STM32F407+ESP8266实现DHT11 MQ135实时传输
最近在进行毕业设计,题目是有关智能家居方面的,在esp8266与手机通信方面下了很多功夫,找了许多资料,在此进行总结,方便友友进行学习。若有任何问题欢迎留言,讨论。可以实现手机与主控的实时信息互通。
1、主控以及传感器型号
名称 | 型号 |
主控 | STM32F407 |
温湿度传感器 | DHT12 |
烟雾传感器 | MQ135 |
1、ESP8266配置问题
最近在做毕设过程中,对ESP8266的相关配置花很长时间进行研究,对其进行一系列的总结,在这里分享给大家。首先就是esp8266模块可以分为三种模式,分别是表格的中的内容:
模式 | 详解 |
AP模式 | 服务端模式 |
Station模式 | 客户端模式 |
AP+Station模式 | 客户端+服务端模式 |
对于以上几种模式,大家可能不太理解,通俗点理解就是客户端模式:ESP8266作为设备连接手机或者电脑的热点,进行通信。而服务端通信就是ESP8266开热点,供手机或者电脑等设备连接进行通信。
我在毕设中主要用的是第三种模式,查阅相关资料,需要对ESP8266发送相关指令配置成第三种模式。具体指令如下所示:
指令 | 说明 |
AT+CWMODE=3 | 选择模式3 |
AT+RST | 重启 |
AT+CWSAP=“ESP8266”,“1234567890”,3,4 | 置wifi热点,信道3,加密方式4,完成后就可以用手机连接模块产生的WIFI |
AT+CIPMODE=1 | 开启透传模式 |
AT+CIPMUX=0 | 开启单路模式 |
AT+CIPSTART=“TCP”,“192.168.4.2”,5000 | 模块作为客户端Tcp client连接手机Tcp server |
AT+CIPSEND | 连接 |
这里的透传模式就可以理解为打电话,两个人打电话,都可以说话,可以实现信息实时传输,收发互不影响。这也最重要的;
注意:在第六条指令中,这一个IP地址和端口不是固定的,需要友友们自己查找自己手机或者设备的IP地址和端口,我用的是有人网络助手 。大家可以自行下载。具体操作步骤如下
- 在手机或者平板上安装有人网络调试助手,如下图所示在平板上面安装有人网络助手,第一次安装时可能会提示SDK版本过低,不影响使用,可以直接使用。
- 打开有人网络助手,点击TCP server→点击配置→出现服务配置→端口号是自动生成的(我的这里是5000)→点击激活完成配置
- 接着在屏幕的下面就会出现服务器开启端口,以及服务器IP,把指令6里面的服务器IP和端口换成自己的设备的就可以了。
- 接着就是ESP8266配置,直接上代码。
ESP8266.c文件
#include "esp8266.h"
#include "usart3.h"
#include "delay.h"
#include "lcd.h"
char a[]="AT+CWMODE=3";
char b[]="AT+RST";
char c[]="AT+CWSAP=\"ESP8266\",\"1234567890\",3,4";
char d[]="AT+CIPMODE=1";
char e[]="AT+CIPMUX=0";
char f[]="AT+CIPSTART=\"TCP\",\"192.168.4.2\",5000";
char g[]="AT+CIPSEND";
void esp8266_start_trans(void)
{
//设置工作模式 1:station模式 2:AP模式 3:兼容 AP+station模式
esp8266_send_cmd1((u8 *)a);
Show_Str(0,0,200,16,"设置AP+station模式",16,0);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
//重启
esp8266_send_cmd1((u8 *)b);
Show_Str(0,20,200,16,"重启",16,0);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
//连接WIFI
esp8266_send_cmd1((u8 *)c);// 设置wifi热点,信道3,加密方式4,完成后就可以用手机连接模块产生的WIFI了
Show_Str(0,40,200,16,"设置自身WLAN热点",16,0);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
esp8266_send_cmd1((u8 *)d);//透传
Show_Str(0,60,200,16,"开启透传",16,0);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
esp8266_send_cmd1((u8 *)e);//开启单路模式
Show_Str(0,80,200,16,"开启单路模式",16,0);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
esp8266_send_cmd1((u8 *)f);//模块作为客户端Tcp client连接手机Tcp server
Show_Str(0,100,200,16,"连接TCP服务端",16,0);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
esp8266_send_cmd1((u8 *)g);//进入透传发送数据
Show_Str(0,120,200,16,"进入透传",16,0);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
LCD_Clear(WHITE );
POINT_COLOR=RED;
Show_Str(0,80,200,24,"配置完成",16,0);
Show_Str(0,110,200,16,"欢迎进入智能家居系统",16,0);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
LCD_Clear(WHITE );
}
void esp8266_send_cmd1(u8 *cmd)
{
u3_printf("%s\r\n",cmd); //发送命令,需要加换行符
}
这上面的延时是为了给ESP8266响应的时间。
ESP8266.h
#include "sys.h"
void esp8266_start_trans(void);
void esp8266_send_cmd1(u8 *cmd);
上面就是esp8266的相关配置,接下来就分享串口3的相关配置,将esp8266接在主控板子上,具体连接如下
