物联网实验-温湿度实时监测系统

前言：

这是大四上学期做的物联网实验，总共4个实验，这是第4个，也是最难的一个，当然大部分程序是我的老师编写的，我只是跟着实验指导书做出来的，希望可以帮到大家。

1. 系统工作原理

温湿度感知节点（Client），实时采集温湿度数据，然后通过WiFi模块，以TCP协议
将采集数据实时无线传输给服务端（Server）；服务端将接收到的温湿度数据存于数据库
中；用户终端（User）从服务端获取实时采集和历史数据，用以监测、分析、查询等应
用。

2. 系统设计

用户应用程序界面如图所示。

服务器界面：

使用串口助手看数据：
如果不写服务器程序和用户应用程序，也可以使用串口助手来观察数据

操作方法如下：

打开串口调试工具SSCOM，如下图所示。
实验以开发板作为客户端（Client），以电脑作为服务器端（Server）。所以，在SSCOM中，端口号选择TCPServer，服务器IP（本地IP）、端口设置与main函数中的一致。
按下SSCOM“侦听”按钮，若系统显示“已连接”，表明开发板已经建立了与服务器端的TCP连接，则可以看到温湿度的实时监测数据，。

终端设备：
主要用到的元器件有：
STM32F103C8T6、ESP8266、DHT11、DS18B20、ST-LINK下载器、方口数据线

3. 程序编写

STM32部分源码：
这部分代码太多了，只给出主函数的代码。

#include "filelib.h"int main(void)
{char *sendtxt = (char*)malloc(48);strcpy(P_data.wifi_ssid,"XIAOCHUN");          //设置连接WiFi名称strcpy(P_data.wifi_psd,"3118003167");         //设置连接WiFi密码strcpy(P_data.wifi_ip,"192.168.43.217");      //设置连接服务器IPstrcpy(P_data.wifi_port,"12345");              //设置连接服务器端口ESP8266_Init ();                                 //初始化ESP8266DHT11_GPIO_Config();DS18B20_Init();macESP8266_CH_ENABLE();                          //使能ESP8266ESP8266_AT_Test();                               //检测ESP8266的AT是否启动(若10次测试失败，则结束程序运行)ESP8266_Net_Mode_Choose(STA);                    //设置wifi模块为STA模式//连接wifiwhile (!ESP8266_JoinAP(P_data.wifi_ssid, P_data.wifi_psd))
{//连接wifi失败，重连
}   ESP8266_Enable_MultipleId(DISABLE);             //关闭WiFi多连接//连接到远程服务器while (!ESP8266_Link_Server(enumTCP, P_data.wifi_ip, P_data.wifi_port, Single_ID_0))
{//连接服务器失败，重连}while (!ESP8266_UnvarnishSend()) ;                     //开启穿透模式while(1){Delay_ms(1500);                                        //每隔1500ms获取一次温湿度//Dev_data.temp = readtemp();                     //获取温度Dev_data.temp =DS18B20_GetTemperture();sprintf(sendtxt,"%s%.2f%s","温度：",Dev_data.temp,"℃");ESP8266_SendString ( ENABLE,sendtxt,0, Single_ID_0 );    //发送温度值到服务器Dev_data.humi = Get_Humi_Value();                       //获取湿度sprintf(sendtxt,"%s%u%s","湿度：",Dev_data.humi,"%RH");ESP8266_SendString ( ENABLE,sendtxt,0, Single_ID_0 );    //发送温度值到服务器
//      ESP8266_SendString ( ENABLE, "Welcome!\r\n", 0, Single_ID_0 );    //发送湿度值到服务器}
}

