttUser = "YourMQTTUser";
  8. const char* mqttPassword = "YourMQTTPassword";
  9. WiFiClient espClient;
  10. PubSubClient client(espClient);
  11. void setup() {
  12.   Serial.begin(9600);
  13.   WiFi.begin(ssid, password);
  14.   while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
  15.     delay(1000);
  16.     Serial.println("Connecting to WiFi...");
  17.   }
  18.   Serial.println("Connected to WiFi!");
  19.   client.setServer(mqttServer, mqttPort);
  20.   client.setCallback(callback);
  21.   while (!client.connected()) {
  22.     Serial.println("Connecting to MQTT server...");
  23.     if (client.connect("ArduinoClient", mqttUser, mqttPassword)) {
  24.       Serial.println("Connected to MQTT server!");
  25.     } else {
  26.       Serial.print("Failed to connect to MQTT server, rc=");
  27.       Serial.print(client.state());
  28.       Serial.println(" Retrying in 5 seconds...");
  29.       delay(5000);
  30.     }
  31.   }
  32.   client.subscribe("sensor/data");
  33. }
  34. void loop() {
  35.   client.loop();
  36. }
  37. void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
  38.   Serial.print("Received message [");
  39.   Serial.print(topic);
  40.   Serial.print("] ");
  41.   for (int i = 0; i < length; i++) {
  42.     Serial.print((char)payload[i]);
  43.   }
  44.   Serial.println();
  45. }
复制代码


要点解读:
使用WiFi库和PubSubClient库实现与MQTT服务器的连接和数据交互。
在setup()函数中,连接到WiFi网络,并设置MQTT服务器的参数。
在loop()函数中,调用client.loop()以处理MQTT消息。
定义callback()函数作为订阅消息的回调函数,当接收到来自服务器的消息时将会调用此函数。
在callback()函数中,将接收到的消息打印输出。

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驴友花雕  中级技神
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发表于 2024-5-2 06:03:37

3、基于LoRa无线模块的远程传感器监测与数据传输:

  1. #include <SPI.h>
  2. #include <LoRa.h>
  3. #define BAND 915E6
  4. void setup() {
  5.   Serial.begin(9600);
  6.   while (!Serial);
  7.   Serial.println("LoRa Sensor Node");
  8.   if (!LoRa.begin(BAND)) {
  9.     Serial.println("LoRa initialization failed. Check your connections.");
  10.     while (true);
  11.   }
  12.   Serial.println("LoRa initialized!");
  13. }
  14. void loop() {
  15.   float temperature = readTemperature();
  16.   float humidity = readHumidity();
  17.   String data = "Temperature: " + String(temperature) + " °C, Humidity: " + String(humidity) + " %";
  18.   Serial.println("Sending data: " + data);
  19.   LoRa.beginPacket();
  20.   LoRa.print(data);
  21.   LoRa.endPacket();
  22.   delay(5000);
  23. }
  24. float readTemperature() {
  25.   // Code to read temperature from sensor
  26. }
  27. float readHumidity() {
  28.   // Code to read humidity from sensor
  29. }
复制代码


要点解读:
使用LoRa库实现与LoRa无线模块的通信。
在setup()函数中,初始化串口通信和LoRa模块,并检查初始化是否成功。
在loop()函数中,读取传感器数据(例如温度和湿度),并将其以字符串形式发送到LoRa网络。
调用LoRa.beginPacket()开始数据包传输,使用LoRa.print()发送数据,最后调用LoRa.endPacket()结束数据包传输。
使用delay()函数延迟一段时间后再次发送数据。

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驴友花雕  中级技神
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发表于 2024-5-2 06:04:38

4、远程温度监测与控制

  1. #include <ESP8266WiFi.h>
  2. #include <PubSubClient.h>
  3. const char* ssid = "YourWiFiSSID";
  4. const char* password = "YourWiFiPassword";
  5. const char* mqttServer = "mqtt.server.com";
  6. const int mqttPort = 1883;
  7. const char* mqttUser = "YourMQTTUsername";
  8. const char* mqttPassword = "YourMQTTPassword";
  9. WiFiClient espClient;
  10. PubSubClient client(espClient);
  11. const char* temperatureTopic = "home/temperature";
  12. float temperature = 0.0;
  13. void setup() {
  14.   Serial.begin(9600);
  15.   WiFi.begin(ssid, password);
  16.   while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
  17.     delay(1000);
  18.     Serial.println("Connecting to WiFi...");
  19.   }
  20.   Serial.println("Connected to WiFi");
  21.   client.setServer(mqttServer, mqttPort);
  22.   client.setCallback(callback);
  23.   while (!client.connected()) {
  24.     if (client.connect("ArduinoClient", mqttUser, mqttPassword)) {
  25.       Serial.println("Connected to MQTT broker");
  26.     } else {
  27.       Serial.print("Failed to connect to MQTT broker, rc=");
  28.       Serial.print(client.state());
  29.       Serial.println(" retrying...");
  30.       delay(2000);
  31.     }
  32.   }
  33.   client.subscribe(temperatureTopic);
  34. }
  35. void loop() {
  36.   if (!client.connected()) {
  37.     reconnect();
  38.   }
  39.   client.loop();
  40.   temperature = readTemperature(); // 读取温度传感器数据
  41.   publishTemperature(temperature); // 发布温度数据到MQTT主题
  42.   delay(5000);
  43. }
  44. void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
  45.   Serial.println("Message received");
  46.   // 处理接收到的消息
  47. }
  48. void reconnect() {
  49.   while (!client.connected()) {
  50.     if (client.connect("ArduinoClient", mqttUser, mqttPassword)) {
  51.       Serial.println("Connected to MQTT broker");
  52.       client.subscribe(temperatureTopic);
  53.     } else {
  54.       Serial.print("Failed to connect to MQTT broker, rc=");
  55.       Serial.print(client.state());
  56.       Serial.println(" retrying...");
  57.       delay(2000);
  58.     }
  59.   }
  60. }
  61. float readTemperature() {
  62.   // 读取温度传感器数据并返回
  63. }
  64. void publishTemperature(float temperature) {
  65.   String temperatureString = String(temperature);
  66.   client.publish(temperatureTopic, temperatureString.c_str());
  67. }
复制代码


