一、课题研究意义、现状及应用分析
智能家居作为物联技术在居住环境中的综合体现, 现今已被越来越多的中国消费者所接受。环境监测作为其中的一项重要组成部分, 通常会通过各种传感器对空气温度、湿度、燃气浓度、火焰探测等项目进行监测。其中空气温湿度的智能检测常作为附加功能应用于空调、加湿器、除湿器等家电, 需要启动体量较大的家电才能实现检测, 成本较高；而传统的简易物理温湿度测量仪不具备远程实时显示的功能, 便捷性较低。
本文设计提出的基于ESP8266的空气温湿度检测系统, 具有通过远程实时显示空气温湿度讯息的功能, 具备系统结构简易、硬件连接简单、网页制作便捷、成本较低等优点。
二、课题总体方案设计及功能模块 （一）课题总体方案设计
本系统由检测对象、温湿度传感器、ESP8266开发板、web端、蜂鸣器等部分构成。检测对象为空气温湿度信息；传感器把在空气中获取的温湿度信息转变为电信号输出至ESP8266开发板；开发板首先将接收到的空气温湿度信息进行数据处理, 通过比特与数值的换算公式，输出可直接读取的温湿度数字和符号信息，例如“32℃ 78%”；然后开发板通过wifi与web端相连接, web端接收并实时显示开发板输出的温湿度信息；最后将温湿度信息数据与设定的阀值进行对比，实现高温报警。
（二）功能模块三、系统硬件平台及接口设计
（一）系统硬件平台
1、ESP8266 MCU 开发板
ESP8266作为一款WIFI网络通信模块，能够实现数据的网络传输，具有运行稳定、价格便宜等特点，该模块不仅能独立运行、也可作为子模块搭载于其他控制器运行。ESP8266支持AP/STA/AP+STA三种工作模式，这里选择STA工作方式，将 ESP8266 作为站点连接到由接入点建立的 WiFi 网络。
2、DHT11数字温湿度传感器
DHT11 数字温湿度传感器，包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。该产品精度高、可靠性好、响应快、稳定性强、抗干扰能力强、性价比极高并且连接方便。
3、0955无源蜂鸣器
0955无源蜂鸣器内部不带震荡源，直接用直流信号无法令其鸣叫。必须使用2K-5K的波形脉冲信号才能驱动它。
4、电源模块
电源信号由USB接口提供，目的是方便提供电源的来源和可靠性。
（二）接口设计 四、系统软件功能设计，程序流程图及代码实现 （一）系统软件功能设计用HTML标签、CSS、JavaScript等语言，制作一款简单实用的web端实时温湿度显示界面，调用API接口，将传感器获取的温湿度信息传送到显示界面。
（二）程序流程图 （三）代码实现 1、硬件代码（Arduino C）#include2、web端代码#include #include "DHT.h" // Uncomment one of the lines below for whatever DHT sensor type you're using! #define DHTTYPE DHT11 // DHT 11 #define frequency 300 //无源蜂鸣器频率设为300 #define PIN_BEEP 15 // 无源蜂鸣器接ESP8266引脚D8(GPIO15) const char* ssid = "Xiaomi 12X"; // Enter SSID here const char* password = "12345678"; //Enter Password here ESP8266WebServer server(80); // DHT Sensor uint8_t DHTPin = D4; // Initialize DHT sensor. DHT dht(DHTPin, DHTTYPE); float Temperature; float Humidity; void setup() { Serial.begin(115200); delay(100); pinMode(PIN_BEEP, OUTPUT); pinMode(DHTPin, INPUT); dht.begin(); Serial.println("Connecting to "); Serial.println(ssid); //connect to your local wi-fi network WiFi.begin(ssid, password); //check wi-fi is connected to wi-fi network while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(1000); Serial.print("."); } Serial.println(""); Serial.println("WiFi connected..!"); Serial.print("Got IP: "); Serial.println(WiFi.localIP()); server.on("/", handle_OnConnect); server.onNotFound(handle_NotFound); server.begin(); Serial.println("HTTP server started"); } void loop() { server.handleClient(); } void handle_OnConnect() { Temperature = dht.readTemperature(); // Gets the values of the temperature Humidity = dht.readHumidity(); // Gets the values of the humidity server.send(200, "text/html", SendHTML(Temperature,Humidity)); } void handle_NotFound() { server.send(404, "text/plain", "Not found"); } String SendHTML(float Temperaturestat,float Humiditystat){ String ptr = " "; ptr += ""; ptr += ""; ptr += ""; ptr += ""; ptr += ""; ptr += " 智能检测 "; ptr += ""; ptr += ""; ptr += ""; //文本“室内温室检测系统” ptr += ""; ptr += "客房温湿度检测n"; ptr += ""; //文本“室内温度” ptr += "n"; ptr += "
室内温度n"; ptr += "
"; ptr += (int)Temperaturestat; ptr += "°C n"; ptr += ""; //文本“室内湿度” ptr += "n"; ptr += "
室内湿度n"; ptr += "
"; ptr += (int)Humiditystat; ptr += "% n"; ptr += ""; //定义温度变量，并且赋值，用于逻辑判断。 int wd = Temperaturestat ; int i =0; if (wd>=30) { ptr += " 天气炎热，注意防暑 "; for(i=0;i<3;i++) { tone(PIN_BEEP, frequency); //打开蜂鸣器 delay(300); noTone(PIN_BEEP); //关闭蜂鸣器 } } if (29>=wd && wd>20) { ptr += " 天气晴朗，适合玩耍 "; } if (wd<10) { ptr += " 天气酷寒，注意保暖 "; } ptr +="n"; ptr +="n"; return ptr; }
监控系统
室内温室检测系统
- 主人房
- 客房
室内温湿度检测系统设计完成后，对其功能进行测试。当手动握住温湿度传感器时，温度处于报警区间。在此过程中，通过wifi与web端连接，将数据实时传送到web界面，当数据改变时，web界面呈现的数据发生改变。经过以上测试，说明系统正常运行并满足其设计要求。实验结果图如下：
六、总结、心得体会本系统以ESP 8266为核心部件的控制系统，利用web编程，最终基本上实现了各项要求。虽然系统还存在一些不足，不过大体能反映出设计的目的和要求，与理论计算的结果相进。空气质量检测系统已成为21世纪热门研究话题之一，无论是从生产还是生活方面，与人类都是息息相关的，而智能化的控制温湿度已经发展成为一种必然。