服务器源码：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#if defined(_WIN32) || defined(_WIN64)  //为了支持windows平台上的编译
#include <windows.h>
#endif#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<iostream>
#include<winsock.h>
#include "mysql.h"  //该文件在…\mysql-8.0.18-winx64\include下#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")using namespace std;
void initialization();
int main() {//以下是MySQL数据库操作程序 MYSQL mysql, * sock; //声明MySQL的句柄 const char* host = "localhost"; //数据库服务器IP const char* user = "root"; //连接MySQL的用户名 const char* passwd = "123456"; //连接MySQL的用户密码const char* db = "iotdatabase"; //连接数据库的名字unsigned int port = 3306; //这是MySQL的服务器的端口，如果没有修改过的话就是3306const char* unix_socket = NULL; //unix_socket这是unix下的，在Windows下把它设置为NULL unsigned long client_flag = 0; //这个参数一般为0 char query_str[200]; //MySQL命令字符串  mysql_init(&mysql); //连接数据库之前必须使用初始化函数进行初始化 //连接MySQL  if ((sock = mysql_real_connect(&mysql, host, user, passwd, db, port, NULL,0 )) == NULL)  //unix_socket  client_flag{cout << "连接mysql失败" << endl;exit(1); //exit(0);正常的关闭所有程序; exit(1):有错误的关闭所有程序}//以下是Socket通信服务端程序 int recv_len = 0; //定义长度变量 int len = 0;//定义服务端套接字，接受请求套接字SOCKET s_server;SOCKET s_accept;//服务端地址客户端地址SOCKADDR_IN server_addr;SOCKADDR_IN accept_addr;//initialization();//填充服务端信息server_addr.sin_family = AF_INET;            //协议簇类型：TCP/IP–IPv4server_addr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("192.168.43.217");        //服务器IP 192.168.43.217server_addr.sin_port = htons(12345);         //服务器端口//初始化套接字 WORD w_req = MAKEWORD(2, 2); //版本号 WSADATA wsadata;int err;err = WSAStartup(w_req, &wsadata); //初始化套接字if (err != 0) {WSACleanup(); //中止套接字 }//创建套接字s_server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  //SOCK_STREAM—TCP流//SOCK_DGRAM—UDP数据报；SOCK_RAW—原始套接字 if (bind(s_server, (SOCKADDR*)&server_addr, sizeof(SOCKADDR)) == SOCKET_ERROR) {WSACleanup();cout << "失败" << endl;}else {cout << "套接字绑定成功！" << endl;cout << "IP：192.168.43.217" << endl;cout << "端口：12345" << endl;}//设置套接字为监听状态if (listen(s_server, SOMAXCONN) < 0) {cout << "设置监听状态失败！" << endl;WSACleanup();}else {cout << "设置监听状态成功！" << endl;}cout << "服务端正在监听连接，请稍候...." << endl;//接受连接请求len = sizeof(SOCKADDR);s_accept = accept(s_server, (SOCKADDR*)&accept_addr, &len);if (s_accept == SOCKET_ERROR) {cout << "连接失败！" << endl;WSACleanup(); //释放DLL资源return 0;}cout << "连接建立，准备接受数据" << endl;//接收数据while (1) {char recv_buf[100] = { "\0" };    //定义接受缓冲区，并赋初值Nullrecv_len = recv(s_accept, recv_buf, 100, 0);      //接收数据长度if (recv_len < 0) {cout << "接受失败！" << endl;break;}else {//获取温湿度数据 数据格式：温度数据 + 湿度数据 #char* p1 = NULL;char* p2 = NULL;char* p3 = NULL;//分割字符串安全函数,这个函数将剩余的字符串存储在buf变量中，而不是静态变量中，从而保证了安全性。//char *strtok_s( char *strToken, const char *strDelimit, char **buf);string tempData = strtok_s(recv_buf, "+", &p2);string humiData = strtok_s(p2, "#", &p3);//获取采集时间char str[50];SYSTEMTIME st;       //系统时间变量GetLocalTime(&st);  //获得系统时间sprintf(str, "%u-%u-%u %u:%u:%u",st.wYear, st.wMonth, st.wDay, st.wHour, st.wMinute, st.wSecond);string datetimeDA = str;     //将采集时间转换为字符串 //拼接MYSQL查询命令字符串string sql = "insert into acquisitiondata(tempData,humiData,datetimeDA) values ('" + tempData + "','" + humiData + "','" + datetimeDA + "')";strcpy_s(query_str, sql.c_str()); //将采集的温湿度插入MySQL数据表acquisitiondatamysql_real_query(&mysql, query_str, strlen(query_str));  //执行由query_str指向的SQL查询cout << "将采集的温湿度插入MySQL数据表acquisitiondata" << endl;}}//关闭服务端套接字closesocket(s_server);closesocket(s_accept);//释放DLL资源WSACleanup();return 0;
}void initialization() {//初始化套接字库WORD w_req = MAKEWORD(2, 2);//版本号WSADATA wsadata;int err;err = WSAStartup(w_req, &wsadata);if (err != 0) {cout << "初始化套接字库失败！" << endl;}else {cout << "初始化套接字库成功！" << endl;}//检测版本号if (LOBYTE(wsadata.wVersion) != 2 || HIBYTE(wsadata.wHighVersion) != 2) {cout << "套接字库版本号不符！" << endl;WSACleanup();}else {cout << "套接字库版本正确！" << endl;}
}