要点解读:
此示例使用ESP8266 WiFi模块连接到Wi-Fi网络,并使用MQTT协议与远程MQTT服务器进行通信。
温度数据由Arduino读取,然后通过MQTT发布到指定的主题。
Arduino还订阅了相同主题以接收远程控制命令或更新。
通过将Arduino连接到互联网,可以远程监测温度并进行相应的控制操作。

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驴友花雕  中级技神
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发表于 2024-5-2 06:06:24

5、远程LED控制
  1. #include <ESP8266WiFi.h>
  2. #include <PubSubClient.h>
  3. const char* ssid = "YourWiFiSSID";
  4. const char* password = "YourWiFiPassword";
  5. const char* mqttServer = "mqtt.server.com";
  6. const int mqttPort = 1883;
  7. const char* mqttUser = "YourMQTTUsername";
  8. const char* mqttPassword = "YourMQTTPassword";
  9. WiFiClient espClient;
  10. PubSubClient client(espClient);
  11. const char* ledTopic = "home/led";
  12. const int ledPin = 13;
  13. void setup() {
  14.   Serial.begin(9600);
  15.   pinMode(ledPin, OUTPUT);
  16.   digitalWrite(ledPin, LOW);
  17.   WiFi.begin(ssid, password);
  18.   while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
  19.     delay(1000);
  20.     Serial.println("Connecting to WiFi...");
  21.   }
  22.   Serial.println("Connected to WiFi");
  23.   client.setServer(mqttServer, mqttPort);
  24.   client.setCallback(callback);
  25.   while (!client.connected()) {
  26.     if (client.connect("ArduinoClient", mqttUser, mqttPassword)) {
  27.       Serial.println("Connected to MQTT broker");
  28.     } else {
  29.       Serial.print("Failed to connect to MQTT broker, rc=");
  30.       Serial.print(client.state());
  31.       Serial.println(" retrying...");
  32.       delay(2000);
  33.     }
  34.   }
  35.   client.subscribe(ledTopic);
  36. }
  37. void loop() {
  38.   if (!client.connected()) {
  39.     reconnect();
  40.   }
  41.   client.loop();
  42.   // 这里可以添加其他循环代码,根据需要执行其他任务
  43. }
  44. void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
  45.   String message = "";
  46.   for (int i = 0; i < length; i++) {
  47.     message += (char)payload[i];
  48.   }
  49.   if (message.equalsIgnoreCase("ON")) {
  50.     digitalWrite(ledPin, HIGH); // 打开LED灯
  51.   } else if (message.equalsIgnoreCase("OFF")) {
  52.     digitalWrite(ledPin, LOW); // 关闭LED灯
  53.   }
  54. }
  55. void reconnect() {
  56.   while (!client.connected()) {
  57.     if (client.connect("ArduinoClient", mqttUser, mqttPassword)) {
  58.       Serial.println("Connected to MQTT broker");
  59.       client.subscribe(ledTopic);
  60.     } else {
  61.       Serial.print("Failed to connect to MQTT broker, rc=");
  62.       Serial.print(client.state());
  63.       Serial.println(" retrying...");
  64.       delay(2000);
  65.     }
  66.   }
  67. }
复制代码



要点解读:
此示例使用ESP8266 WiFi模块连接到Wi-Fi网络,并使用MQTT协议与远程MQTT服务器进行通信。
Arduino的数字引脚13连接到LED,可以通过接收到的MQTT消息控制LED的开关。
Arduino订阅了特定的MQTT主题以接收远程控制命令。
当接收到的消息为"ON"时,Arduino将点亮LED;当消息为"OFF"时,Arduino将关闭LED。



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驴友花雕  中级技神
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发表于 2024-5-2 06:07:29

