Arduino接入DFrobot EasyIOT实验（Arduino+APP Inventor+EasyIOT+百度AI API+Python数据可视化）

概述：
主流的公有云IOT平台对于积极学习物联网技术中小学生来说难度过大，使用不便，得益于DFrobot推出的EasyIO平台T和OBLOQ串口转WiFi模块，让这一切变得简单且可行。本文将介绍一个基于该平台及硬件开发的简单居室监测系统案例。

实现功能：

Arduino MCU将本地温度、湿度、土壤湿度、光线强度数据发布至云端，APP订阅相应Topic，获取并显示数据，同时OLED屏进行数据的本地显示。
APP发布开关水泵指令、开关LED指令以及LED RGB数值到云端，Arduino MCU订阅相应Topic并做出水泵供水与停水、LED亮起与熄灭、LED RGB颜色设置的响应。
APP调用百度AI开放平台的语音合成、语音识别API，实现通过讲话来操作APP。
利用python将从云端下载的数据进行可视化处理，绘制成图表。

材料准备：

Arduino mega 2560开发版、DFrobot OBLOQ模块、1.3寸128X64OLED显示屏、BME280传感器、土壤湿度传感器、光线强度传感器、WS2812全彩LED、5v水泵、Android手机、面包板、杜邦线若干、