用户程序源码：

using System.Windows;
using MySql.Data.MySqlClient;
using System.Data;
using System.Linq;
using System.Threading;namespace UserApp
{/// <summary>/// MainWindow.xaml 的交互逻辑/// </summary>public partial class MainWindow : Window{public MainWindow(){InitializeComponent();   //窗体界面定义初始化string connectionString = "server=localhost;port=3306;database=iotdatabase;charset=utf8;user id=root;password=123456;pooling=false;";//MySQL数据库连接字符串MySqlConnection conn = new MySqlConnection(connectionString); //连接MySQL数据库conn.Open();                     //打开连接DataTable dt = new DataTable(); //定义数据表string sqlstring = "SELECT * from acquisitiondata where numRecord = (SELECT max(numRecord)FROM acquisitiondata)"; //查询实时数据命令字符串MySqlCommand cmd = new MySqlCommand //定义MySQLCommand对象{Connection = conn,CommandText = sqlstring,CommandType = CommandType.Text};SynchronizationContext _syncContext = SynchronizationContext.Current;Thread LogThread = new Thread(new ThreadStart(DoService)); //定义线程LogThread.IsBackground = true; //设置线程为后台线程LogThread.Start(); //开启线程void DoService(){while (true){MySqlDataAdapter da = new MySqlDataAdapter(cmd); //获取实时数据da.Fill(dt); //将数据填充到数据表dtDataRow dr_last = dt.AsEnumerable().Last();_syncContext.Post(SetTextBox1, dr_last[1].ToString()); //通过线程更新txBoxTemp_syncContext.Post(SetTextBox2, dr_last[2].ToString()); //通过线程更新txBoxHumi_syncContext.Post(SetTextBox3, dr_last[3].ToString()); //通过线程更新txBoxTimeThread.Sleep(1000);}}void SetTextBox1(object text){txBoxTemp.Text = text.ToString(); //更新txBoxTemp}void SetTextBox2(object text){txBoxHumi.Text = text.ToString(); //更新txBoxHumi}void SetTextBox3(object text){txBoxTime.Text = text.ToString(); //更新txBoxTime}}private void Button_Click(object sender, RoutedEventArgs e){//查询按钮string connectionString = "server=localhost;port=3306;database=iotdatabase;charset=utf8;user id = root; password = 123456; pooling = false; ";MySqlConnection conn = new MySqlConnection(connectionString);  //连接MySQL数据库conn.Open();                                                  //打开连接DataTable dt = new DataTable();                                //定义数据表string sqlstring = "SELECT * FROM acquisitiondata;";          //查询所有记录命令字符串MySqlCommand cmd = new MySqlCommand();                        //定义MySQLCommand对象cmd.Connection = conn;cmd.CommandText = sqlstring;cmd.CommandType = CommandType.Text;MySqlDataAdapter da = new MySqlDataAdapter(cmd);da.Fill(dt);                                                   //将数据填充到数据表dtdataGridViewTH.ItemsSource = dt.DefaultView;                 //dataGridViewTH绑定数据表dtconn.Close();                                                //关闭数据库连接}private void BtnClear_Click_1(object sender, RoutedEventArgs e){//清空按钮string connectionString = "server=localhost;port=3306;database=iotdatabase;charset=utf8;user id = root; password = 123456; pooling = false; ";MySqlConnection conn = new MySqlConnection(connectionString);  //连接MySQL数据库conn.Open();                                                  //打开连接DataTable dt = new DataTable();                                //定义数据表                                                         string sqlstring = "TRUNCATE acquisitiondata;"; //TRUNCATE TABLE 删除表中的所有行，而不记录单个行删除操作MySqlCommand cmd = new MySqlCommand();                        //定义MySQLCommand对象cmd.Connection = conn;cmd.CommandText = sqlstring;cmd.CommandType = CommandType.Text;MySqlDataAdapter da = new MySqlDataAdapter(cmd);da.Fill(dt);                                                   //将数据填充到数据表dtdataGridViewTH.ItemsSource = dt.DefaultView;                 //dataGridViewTH绑定数据表dtconn.Close();                                                //关闭数据库连接}private void txBoxTime_TextChanged(object sender, System.Windows.Controls.TextChangedEventArgs e){//采集时间框}private void TextBox_TextChanged(object sender, System.Windows.Controls.TextChangedEventArgs e){//温度数据框}private void txBoxHumi_TextChanged(object sender, System.Windows.Controls.TextChangedEventArgs e){//湿度数据款框}}
}

最后：
需要资料的可以自行下载。下载链接
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