6、环境监测与数据上传

  1. #include <ESP8266WiFi.h>
  2. #include <PubSubClient.h>
  3. #include <DHT.h>
  4. const char* ssid = "YourWiFiSSID";
  5. const char* password = "YourWiFiPassword";
  6. const char* mqttServer = "mqtt.server.com";
  7. const int mqttPort = 1883;
  8. const char* mqttUser = "YourMQTTUsername";
  9. const char* mqttPassword = "YourMQTTPassword";
  10. WiFiClient espClient;
  11. PubSubClient client(espClient);
  12. const char* temperatureTopic = "home/temperature";
  13. const char* humidityTopic = "home/humidity";
  14. #define DHTPIN 2
  15. #define DHTTYPE DHT11
  16. DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
  17. void setup() {
  18.   Serial.begin(9600);
  19.   dht.begin();
  20.   WiFi.begin(ssid, password);
  21.   while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
  22.     delay(1000);
  23.     Serial.println("Connecting to WiFi...");
  24.   }
  25.   Serial.println("Connected to WiFi");
  26.   client.setServer(mqttServer, mqttPort);
  27.   client.setCallback(callback);
  28.   while (!client.connected()) {
  29.     if (client.connect("ArduinoClient", mqttUser, mqttPassword)) {
  30.       Serial.println("Connected to MQTT broker");
  31.     } else {
  32.       Serial.print("Failed to connect to MQTT broker, rc=");
  33.       Serial.print(client.state());
  34.       Serial.println(" retrying...");
  35.       delay(2000);
  36.     }
  37.   }
  38. }
  39. void loop() {
  40.   if (!client.connected()) {
  41.     reconnect();
  42.   }
  43.   client.loop();
  44.   float temperature = dht.readTemperature(); // 读取温度
  45.   float humidity = dht.readHumidity(); // 读取湿度
  46.   if (!isnan(temperature) && !isnan(humidity)) {
  47.     publishData(temperature, humidity); // 发布温湿度数据到MQTT主题
  48.   }
  49.   delay(5000);
  50. }
  51. void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
  52.   // 处理接收到的消息
  53. }
  54. void reconnect() {
  55.   while (!client.connected()) {
  56.     if (client.connect("ArduinoClient", mqttUser, mqttPassword)) {
  57.       Serial.println("Connected to MQTT broker");
  58.     } else {
  59.       Serial.print("Failed to connect to MQTT broker, rc=");
  60.       Serial.print(client.state());
  61.       Serial.println(" retrying...");
  62.       delay(2000);
  63.     }
  64.   }
  65. }
  66. void publishData(float temperature, float humidity) {
  67.   String temperatureString = String(temperature);
  68.   String humidityString = String(humidity);
  69.   client.publish(temperatureTopic, temperatureString.c_str());
  70.   client.publish(humidityTopic, humidityString.c_str());
  71. }
复制代码


要点解读:
此示例使用ESP8266 WiFi模块连接到Wi-Fi网络,并使用MQTT协议与远程MQTT服务器进行通信。
温度和湿度传感器(例如DHT11)连接到Arduino上的特定引脚。
Arduino读取温度和湿度数据,并通过MQTT发布到相应的主题。
通过将Arduino连接到互联网,可以远程监测环境数据,并将数据上传到云平台进行存储和分析。

以上是几个基本的Arduino物联网应用程序示例,涵盖了远程温度监测与控制、远程LED控制以及环境监测与数据上传。这些示例程序使用了常见的Arduino开发板和传感器,并通过Wi-Fi连接和MQTT协议实现了与互联网的通信。

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发表于 2024-5-2 06:09:13

案例解读:
1、这些示例使用ESP8266 Wi-Fi模块进行无线网络连接,但可以根据需要进行适当的更改以适配其他Wi-Fi模块或以太网连接。
2、MQTT协议是一种轻量级的消息传输协议,适用于物联网应用程序。通过MQTT,可以实现设备和云平台之间的可靠消息传递,并进行双向通信。
3、这些示例中,Arduino设备作为客户端连接到MQTT服务器,并通过订阅和发布MQTT主题来接收和发送消息。
4、传感器数据的读取是通过相应的库和函数实现的。根据使用的传感器类型,可能需要安装和配置适当的库。
5、在每个示例中,都有一个loop()函数,用于循环执行任务。根据需要,可以添加其他任务或功能。
这些示例程序可以作为起点,根据具体应用的需求进行修改和扩展。使用Arduino物联网,可以构建各种有趣和实用的项目,例如智能家居系统、环境监测系统、远程控制应用等。

注意,以上案例只是为了拓展思路,仅供参考。它们可能有错误、不适用或者无法编译。您的硬件平台、使用场景和Arduino版本可能影响使用方法的选择。实际编程时,您要根据自己的硬件配置、使用场景和具体需求进行调整,并多次实际测试。您还要正确连接硬件,了解所用传感器和设备的规范和特性。涉及硬件操作的代码,您要在使用前确认引脚和电平等参数的正确性和安全性。

【雕爷学编程】Arduino物联网IOT的几个案例图1


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