使用ESP8266和DHT11构建基于物联网的智能灌溉系统

　　大多数农民使用大部分耕地，很难到达和追踪大片土地的每个角落。有时可能会出现不均匀的水洒。这导致农作物质量不佳，进一步导致经济损失。在这种情况下，使用最新物联网技术的智能灌溉系统很有帮助，并有助于轻松耕作。

　　智能灌溉系统具有广泛的自动化整个灌溉系统的范围。在这里，我们正在使用 ESP8266 NodeMCU 模块和 DHT11 传感器构建基于物联网的灌溉系统。它不仅会根据土壤中的水分含量自动灌溉水，还会将数据发送到 ThingSpeak 服务器以跟踪土地状况。该系统将包括一个水泵，该水泵将用于根据土地环境条件（如湿度、温度和湿度）向土地洒水。

　　我们之前构建了类似的自动植物灌溉系统，它在移动设备上发送警报，但不在物联网云上。除此之外，雨水报警和土壤湿度检测电路也有助于构建智能灌溉系统。

　　在开始之前，重要的是要注意不同的作物需要不同的土壤湿度、温度和湿度条件。因此，在本教程中，我们使用的这种作物需要大约 50-55% 的土壤水分。因此，当土壤水分流失到 50% 以下时，电机泵将自动启动洒水，并继续洒水，直到水分达到 55%，然后泵将关闭。传感器数据将在定义的时间间隔内发送到 ThingSpeak 服务器，以便可以从世界任何地方对其进行监控。

　　所需组件

　　NodeMCU ESP8266

　　土壤湿度传感器模块

　　水泵模块

　　继电器模块

　　DHT11

　　连接电线

　　电路原理图

　　该物联网智能灌溉系统的电路图如下：

　　为自动灌溉系统编程 ESP8266 NodeMCU

　　对于 ESP8266 NodeMCU 模块的编程，仅使用 DHT11 传感器库作为外部库。湿度传感器提供模拟输出，可通过 ESP8266 NodeMCU 模拟引脚 A0 读取。由于 NodeMCU 无法从其 GPIO 提供大于 3.3V 的输出电压，因此我们使用继电器模块来驱动 5V 电机泵。湿度传感器和 DHT11 传感器也由外部 5V 电源供电。

　　从包含必要的库开始。

 

#include  
#include 

 

由于我们使用的是 ThingSpeak 服务器，因此需要 API 密钥才能与服务器通信。要了解我们如何从 ThingSpeak 获取 API 密钥，您可以访问之前关于 ThingSpeak 上实时温度和湿度监控的文章。

 

字符串 apiKey = "X5AQ445IKMBYW31H 
const char* 服务器 = "api.thingspeak.com";

 

下一步是编写 SSID 和密码等 Wi-Fi 凭据。

 

const char *ssid = "CircuitDigest";     
const char *pass = "xxxxxxxxxxx";

 

定义连接 DHT 的 DHT 传感器引脚并选择 DHT 类型。

 

#define DHTPIN D3           
DHT dht(DHTPIN, DHT11);

 

湿度传感器输出连接到 ESP8266 NodeMCU 的引脚 A0。并且电机引脚连接到 NodeMCU 的 D0。

 

常量int湿气Pin = A0；
常量 int motorPin = D0;

 

我们将使用millis()函数在每个定义的时间间隔后发送数据，这里是 10 秒。避免了延迟（），因为它会在定义的延迟中停止程序，而微控制器无法执行其他任务。在此处了解有关delay() 和 millis() 之间区别的更多信息。

 

无符号长间隔 = 10000；
unsigned long previousMillis = 0;

 

将电机引脚设置为输出，并首先关闭电机。开始 DHT11 传感器读数。

 

pinMode（motorPin，输出）；
数字写入（motorPin，低）；// 最初保持电机关闭
dht.begin();

 

尝试使用给定的 SSID 和密码连接 Wi-Fi，然后等待 Wi-Fi 连接，如果已连接，则转到下一步。

 

WiFi.开始（ssid，通过）；
  而（WiFi.status（）！= WL_CONNECTED）
  {
    延迟（500）；
    Serial.print("."); 
  } 
  Serial.println(""); 
  Serial.println("WiFi 连接"); 
}

 

定义启动程序的当前时间并将其保存在一个变量中，以便与经过的时间进行比较。

 

无符号长 currentMillis = millis();

 

读取温度和湿度数据并将它们保存到变量中。

 

浮动 h = dht.readHumidity(); 
浮动 t = dht.readTemperature();

 

如果 DHT 已连接且 ESP8266 NodeMCU 能够读取读数，则继续下一步或从此处返回再次检查。

 

if (isnan(h) || isnan(t)) 
  { 
    Serial.println("读取 DHT 传感器失败！"); 
    返回; 
  }

 

从传感器读取湿度读数并打印读数。

 

湿度百分比 = ( 100.00 - ( (analogRead(moisturePin) / 1023.00) * 100.00 ) ); 
  Serial.print("土壤水分="); 
  序列号.print(moisturePercentage); 
  序列号.println("%");

 

如果湿度读数在所需的土壤湿度范围之间，则保持泵关闭，或者如果超过所需的湿度，则打开泵。 

 

if (moisturePercentage < 50) { 
    digitalWrite(motorPin, HIGH); 
  } 
   if (moisturePercentage > 50 && wetPercentage < 55) { 
    digitalWrite(motorPin, HIGH); 
  } 
if (moisturePercentage > 56) { 
    digitalWrite(motorPin, LOW); 
  }

