使用ESP8266和DHT11構建基于物聯(lián)網的智能灌溉系統(tǒng)

　　大多數(shù)農民使用大部分耕地，很難到達和追蹤大片土地的每個角落。有時可能會出現(xiàn)不均勻的水灑。這導致農作物質量不佳，進一步導致經濟損失。在這種情況下，使用最新物聯(lián)網技術的智能灌溉系統(tǒng)很有幫助，并有助于輕松耕作。

　　智能灌溉系統(tǒng)具有廣泛的自動化整個灌溉系統(tǒng)的范圍。在這里，我們正在使用 ESP8266 NodeMCU 模塊和 DHT11 傳感器構建基于物聯(lián)網的灌溉系統(tǒng)。它不僅會根據土壤中的水分含量自動灌溉水，還會將數(shù)據發(fā)送到 ThingSpeak 服務器以跟蹤土地狀況。該系統(tǒng)將包括一個水泵，該水泵將用于根據土地環(huán)境條件（如濕度、溫度和濕度）向土地灑水。

　　我們之前構建了類似的自動植物灌溉系統(tǒng)，它在移動設備上發(fā)送警報，但不在物聯(lián)網云上。除此之外，雨水報警和土壤濕度檢測電路也有助于構建智能灌溉系統(tǒng)。

　　在開始之前，重要的是要注意不同的作物需要不同的土壤濕度、溫度和濕度條件。因此，在本教程中，我們使用的這種作物需要大約 50-55% 的土壤水分。因此，當土壤水分流失到 50% 以下時，電機泵將自動啟動灑水，并繼續(xù)灑水，直到水分達到 55%，然后泵將關閉。傳感器數(shù)據將在定義的時間間隔內發(fā)送到 ThingSpeak 服務器，以便可以從世界任何地方對其進行監(jiān)控。

　　所需組件

　　NodeMCU ESP8266

　　土壤濕度傳感器模塊

　　水泵模塊

　　繼電器模塊

　　DHT11

　　連接電線

　　電路原理圖

　　該物聯(lián)網智能灌溉系統(tǒng)的電路圖如下：

　　為自動灌溉系統(tǒng)編程 ESP8266 NodeMCU

　　對于 ESP8266 NodeMCU 模塊的編程，僅使用 DHT11 傳感器庫作為外部庫。濕度傳感器提供模擬輸出，可通過 ESP8266 NodeMCU 模擬引腳 A0 讀取。由于 NodeMCU 無法從其 GPIO 提供大于 3.3V 的輸出電壓，因此我們使用繼電器模塊來驅動 5V 電機泵。濕度傳感器和 DHT11 傳感器也由外部 5V 電源供電。

　　從包含必要的庫開始。

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#include  
#include 

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由于我們使用的是 ThingSpeak 服務器，因此需要 API 密鑰才能與服務器通信。要了解我們如何從 ThingSpeak 獲取 API 密鑰，您可以訪問之前關于 ThingSpeak 上實時溫度和濕度監(jiān)控的文章。

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字符串 apiKey = "X5AQ445IKMBYW31H 
const char* 服務器 = "api.thingspeak.com";

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下一步是編寫 SSID 和密碼等 Wi-Fi 憑據。

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

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定義連接 DHT 的 DHT 傳感器引腳并選擇 DHT 類型。

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

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濕度傳感器輸出連接到 ESP8266 NodeMCU 的引腳 A0。并且電機引腳連接到 NodeMCU 的 D0。

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

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我們將使用millis()函數(shù)在每個定義的時間間隔后發(fā)送數(shù)據，這里是 10 秒。避免了延遲（），因為它會在定義的延遲中停止程序，而微控制器無法執(zhí)行其他任務。在此處了解有關delay() 和 millis() 之間區(qū)別的更多信息。

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無符號長間隔 = 10000；
unsigned long previousMillis = 0;

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將電機引腳設置為輸出，并首先關閉電機。開始 DHT11 傳感器讀數(shù)。

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pinMode（motorPin，輸出）；
數(shù)字寫入（motorPin，低）；// 最初保持電機關閉
dht.begin();

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嘗試使用給定的 SSID 和密碼連接 Wi-Fi，然后等待 Wi-Fi 連接，如果已連接，則轉到下一步。

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WiFi.開始（ssid，通過）；
  而（WiFi.status（）！= WL_CONNECTED）
  {
    延遲（500）；
    Serial.print("."); 
  } 
  Serial.println(""); 
  Serial.println("WiFi 連接"); 
}

?

定義啟動程序的當前時間并將其保存在一個變量中，以便與經過的時間進行比較。

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無符號長 currentMillis = millis();

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讀取溫度和濕度數(shù)據并將它們保存到變量中。

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

?