接线图：

Arduino代码：

/*@author  JRH
*/
#include "Obloq.h"//obloq库
#include <Adafruit_NeoPixel.h>//WS2812库
#include <Adafruit_BME280.h>//BME280库
#include <U8x8lib.h>//128x64OLED库//引脚定义
#define soil_pin    A0
#define light_pin   A1
#define LED_pin     49
#define pump_pin    45
#define LED_num     7//LED灯数量定义#define ON   1
#define OFF  0//水泵打开或关闭语句定义
#define pump_ON  digitalWrite(pump_pin,HIGH)
#define pump_OFF digitalWrite(pump_pin,LOW)//WiFi名称、密码、连接云端的账户、密码定义
const String wifiSsid="******";
const String WifiPwd=“*********";
const String iotId="mfdkjryzMR";
const String iotPwd="mwfhGksez";Obloq olq(&Serial3,wifiSsid,WifiPwd,iotId,iotPwd);//实例化obloq对象
Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(LED_num, LED_pin, NEO_GRB + NEO_KHZ800);//实例化LED对象
Adafruit_BME280 bme;//实例化BME对象
U8X8_SH1106_128X64_NONAME_HW_I2C u8x8(U8X8_PIN_NONE);//实例化OLED对象//MQTT Topic定义
const String temp_topic = "kahC7CWGR";
const String humi_topic="5zbC7CWGR";
const String soil_topic="9iuq7CZMR";
const String light_topic="7A4enjZGR";
const String pump_topic="VN-kO6WGR";
const String LED_topic="yzupt6ZMg";
const String RGB_topic="5KrtpeWGg";//数据变量定义
int R_val=0;
int G_val=0;
int B_val=0;
int light_val=0;
int soil_val=0;
int LED_switch=OFF;
double temp_val=0;
double humi_val=0;//记录上电时间的变量
unsigned long cur_time=0;//定义处理云端下发消息的回调函数
void msgHandle(const String& topic,const String& message){if(pump_topic==topic){if(message=="1")pump_ON;else if(message=="0")pump_OFF;Serial.print("pump:  ");//将消息发送到串口，便于监控运行状态Serial.println(message);}if(LED_topic==topic){if(message=="1")LED_switch=ON;else if(message=="0")LED_switch=OFF;Serial.print("LED:  ");Serial.println(message);}if(RGB_topic==topic){String str=message;getRGB(str);Serial.print(R_val);Serial.print(G_val);Serial.println(B_val);Serial.print("RGB:  ");Serial.println(message);}}//定义本地传感器数据发送到云端的函数
void publishMessage(){olq.publish(temp_topic,String(temp_val));olq.publish(humi_topic,String(humi_val));  olq.publish(soil_topic,String(soil_val)); olq.publish(light_topic,String(light_val));
}void setup() {//串口初始化Serial3.begin(9600);Serial.begin(115200);//调用初始化函数Init();}void loop() {//obloq执行函数olq.update();if(LED_switch==ON)//开灯colorWipe(strip.Color(R_val, G_val, B_val), 50);else//关灯colorWipe(strip.Color(0,0,0), 50);//读取传感器数据light_val=analogRead(light_pin);soil_val=analogRead(soil_pin);temp_val=bme.readTemperature();humi_val=bme.readHumidity();//到达时间间隔则发送数据到云端if(millis()-cur_time>60000){cur_time=millis();publishMessage();}//调用128x64显示屏数据显示函数  draw();
}//初始化函数定义
void Init(){//水泵初始化pinMode(pump_pin,OUTPUT);pump_OFF;//LED初始化strip.begin();strip.show();//OLED显示屏初始化u8x8.begin();u8x8.setPowerSave(0);//BME280初始化if (!bme.begin(0x76)) {Serial.println("Could not find a valid BME280 sensor, check wiring!");while (1);}elseSerial.println("BME280 PASS!");//注册回调函数olq.setMsgHandle(msgHandle);//订阅相应的Topicolq.subscribe(pump_topic);olq.subscribe(LED_topic);olq.subscribe(RGB_topic);}//定义LED显示相应颜色灯光的函数
void colorWipe(uint32_t c, uint8_t wait) {for(uint16_t i=0; i<strip.numPixels(); i++) {strip.setPixelColor(i, c);strip.show();delay(wait);}
}//定义解析RGB字符串的函数
void getRGB(String str){int pos0,pos1,pos2,pos3;for(int i=0;i<str.length();i++){if(str[i]=='!')pos0=i;if(str[i]=='@')pos1=i;if(str[i]=='*')pos2=i;if(str[i]=='$')pos3=i;}R_val=getInt(str.substring(pos0+1,pos1));G_val=getInt(str.substring(pos1+1,pos2));B_val=getInt(str.substring(pos2+1,pos3));}//定义字符串转整型的函数
int getInt(String str){int num=0;for(int i=0;i<str.length();i++){num*=10;num+=str[i]-'0';    }  return num;
}//定义OLED显示屏显示数据的函数
void draw(){//显示温度char temp_value[6]; dtostrf(temp_val, 2, 2, temp_value); u8x8.setFont(u8x8_font_chroma48medium8_r);u8x8.drawString(1,1,"Temperature:");u8x8.setFont(u8x8_font_px437wyse700b_2x2_r);u8x8.drawString(3,4,temp_value);delay(100);u8x8.clear();//擦除显示的信息//显示湿度char humi_value[6]; dtostrf(humi_val, 2, 2, humi_value); u8x8.setFont(u8x8_font_chroma48medium8_r);u8x8.drawString(1,1,"Humidity:");u8x8.setFont(u8x8_font_px437wyse700b_2x2_r);u8x8.drawString(3,4, humi_value);delay(100);u8x8.clear();//显示土壤湿度char soil_value[6]; dtostrf(soil_val, 4, 0, soil_value); u8x8.setFont(u8x8_font_chroma48medium8_r);u8x8.drawString(1,1,"SoilHumidity:");u8x8.setFont(u8x8_font_px437wyse700b_2x2_r);u8x8.drawString(3,4,soil_value);delay(100);u8x8.clear();//显示光线强度char light_value[6]; dtostrf(light_val, 4, 0, light_value);u8x8.setFont(u8x8_font_chroma48medium8_r);u8x8.drawString(1,1,"LightValue:");u8x8.setFont(u8x8_font_px437wyse700b_2x2_r);u8x8.drawString(3,4,light_value);delay(100);u8x8.clear();
}

云端：

APP GUI设计：

APP Inventor 代码块：

Python代码：

import matplotlib.pyplot as plt
import pandas as pdplt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
plt.rcParams['font.family']='sans-serif'
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
data = pd.read_csv('C:\\Users\\Desktop\\humi.csv')
xdata = []
ydata = []
xdata = data.ix[:,'time']   #将csv中列名为“列名1”的列存入xdata数组中
ydata = data.ix[:,'Humidity']   #将csv中列名为“列名2”的列存入ydata数组中
plt.plot(xdata,ydata,'r<--')
plt.title(u"湿度随时间变化图",size=20)   #设置表名为“表名”
plt.legend(loc="best",fontsize="10",edgecolor='blue',title='图例：')
plt.xlabel(u'时间',size=15)   #设置x轴名为“x轴名”
plt.ylabel(u'湿度数值',size=15)   #设置y轴名为“y轴名”
plt.show()

数据可视化图表：
以湿度为例：

结束语：

EasyIOT确实比较easy ，非常适合中小学教学使用。需要注意的一个问题是OBLOQ模块的全双工通信能力不是很强，如果MCU发送的数据过快，那么MCU就收不到云端下发的指令，所以要注意延长MCU发布数据的间隔时间。

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