STM32F407引脚 | ESP8266引脚 |
3.3V | VCC |
GND | $GND |
PB11 | TXD |
PB10 | RXD |
注意: esp8266最好接主控板的3.3v引脚,防止电压过大烧坏芯片
2、串口3的代码如下:
#include "delay.h"
#include "usart3.h"
#include "stdarg.h"
#include "stdio.h"
#include "string.h"
//串口发送缓存区
__align(8) u8 USART3_TX_BUF[USART3_MAX_SEND_LEN]; //发送缓冲,最大USART3_MAX_SEND_LEN字节
#ifdef USART3_RX_EN //如果使能了接收
//串口接收缓存区
u8 USART3_RX_BUF[USART3_MAX_RECV_LEN]; //接收缓冲,最大USART3_MAX_RECV_LEN个字节.
//通过判断接收连续2个字符之间的时间差不大于100ms来决定是不是一次连续的数据.
//如果2个字符接收间隔超过100ms,则认为不是1次连续数据.也就是超过100ms没有接收到
//任何数据,则表示此次接收完毕.
//接收到的数据状态
//[15]:0,没有接收到数据;1,接收到了一批数据.
//[14:0]:接收到的数据长度
u16 USART3_RX_STA=0;
u8 Usart3_data[10] = {10};
u8 USART3_IRQHandler(void)
{
if(USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_RXNE) != RESET) //接收中断(接收到的数据必须是0x0d 0x0a结尾)
{
Usart3_data[0] =USART_ReceiveData(USART3); //读取接收到的数据
}
return Usart3_data[0] - 48;//串口发送时候取消16进制发送还有换行发送否者会导致数据接收不正确,如果不-48则可以使用16进制发送
}
#endif
//初始化IO 串口3
//bound:波特率
void usart3_init(u32 bound)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_DeInit(USART3); //复位串口3
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB,ENABLE); //使能GPIOB时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART3,ENABLE);//使能USART3时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_10; //GPIOB11和GPIOB10初始化
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //速度50MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽复用输出
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure); //初始化GPIOB11,和GPIOB10
GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource11,GPIO_AF_USART3); //GPIOB11复用为USART3
GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART3); //GPIOB10复用为USART3
USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//波特率一般设置为9600;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收发模式
USART_Init(USART3, &USART_InitStructure); //初始化串口3
USART_ITConfig(USART3, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启中断
USART_Cmd(USART3, ENABLE); //使能串口
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART3_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2 ;//抢占优先级2
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //子优先级3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据指定的参数初始化VIC寄存器
TIM7_Int_Init(100-1,8400-1); //10ms中断一次
TIM_Cmd(TIM7, DISABLE); //关闭定时器7
USART3_RX_STA=0; //清零
}
//串口3,printf 函数
//确保一次发送数据不超过USART3_MAX_SEND_LEN字节
void u3_printf(char* fmt,...)
{
u16 i,j;
va_list ap;
va_start(ap,fmt);
vsprintf((char*)USART3_TX_BUF,fmt,ap);
va_end(ap);
i=strlen((const char*)USART3_TX_BUF);//此次发送数据的长度
for(j=0;j<i;j++)//循环发送数据
{
while(USART_GetFlagStatus(USART3,USART_FLAG_TC)==RESET); //等待上次传输完成
USART_SendData(USART3,(uint8_t)USART3_TX_BUF[j]); //发送数据到串口3
}
}
注意:串口发送时候取消16进制发送还有换行发送否者会导致数据接收不正确,如果不减48则可以使用16进制发送
#ifndef __USART3_H
#define __USART3_H
#include "sys.h"
#define USART3_MAX_RECV_LEN 400 //最大接收缓存字节数
#define USART3_MAX_SEND_LEN 400 //最大发送缓存字节数
#define USART3_RX_EN 1 //0,不接收;1,接收.
