項目3任務(wù)8-物聯(lián)網(wǎng)APP監(jiān)測壓力值

2相關(guān)知識34任務(wù)小結(jié)與練習1任務(wù)實施任務(wù)引入與目標物聯(lián)網(wǎng)APP監(jiān)測壓力值一、任務(wù)引入與目標任務(wù)目標任務(wù)8將參考溫濕度監(jiān)測,實現(xiàn)壓力監(jiān)測。當然壓力傳感器是模擬量傳感器,使用AD轉(zhuǎn)換得到數(shù)字量,在檢測原理方面和溫濕度傳感器還是有區(qū)別的。任務(wù)引入任務(wù)6實現(xiàn)了溫濕度的展示?？梢韵胂?如果換一種傳感器,也是可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、解析、展示的。這樣就可以根據(jù)實際需要,拓展物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的功能,而網(wǎng)關(guān)、APP程序只需要微調(diào)即可。二、相關(guān)知識薄膜壓力傳感器介紹薄膜壓力傳感器是采用柔性壓力傳感技術(shù),在柔韌、輕薄的材料上印刷附著力強、耐彎折、靈敏度高的柔性納米功能材料。當感知到外界壓力時,傳感器電阻值發(fā)生變化,采用簡單的電路即可轉(zhuǎn)換成相應(yīng)變化強度的電信號輸出。薄膜壓力傳感器外觀如圖3-41所示。圖3-41薄膜壓力傳感器外觀二、相關(guān)知識轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路較為簡單,將傳感器串聯(lián)一個固定電阻,測量固定電阻兩端的輸出電壓,公式為:一般情況下,固定電阻取值建議是取傳感器應(yīng)用電阻范圍值的1/3到1/2。另外,通過選擇合適的固定電阻,可以使壓力和輸出電壓在一定壓力范圍內(nèi)呈現(xiàn)一定程度的近似線性關(guān)系。根據(jù)測量電路的阻抗要求,分壓器后可以加一個運算放大器,如圖3-42所示。Vout=VCC×R0/(R0+Rs)(3-1)圖3-42薄膜壓力傳感器轉(zhuǎn)換電路二、相關(guān)知識Arduino開發(fā)環(huán)境下的模數(shù)轉(zhuǎn)換端口（ADC）在薄膜壓力傳感器應(yīng)用中,ADC引腳需要設(shè)置為輸入模式INPUT,當然如果不設(shè)置則默認就是輸入模式。ESP32的ADC引腳輸入電平可調(diào)用analogRead函數(shù)讀取,函數(shù)的返回值是ADC轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。ESP32的ADC是12位的,故數(shù)字量的范圍為0~4095。pinMode(PRES_PIN,INPUT);//ADC引腳為輸入模式analogRead(PRES_PIN);//讀取壓力值并轉(zhuǎn)換三、任務(wù)實施實施設(shè)備ESP32網(wǎng)關(guān)、薄膜壓力傳感器、轉(zhuǎn)換電路各一個,杜邦線若干,安裝了Arduino開發(fā)環(huán)境和AndroidStudio開發(fā)環(huán)境的計算機,部署了MQTT服務(wù)器的云服務(wù)器。1.網(wǎng)關(guān)和薄膜壓力傳感器硬件連接如圖3-43所示,轉(zhuǎn)換電路的AO連接網(wǎng)關(guān)的IO36(SVP引腳)實物如圖3-44所示。實施過程圖3-43硬件連接示意圖圖3-44硬件連接實物圖三、任務(wù)實施2.網(wǎng)關(guān)程序設(shè)計(1)宏、變量定義。#defineDHT11_PIN26#defineLED_PIN25#definePRES_PIN36/*需要操作的產(chǎn)品標識符(溫度、濕度、壓力)*/StringTempIdentifier="temperature";StringHumiIdentifier="humidity";StringPresIdentifier="pressure";其中,該程序?qū)in36定義為宏名PRES_PIN。增加了“pressure”字段的定義,作為上報MQTT消息payload中的壓力字段。三、任務(wù)實施(2)初始化函數(shù)。在初始化函數(shù)中,將ADC引腳的工作模式設(shè)置為輸入,其他部分和前面任務(wù)中的網(wǎng)關(guān)程序一致。voidsetup(){pinMode(PRES_PIN,INPUT);pinMode(LED_PIN,OUTPUT);Serial.begin(115200);/*連接WIFI*/connectWiFi();client.setServer(mqtt_server,PORT);//沒有提供用戶名和密碼,因為EMQX服務(wù)器允許公開訪問,如果設(shè)置的話是需要提供的/*設(shè)置回調(diào)函數(shù),當收到訂閱消息時會執(zhí)行回調(diào)函數(shù)*/client.setCallback(callback);/*連接到MQTT服務(wù)器*/reconnect();}三、任務(wù)實施(3)loop函數(shù)。每2分鐘上報3條消息。第3條消息中,壓力值為analogRead(PRES_PIN),假如返回值為200,則MQTT消息的payload為{"Pressure":200}。uint8_ttempTime=0;voidloop(){if(!client.connected()){reconnect();}/*兩分鐘上報兩次溫濕度信息*/if(tempTime>240){tempTime=0;DHT.read(DHT11_PIN);Serial.print("DHT.temperature=");Serial.println(DHT.temperature);Serial.print("DHT.humidity=");Serial.println(DHT.humidity);Serial.print("analogRead(PRES_PIN)=");Serial.println(analogRead(PRES_PIN));client.publish(pubTopic,("{\""+TempIdentifier+"\":"+DHT.temperature+"}").c_str());client.publish(pubTopic,("{\""+HumiIdentifier+"\":"+DHT.humidity+"}").c_str());client.publish(pubTopic,("{\""+PresIdentifier+"\":"+analogRead(PRES_PIN)+"}").c_str());}else{tempTime++;delay(500);}client.loop();}三、任務(wù)實施3.APP程序設(shè)計case3://MQTT收到消息回傳if(msg.obj.toString().contains("temperature")){StringT_val=msg.obj.toString().substring(msg.obj.toString().indexOf("temperature")+13,msg.obj.toString().indexOf("}"));Stringtext_val=T_val+"℃";binding2.text21.setText(text_val);}if(msg.obj.toString().contains("humidity")){StringH_val=msg.obj.toString().substring(msg.obj.toString().indexOf("humidity")+10,msg.obj.toString().indexOf("}"));Stringtext_val=H_val+"%";binding2.text22.setText(text_val);}if(msg.obj.toString().contains("pressure")){對于壓力值的解析展示程序,參照之前溫濕度消息的解析編寫即可,將解析值更新在text23中。截取子字符串時,起始索引是由字段首字符的索引加上偏移量得到的,偏移量需要計算準確。StringH_val=msg.obj.toString().substring(msg.obj.toString().indexOf("pressure")+10,msg.obj.toString().indexOf("}"));Stringtext_val="壓力:"+H_val;binding2.text23.setText(text_val);}//Toast.makeText(SecondActivity.this,msg.obj.toString(),Toast.LENGTH_SHORT).show();break;三、任務(wù)實施4.結(jié)果展示當薄膜壓力傳感器沒有壓力時,數(shù)字量較大,如圖3-45所示。當薄膜壓力傳感器受壓時,數(shù)字量較小,如圖3-46所示。因為串口打印的壓力值和上報的壓力值是在兩條語句監(jiān)