 

现在每 10 秒调用一次sendThingspeak()函数将湿度、温度和湿度数据发送到 ThingSpeak 服务器。

 

  if ((unsigned long)(currentMillis - previousMillis) >= interval) { 
    sendThingspeak(); 
    以前的米利斯 = 米利斯（）；
    客户端.stop(); 
  }

 

在sendThingspeak()函数中，我们检查系统是否连接到服务器，如果是，则准备一个字符串，其中写入湿度、温度、湿度读数，该字符串将与 API 密钥和服务器地址一起发送到 ThingSpeak 服务器。

 

if (client.connect(server, 80)) 
    { 
      String postStr = apiKey; 
      postStr += "&field1="; 
      postStr += 字符串（水分百分比）；
      postStr += "&field2="; 
      postStr += 字符串（t）；
      postStr += "&field3="; 
      postStr += String(h);      
      postStr += "\r\n\r\n";

 

最后，使用client.print()函数将数据发送到 ThingSpeak 服务器，该函数包含 API 密钥、服务器地址和上一步准备的字符串。

 

client.print("POST /update HTTP/1.1\n"); 
      client.print("主机：api.thingspeak.com\n"); 
      client.print("连接：关闭\n"); 
      client.print("X-THINGSPEAKAPIKEY:" + apiKey + "\n"); 
      client.print("Content-Type: applicaTIon/x-www-form-urlencoded\n"); 
      client.print("内容长度："); 
      client.print(postStr.length()); 
      client.print("\n\n"); 
      client.print(postStr);

 

　　最后，这就是数据在 ThingSpeak Dashboard 上的外观

　　最后一步完成了基于物联网的智能灌溉系统的完整教程。请注意，当洒水后土壤湿度达到所需水平时，关闭电机非常重要。您可以制作一个更智能的系统，该系统可以包含对不同作物的不同控制。
#include

#include

String apiKey = "X5AQ3EGIKMBYW31H"; // 在此处输入您的 Write API 密钥

const char* server = "api.thingspeak.com";

const char *ssid = "CircuitLoop"; // 输入您的 WiFi 名称

const char *pass = "circuitdigest101"; // 输入您的 WiFi 密码

#define DHTPIN D3 // 连接 dht11 的 GPIO 引脚

DHT dht(DHTPIN, DHT11);

WiFiClient客户端；


常量int湿气Pin = A0；// 湿度传感器引脚

const int motorPin = D0;

无符号长间隔 = 10000；

unsigned long previousMillis = 0;

无符号长间隔1 = 1000；

unsigned long previousMillis1 = 0;

漂浮水分百分比；//湿度读数

float h; // 湿度读数

float t; //温度读数


无效设置（）

{

Serial.begin（115200）；

延迟（10）；

pinMode（motorPin，输出）；

数字写入（motorPin，低）；// 最初保持电机关闭

dht.begin();

Serial.println("正在连接");

序列号.println(ssid);

WiFi.开始（ssid，通过）；

而（WiFi.status（）！= WL_CONNECTED）

{

延迟（500）；

Serial.print("."); // 打印...直到没有连接

}

Serial.println("");

Serial.println("WiFi 连接");

}


void loop()

{

unsigned long currentMillis = millis(); // 获取当前时间


h = dht.readHumidity(); // 读取湿度

t = dht.readTemperature(); //读取温度


if (isnan(h) || isnan(t))

{

Serial.println("读取 DHT 传感器失败！");

返回;

}


湿度百分比 = ( 100.00 - ( (analogRead(moisturePin) / 1023.00) * 100.00 ) );


if ((unsigned long)(currentMillis - previousMillis1) >= interval1) {

Serial.print("Soil Moisture is = ");

序列号.print(moisturePercentage);

序列号.println("%");

以前的Millis1 = 毫秒（）；

}


if (moisturePercentage < 50) {

digitalWrite(motorPin, HIGH); // 调整电机

}

if (moisturePercentage > 50 &&吸湿百分比 < 55) {

digitalWrite(motorPin, HIGH); //打开电动泵

}

if (moisturePercentage > 56) {

digitalWrite(motorPin, LOW); // 关闭电机

}



if ((unsigned long)(currentMillis - previousMillis) >= interval) {


发送事物说话（）；//向事物发送数据

previousMillis = millis();

客户端.stop();

}


}


void sendThingspeak() {

if (client.connect(server, 80))

{

String postStr = apiKey; // 在 postStr 字符串中添加 api key

postStr += "&field1=";

postStr += 字符串（水分百分比）；// 添加mositure readin

postStr += "&field2=";

postStr += 字符串（t）；// 添加 tempr readin

postStr += "&field3=";

postStr += String(h); // 添加湿度

读数 postStr += "\r\n\r\n";


client.print("POST /update HTTP/1.1\n");

client.print("主机：api.thingspeak.com\n");

client.print("连接：关闭\n");

client.print("X-THINGSPEAKAPIKEY:" + apiKey + "\n");

client.print("Content-Type: applicaTIon/x-www-form-urlencoded\n");

client.print("内容长度：");

client.print(postStr.length()); //发送字符串的长度

client.print("\n\n");

client.print(postStr); // 发送完整的字符串

Serial.print("Moisture Percentage: ");

序列号.print(moisturePercentage);

Serial.print("%.温度：");

序列号.print(t);


序列号.print(h);

Serial.println("%. 发送到 Thingspeak。");

}

}