如果 DHT 已連接且 ESP8266 NodeMCU 能夠讀取讀數(shù)，則繼續(xù)下一步或從此處返回再次檢查。

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if (isnan(h) || isnan(t)) 
  { 
    Serial.println("讀取 DHT 傳感器失敗！"); 
    返回; 
  }

?

從傳感器讀取濕度讀數(shù)并打印讀數(shù)。

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

?

如果濕度讀數(shù)在所需的土壤濕度范圍之間，則保持泵關閉，或者如果超過所需的濕度，則打開泵。?

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

?

現(xiàn)在每 10 秒調用一次sendThingspeak()函數(shù)將濕度、溫度和濕度數(shù)據發(fā)送到 ThingSpeak 服務器。

?

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

?

在sendThingspeak()函數(shù)中，我們檢查系統(tǒng)是否連接到服務器，如果是，則準備一個字符串，其中寫入濕度、溫度、濕度讀數(shù)，該字符串將與 API 密鑰和服務器地址一起發(fā)送到 ThingSpeak 服務器。

?

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()函數(shù)將數(shù)據發(fā)送到 ThingSpeak 服務器，該函數(shù)包含 API 密鑰、服務器地址和上一步準備的字符串。

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client.print("POST /update HTTP/1.1\n"); 
      client.print("主機：api.thingspeak.com\n"); 
      client.print("連接：關閉\n"); 
      client.print("X-THINGSPEAKAPIKEY:" + apiKey + "\n"); 
      client.print("Content-Type: application/x-www-form-urlencoded\n"); 
      client.print("內容長度："); 
      client.print(postStr.length()); 
      client.print("\n\n"); 
      client.print(postStr);

?

　　最后，這就是數(shù)據在 ThingSpeak Dashboard 上的外觀

　　最后一步完成了基于物聯(lián)網的智能灌溉系統(tǒng)的完整教程。請注意，當灑水后土壤濕度達到所需水平時，關閉電機非常重要。您可以制作一個更智能的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以包含對不同作物的不同控制。
#include

#include

String apiKey = "X5AQ3EGIKMBYW31H"; // 在此處輸入您的 Write API 密鑰

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

const char *ssid = "CircuitLoop"; // 輸入您的 WiFi 名稱

const char *pass = "circuitdigest101"; // 輸入您的 WiFi 密碼

#define DHTPIN D3 // 連接 dht11 的 GPIO 引腳

DHT dht(DHTPIN, DHT11);

WiFiClient客戶端；


常量int濕氣Pin = A0；// 濕度傳感器引腳

const int motorPin = D0;

無符號長間隔 = 10000；

unsigned long previousMillis = 0;

無符號長間隔1 = 1000；

unsigned long previousMillis1 = 0;

漂浮水分百分比；//濕度讀數(shù)

float h; // 濕度讀數(shù)

float t; //溫度讀數(shù)


無效設置（）

{

Serial.begin（115200）；

延遲（10）；

pinMode（motorPin，輸出）；

數(shù)字寫入（motorPin，低）；// 最初保持電機關閉

dht.begin();

Serial.println("正在連接");

序列號.println(ssid);

WiFi.開始（ssid，通過）；

而（WiFi.status（）！= WL_CONNECTED）

{

延遲（500）；

Serial.print("."); // 打印...直到沒有連接

}

Serial.println("");

Serial.println("WiFi 連接");

}


void loop()

{

unsigned long currentMillis = millis(); // 獲取當前時間


h = dht.readHumidity(); // 讀取濕度

t = dht.readTemperature(); //讀取溫度


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

{

Serial.println("讀取 DHT 傳感器失??！");

返回;

}


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


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

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

序列號.print(moisturePercentage);

序列號.println("%");

以前的Millis1 = 毫秒（）；

}


if (moisturePercentage < 50) {

digitalWrite(motorPin, HIGH); // 調整電機

}

if (moisturePercentage > 50 &&吸濕百分比 < 55) {

digitalWrite(motorPin, HIGH); //打開電動泵

}

if (moisturePercentage > 56) {

digitalWrite(motorPin, LOW); // 關閉電機

}



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


發(fā)送事物說話（）；//向事物發(fā)送數(shù)據

previousMillis = millis();

客戶端.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); // 添加濕度

讀數(shù) postStr += "\r\n\r\n";


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

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

client.print("連接：關閉\n");

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

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

client.print("內容長度：");

client.print(postStr.length()); //發(fā)送字符串的長度

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

client.print(postStr); // 發(fā)送完整的字符串

Serial.print("Moisture Percentage: ");

序列號.print(moisturePercentage);

Serial.print("%.溫度：");

序列號.print(t);


序列號.print(h);

Serial.println("%. 發(fā)送到 Thingspeak。");

}

}