ESP32 实战教程：智能环境监测站（温湿度+OLED+MQTT）

项目背景

随着物联网（IoT）技术的快速发展，环境监测系统在智能家居、智慧农业和工业自动化等领域得到了广泛应用。本教程将指导您如何使用 ESP32 开发板构建一个智能环境监测站。该监测站能够实时采集环境温湿度数据，并通过 OLED 显示屏进行本地显示，同时将数据通过 MQTT 协议发送到云平台，实现远程监控。

ESP32 是一款功能强大的微控制器，集成了 Wi-Fi 和蓝牙功能，适合用于各种物联网应用。相比于 ESP8266，ESP32 拥有更高的处理能力和更多的 GPIO 引脚，而相比于 Raspberry Pi Pico，ESP32 在无线通信方面具有天然优势。

硬件清单

在开始项目之前，您需要准备以下硬件：

• ESP32 开发板（如 ESP32 DevKit V1）
• DHT22 温湿度传感器
• 0.96 英寸 OLED 显示屏（基于 SSD1306 驱动）
• 面包板和杜邦线
• USB 数据线

📷[图：ESP32 开发板（AI 占位 URL，已跳过）]

*图1：ESP32 DevKit V1 开发板*

📷[图：DHT22 传感器（AI 占位 URL，已跳过）]

*图2：DHT22 温湿度传感器*

📷[图：OLED 显示屏（AI 占位 URL，已跳过）]

*图3：0.96 英寸 OLED 显示屏*

接线图说明

以下是 ESP32 与各模块的接线说明：

• DHT22 传感器

- VCC 接 ESP32 3.3V

- GND 接 ESP32 GND

- DATA 接 ESP32 GPIO 4

• OLED 显示屏

- VCC 接 ESP32 3.3V

- GND 接 ESP32 GND

- SCL 接 ESP32 GPIO 22

- SDA 接 ESP32 GPIO 21

📷[图：接线图（AI 占位 URL，已跳过）]

*图4：ESP32 与各模块的接线图*

完整代码

以下是完整的 Arduino 代码示例：

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

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

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

const char* ssid = "您的WiFi名称";
const char* password = "您的WiFi密码";
const char* mqtt_server = "您的MQTT服务器地址";

WiFiClient espClient;

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 已连接");
  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("，重试中...");
      delay(5000);
    }
  }
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  dht.begin();
  setup_wifi();

  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 ");
  Serial.print("湿度: ");
  Serial.print(h);
  Serial.println(" %");

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

  String msg = "{\"temperature\":" + String(t) + ",\"humidity\":" + String(h) + "}";
  client.publish("esp32/temperature", String(t).c_str());
  client.publish("esp32/humidity", String(h).c_str());
  client.publish("esp32/data", msg.c_str());

  delay(2000);
}