项目3任务8-物联网APP监测压力值

2相关知识34任务小结与练习1任务实施任务引入与目标物联网APP监测压力值一、任务引入与目标任务目标任务8将参考温湿度监测,实现压力监测。当然压力传感器是模拟量传感器,使用AD转换得到数字量,在检测原理方面和温湿度传感器还是有区别的。任务引入任务6实现了温湿度的展示。可以想象,如果换一种传感器,也是可以实现数据的采集、传输、解析、展示的。这样就可以根据实际需要,拓展物联网系统的功能,而网关、APP程序只需要微调即可。二、相关知识薄膜压力传感器介绍薄膜压力传感器是采用柔性压力传感技术,在柔韧、轻薄的材料上印刷附着力强、耐弯折、灵敏度高的柔性纳米功能材料。当感知到外界压力时,传感器电阻值发生变化,采用简单的电路即可转换成相应变化强度的电信号输出。薄膜压力传感器外观如图3-41所示。图3-41薄膜压力传感器外观二、相关知识转换电路转换电路较为简单,将传感器串联一个固定电阻,测量固定电阻两端的输出电压,公式为:一般情况下,固定电阻取值建议是取传感器应用电阻范围值的1/3到1/2。另外,通过选择合适的固定电阻,可以使压力和输出电压在一定压力范围内呈现一定程度的近似线性关系。根据测量电路的阻抗要求,分压器后可以加一个运算放大器,如图3-42所示。Vout=VCC×R0/(R0+Rs)(3-1)图3-42薄膜压力传感器转换电路二、相关知识Arduino开发环境下的模数转换端口（ADC）在薄膜压力传感器应用中,ADC引脚需要设置为输入模式INPUT,当然如果不设置则默认就是输入模式。ESP32的ADC引脚输入电平可调用analogRead函数读取,函数的返回值是ADC转换后的数字量。ESP32的ADC是12位的,故数字量的范围为0~4095。pinMode(PRES_PIN,INPUT);//ADC引脚为输入模式analogRead(PRES_PIN);//读取压力值并转换三、任务实施实施设备ESP32网关、薄膜压力传感器、转换电路各一个,杜邦线若干,安装了Arduino开发环境和AndroidStudio开发环境的计算机,部署了MQTT服务器的云服务器。1.网关和薄膜压力传感器硬件连接如图3-43所示,转换电路的AO连接网关的IO36(SVP引脚)实物如图3-44所示。实施过程图3-43硬件连接示意图图3-44硬件连接实物图三、任务实施2.网关程序设计(1)宏、变量定义。#defineDHT11_PIN26#defineLED_PIN25#definePRES_PIN36/*需要操作的产品标识符(温度、湿度、压力)*/StringTempIdentifier="temperature";StringHumiIdentifier="humidity";StringPresIdentifier="pressure";其中,该程序将Pin36定义为宏名PRES_PIN。增加了“pressure”字段的定义,作为上报MQTT消息payload中的压力字段。三、任务实施(2)初始化函数。在初始化函数中,将ADC引脚的工作模式设置为输入,其他部分和前面任务中的网关程序一致。voidsetup(){pinMode(PRES_PIN,INPUT);pinMode(LED_PIN,OUTPUT);Serial.begin(115200);/*连接WIFI*/connectWiFi();client.setServer(mqtt_server,PORT);//没有提供用户名和密码,因为EMQX服务器允许公开访问,如果设置的话是需要提供的/*设置回调函数,当收到订阅消息时会执行回调函数*/client.setCallback(callback);/*连接到MQTT服务器*/reconnect();}三、任务实施(3)loop函数。每2分钟上报3条消息。第3条消息中,压力值为analogRead(PRES_PIN),假如返回值为200,则MQTT消息的payload为{"Pressure":200}。uint8_ttempTime=0;voidloop(){if(!client.connected()){reconnect();}/*两分钟上报两次温湿度信息*/if(tempTime>240){tempTime=0;DHT.read(DHT11_PIN);Serial.print("DHT.temperature=");Serial.println(DHT.temperature);Serial.print("DHT.humidity=");Serial.println(DHT.humidity);Serial.print("analogRead(PRES_PIN)=");Serial.println(analogRead(PRES_PIN));client.publish(pubTopic,("{\""+TempIdentifier+"\":"+DHT.temperature+"}").c_str());client.publish(pubTopic,("{\""+HumiIdentifier+"\":"+DHT.humidity+"}").c_str());client.publish(pubTopic,("{\""+PresIdentifier+"\":"+analogRead(PRES_PIN)+"}").c_str());}else{tempTime++;delay(500);}client.loop();}三、任务实施3.APP程序设计case3://MQTT收到消息回传if(msg.obj.toString().contains("temperature")){StringT_val=msg.obj.toString().substring(msg.obj.toString().indexOf("temperature")+13,msg.obj.toString().indexOf("}"));Stringtext_val=T_val+"℃";binding2.text21.setText(text_val);}if(msg.obj.toString().contains("humidity")){StringH_val=msg.obj.toString().substring(msg.obj.toString().indexOf("humidity")+10,msg.obj.toString().indexOf("}"));Stringtext_val=H_val+"%";binding2.text22.setText(text_val);}if(msg.obj.toString().contains("pressure")){对于压力值的解析展示程序,参照之前温湿度消息的解析编写即可,将解析值更新在text23中。截取子字符串时,起始索引是由字段首字符的索引加上偏移量得到的,偏移量需要计算准确。StringH_val=msg.obj.toString().substring(msg.obj.toString().indexOf("pressure")+10,msg.obj.toString().indexOf("}"));Stringtext_val="压力:"+H_val;binding2.text23.setText(text_val);}//Toast.makeText(SecondActivity.this,msg.obj.toString(),Toast.LENGTH_SHORT).show();break;三、任务实施4.结果展示当薄膜压力传感器没有压力时,数字量较大,如图3-45所示。当薄膜压力传感器受压时,数字量较小,如图3-46所示。因为串口打印的压力值和上报的压力值是在两条语句监