基于 ESP32 的智能环境监测站实战教程

项目背景

随着物联网技术的快速发展，智能环境监测站已经成为智能家居、工业自动化、农业监控等领域的核心应用之一。ESP32 作为一款功能强大的物联网芯片，集成了 Wi-Fi 和蓝牙功能，非常适合用于搭建环境监测系统。本项目将基于 ESP32 开发一个智能环境监测站，能够实时监测环境的温湿度数据，并通过 OLED 显示屏进行本地显示，同时将数据通过 MQTT 协议发送到云端，实现远程监控。

硬件清单

为了完成本项目，我们需要以下硬件：

1. ESP32 开发板（如 ESP32 DevKit V1）
2. DHT22 温湿度传感器
3. 0.96 寸 OLED 显示屏（基于 SSD1306 驱动）
4. 面包板和杜邦线
5. MQTT 服务器（可以使用公共 MQTT 服务器，如 HiveMQ 或 EMQX）

接线图说明

接线说明

1. DHT22 温湿度传感器接线

- VCC 接 ESP32 的 3.3V

- GND 接 ESP32 的 GND

- DATA 接 ESP32 的 GPIO 4

1. OLED 显示屏接线

- VCC 接 ESP32 的 3.3V

- GND 接 ESP32 的 GND

- SCL 接 ESP32 的 GPIO 22

- SDA 接 ESP32 的 GPIO 21

实物图描述


注意：请根据实际硬件调整接线，确保连接正确以避免损坏设备。

完整代码

以下是使用 Arduino IDE 编写的完整代码：

#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#include <DHT.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <Adafruit_GFX.h>

#define DHTPIN 4
#define DHTTYPE DHT22
#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64

const char* ssid = "你的WiFi名称";
const char* password = "你的WiFi密码";
const char* mqtt_server = "你的MQTT服务器地址";
const int mqtt_port = 1883;
const char* mqtt_topic = "environment/data";

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
WiFiClient espClient;
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, -1);

void setup_wifi() {
  delay(10);
  Serial.println();
  Serial.print("连接到 ");
  Serial.println(ssid);
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi 连接成功");
  Serial.println("IP 地址: ");
}

void reconnect() {
  while (!client.connected()) {
    Serial.print("尝试连接到 MQTT 服务器...");
    if (client.connect("ESP32Client")) {
      Serial.println("连接成功");
    } else {
      Serial.print("连接失败，状态码=");
      Serial.print(client.state());
      Serial.println(" 5 秒后重试");
      delay(5000);
    }
  }
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  setup_wifi();
  dht.begin();
  if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) { 
    Serial.println(F("SSD1306 初始化失败"));
    for(;;);
  }
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(1);
  display.display();
}

void loop() {
  if (!client.connected()) {
    reconnect();
  }
  client.loop();

  float h = dht.readHumidity();
  float t = dht.readTemperature();
  if (isnan(h) || isnan(t)) {
    Serial.println("读取 DHT22 失败");
    return;
  }

  Serial.print("温度: ");
  Serial.print(t);
  Serial.print(" °C  湿度: ");
  Serial.print(h);
  Serial.println(" %");

  display.clearDisplay();
  display.setCursor(0,0);
  display.println("环境监测站");
  display.print("温度: ");
  display.print(t);
  display.println(" C");
  display.print("湿度: ");
  display.print(h);
  display.println(" %");
  display.display();

  String json = "{\"temperature\":" + String(t) + ",\"humidity\":" + String(h) + "}";
  delay(60000);
}