基于ESP8266温湿度检测系统设计

梁竹君

摘  要：本设计以ESP8266单片机为核心，利用温湿传感器DHT11作为信息采集模块，OLED屏作为显示模块，Blynk服务器作为网页显示系统，完成ESP8266温湿度检测系统设计。此系统可以用于家庭、仓库中工业环境中的温湿度数据采集。系统用Arduino IDE作为开发平台，用CH340完成程序下载，当DHT11采集到数据时传输到ESP8266，ESP8266再将数据通过互联网上传到Blynk服务器。实验表明，本设计能够以经济，高效的方式实现无线数据采集，可用于环境状况的实时监测。

关键词：ESP8266;温湿度传感器;Blynk服务器;互联网

中图分类号：TP368.1       文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）01-0095-03

Abstract： This design takes the ESP8266 single-chip microcomputer as the core， uses the temperature and humidity sensor DHT11 as the information collection module， the OLED screen as the display module， and the Blynk server as the web page display system to complete the design of the ESP8266 temperature and humidity detection system. This system can be used for temperature and humidity data acquisition in industrial environment in homes and warehouses. The system uses Arduino IDE as the development platform and uses CH340 to download the program. When the data is collected by DHT11， it is transferred to ESP8266， ESP8266 and then uploaded to the Blynk server through the Internet. Experiments show that this design can realize wireless data acquisition in an economical and efficient way， and can be used for real-time monitoring of environmental conditions.

Keywords： ESP8266; temperature and humidity sensor; Blynk server; Internet

1 概述

伴随着计算机硬件技术和测量仪器的快速发展，在现代的信息采集领域里，各种先进的检测技术，信息监测设备也层出不穷。并且随着网络技术和嵌入式系统的广泛应用，因此传统的信息采集技术必然会也会朝着网络化的方向发展。利用传感器采集数据，在物联网系统、智慧城市等多种信息产业中扮演着最基础和最重要的角色。但在数据采集完成后，将数据传输到服务器中却是一件有着多样化解决方案的事务。在众多方式当中，使用Wi-Fi通信模块ESP8266相对功耗较低、成本低廉，逐渐成为多数工程人员的首选方案。

2 总体结构设计

按照本系统所需功能，系统硬件结构可以划分为四大主要部分：温湿度采集、温湿度显示、控制器控制以及BLYNK服务器。本设计中，负责温湿度采集的是DHT11温湿度传感器，采用总线传输模式。MCU采用ESP8266-12F模块作为一个单独的主控单片机使用。显示采用0.96寸的OLED屏，通过总线模式与单片机通讯。物联网的可视化，采用Blynk在国内的服务器实现单片机余互联网的通讯，通过在Blynk上搭建可视化环境从而实现温湿度的可视功能。系统总体结构框图如1所示。

3 硬件电路设计

3.1 最小系统电路

本设计MCU采用的安信可公司ESP8266-12F系列单片机。该单片机既可以当MCU使用，也可以当Wi-Fi模式使用，是专为移动設备和物联网应用设计的超低功耗UART的Wi-Fi透传模块，可将用户的物理设备连按到Wi-Fi无线网络上，进行互联网或局域网通信，实现联网功能。其最小系统电路图如图2所示。

3.2 电源电路

本设计使用的电源电压为3.3V，因此利用ANS117-3.3芯片把输入5V的电压通过滤波转换成3.3V的电压。值得注意的是，在设计电路时一定要考虑到电路纹波的问题，因此我们因在稳压器件的前后两级加上滤波电路。滤波电容以大容量的钽电容为佳。电源电路如图3所示。

3.3 CH340程序下载电路

本设计采用的是USB总线的转接片CH340芯片。在串口方式下，CH340C提供MODEM联络信号，用于为计算机扩展异步串口，或者将普通的中口设备直接升级到USB总线。具体电路如图4所示。

3.4 OLED显示及温湿度检测电路

本次设计的OLED显示电路是基于ssd1306驱动的12864oled屏。利用I2CBus串行通信总线技术显示温湿度信息。具体电路如图5所示。

温湿度检测电路也是利用单总线读取温湿度信息。具体电路如图6所示。

4 软件程序设计

本系统的主要功能为DHT11读取温湿度、ESP8266建立WIFI连接、BLYNK服务器连接ESP8266、OLED显示温湿度、串口打印温湿度等。软件包括主程序、OLED显示程序、DHT1温湿度读取程序、上传BLYNK服务器程序，四个主要模块组成。

4.1 系统主程序的设计

主程序主要利用了开发环境中的集成库，通过调取库文件对系统环境初始化后，首先对系统及传感器进行初始化，然后判断单片机是否已经成功访问互联网，最后显示并上传温湿度信息。程序框图如图7所示。

4.2 OLED显示程序设计

在设计此程序时，采用12864oled屏作为我们的显示器件。首先对屏进行清屏操作，然后判读DHT11是否已经开始读取外界的温湿度数据;如果已经开始读取那么OLED屏就显示外界温湿度数据，否则OLED屏就只在固定的位置显示字符，如图8所示。

4.3 DHT11温湿度读取程序设计

在设计此程序时，先将DHT11传感器进行初始化操作，接着传感器就开始采集被监测环境的数据，然后单片机也会一直在检测传感器有无传送数据。在检测到有数据传送过来时，系统将对传感器进行读操作，如图9所示。

4.4 BLYNK服务器程序设计

在设计此程序时，单片机会将读取到的数据上传到服务器，在手机软件上通过组件的方式显示出来。与此同时用户也可以根据软件上的信息对家中的电器进行控制，达到实时监控的目的，如图10所示。

5 结论

本设计是以ESP8266芯片的电路为基础，外部加上温湿度传感器模块DHT11以及其它相应的外围电路形成的温湿度检测系统。该软、硬件系统具有很好的通用性，很高的实际使用价值。

参考文献：

[1]王琼.单片机原理及运用实验教程[M].合肥：合肥工业大学出版社，2016.

[2]王东峰，等.单片机C语言应用100例[M].电子工业出版社，2017.

[3]黄继昌.传感器工作原理及应用实例[M].人民邮电出版社，2017.

[4]郭永贞.数字电子技术[M].西安电子科技大学出版社，2017.