extern u8 USART3_RX_BUF[USART3_MAX_RECV_LEN]; //接收缓冲,最大USART3_MAX_RECV_LEN字节
extern u8 USART3_TX_BUF[USART3_MAX_SEND_LEN]; //发送缓冲,最大USART3_MAX_SEND_LEN字节
extern u16 USART3_RX_STA; //接收数据状态
void usart3_init(u32 bound); //串口3初始化
void TIM7_Int_Init(u16 arr,u16 psc);
void u3_printf(char* fmt, ...);
u8 USART3_IRQHandler(void);
#endif
3、DHT11代码
#include "dht11.h"
#include "delay.h"
//复位DHT11
void DHT11_Rst(void)
{
DHT11_IO_OUT(); //SET OUTPUT
DHT11_DQ_OUT=0; //拉低DQ
delay_ms(20); //拉低至少18ms
DHT11_DQ_OUT=1; //DQ=1
delay_us(30); //主机拉高20~40us
}
//等待DHT11的回应
//返回1:未检测到DHT11的存在
//返回0:存在
u8 DHT11_Check(void)
{
u8 retry=0;
DHT11_IO_IN();//SET INPUT
while (DHT11_DQ_IN&&retry<100)//DHT11会拉低40~80us
{
retry++;
delay_us(1);
};
if(retry>=100)return 1;
else retry=0;
while (!DHT11_DQ_IN&&retry<100)//DHT11拉低后会再次拉高40~80us
{
retry++;
delay_us(1);
};
if(retry>=100)return 1;
return 0;
}
//从DHT11读取一个位
//返回值:1/0
u8 DHT11_Read_Bit(void)
{
u8 retry=0;
while(DHT11_DQ_IN&&retry<100)//等待变为低电平
{
retry++;
delay_us(1);
}
retry=0;
while(!DHT11_DQ_IN&&retry<100)//等待变高电平
{
retry++;
delay_us(1);
}
delay_us(40);//等待40us
if(DHT11_DQ_IN)return 1;
else return 0;
}
//从DHT11读取一个字节
//返回值:读到的数据
u8 DHT11_Read_Byte(void)
{
u8 i,dat;
dat=0;
for (i=0;i<8;i++)
{
dat<<=1;
dat|=DHT11_Read_Bit();
}
return dat;
}
//从DHT11读取一次数据
//temp:温度值(范围:0~50°)
//humi:湿度值(范围:20%~90%)
//返回值:0,正常;1,读取失败
u8 DHT11_Read_Data(u8 *temp,u8 *humi)
{
u8 buf[5];
u8 i;
DHT11_Rst();
if(DHT11_Check()==0)
{
for(i=0;i<5;i++)//读取40位数据
{
buf[i]=DHT11_Read_Byte();
}
if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])==buf[4])
{
*humi=buf[0];
*temp=buf[2];
}
}else return 1;
return 0;
}
//初始化DHT11的IO口 DQ 同时检测DHT11的存在
//返回1:不存在
//返回0:存在
u8 DHT11_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOG, ENABLE);//使能GPIOG时钟
//GPIOF9,F10初始化设置
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 ;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//普通输出模式
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//50MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure);//初始化
DHT11_Rst();
return DHT11_Check();
}
#ifndef __DHT11_H
#define __DHT11_H
#include "sys.h"
//IO方向设置
#define DHT11_IO_IN() {GPIOG->MODER&=~(3<<(9*2));GPIOG->MODER|=0<<9*2;} //PG9输入模式
#define DHT11_IO_OUT() {GPIOG->MODER&=~(3<<(9*2));GPIOG->MODER|=1<<9*2;} //PG9输出模式
IO操作函数
#define DHT11_DQ_OUT PGout(9) //数据端口 PG9
#define DHT11_DQ_IN PGin(9) //数据端口 PG9
u8 DHT11_Init(void);//初始化DHT11
u8 DHT11_Read_Data(u8 *temp,u8 *humi);//读取温湿度
u8 DHT11_Read_Byte(void);//读出一个字节
u8 DHT11_Read_Bit(void);//读出一个位
u8 DHT11_Check(void);//检测是否存在DHT11
void DHT11_Rst(void);//复位DHT11
#endif
4、MQ135代码
这里的代码就是正点原子库里面的ADC采集代码,就不展示了,可以去正点原子资料下载中心.。
5、成果展示
配置完成以后,下载代码,打开手机设备的有人网络助手,可以看到配置下面有设备连接,出现这个图标证明连接已经成功。
ESP8266可以与手机实现通信,当使用有人网络助手发送6,单片机响应,关闭指示灯,如下图所示:
同时可以实现主控采集到温湿度以及空气质量数据传输到有人网络助手上面,去下图所示: