代码收藏家 实战教程：物联网4G模块上云流程，小程序显示数据和远程控制【WH-LTE-7S1/DTU】
一、项目介绍
1、STM32F103C8T6单片机作为主控
2、传感器模块：ds18b20温度模块、超声波模块、氧气模块。
3、OLED显示屏：显示数据
4、按键功能
按键设置水位下限，水位低于下限启动水泵加水（电机驱动水泵工作）；
按键设置温度下限，温度低于下限就开启加热(继电器模拟)；
按键设置温度上限，超阈值开启制冷装置（继电器，模拟）；
按键设置氧气下限，低于阈值开启增氧设备（继电器模拟）。
5、4G模块：作为网络传输模块，将硬件数据发送到有人云平台
6、数据显示：可通过有人云平台显示数据，以及小程序显示数据，小程序可以设置阈值，远程控制设备。
二、4G模块实物图及引脚分布示意图
三、4G模块配置和云平台设备建立
1、首先，准备一个USB_TTL工具，TTL的5V连接4G模块的DCIN引脚（5-16V供电），TTL的GND连接4G模块的GND，TTL的RXD连接4G模块的UTXD1引脚，TTL的TXD连接4G模块的URXD1引脚。
2、其次，注册一个有人云平台账号（添加链接描述），建立系统设备和变量配置，过程如下图所示
数据变量查看
3、去官方下载USR-CAT1 V1.0.7的模块配置软件（添加链接描述）
4、将建立设备生成的设备SN码、云平台接入地址、端口号、通讯密码，通过USR-CAT1 V1.0.7的模块配置软件设置到模块中，设置如图所示
填写完成之后点击设置和保存，如下图所示
四、部分程序
1、ds18b20温度模块程序
#ifndef __DS18B20_H
#define __DS18B20_H
#include "sys.h"
#define DS18B20_IO_IN() {GPIOA->CRH&=0XFFF0FFFF;GPIOA->CRH|=8<<16;}
#define DS18B20_IO_OUT() {GPIOA->CRH&=0XFFF0FFFF;GPIOA->CRH|=3<<16;}
IO操作函数
#define DS18B20_DQ_OUT PAout(12) //数据端口 PA12
#define DS18B20_DQ_IN PAin(12) //数据端口 PA12
u8 DS18B20_Init(void);//初始化DS18B20
short DS18B20_Get_Temp(void);//获取温度
void DS18B20_Start(void);//开始温度转换
void DS18B20_Write_Byte(u8 dat);//写入一个字节
u8 DS18B20_Read_Byte(void);//读出一个字节
u8 DS18B20_Read_Bit(void);//读出一个位
u8 DS18B20_Check(void);//检测是否存在DS18B20
void DS18B20_Rst(void);//复位DS18B20
#endif
```c
#include "ds18b20.h"
#include "delay.h"
//复位DS18B20
void DS18B20_Rst(void)
{
DS18B20_IO_OUT(); //SET PA0 OUTPUT
DS18B20_DQ_OUT=0; //拉低DQ
delay_us(750); //拉低750us
DS18B20_DQ_OUT=1; //DQ=1
delay_us(15); //15US
}
//等待DS18B20的回应
//返回1:未检测到DS18B20的存在
//返回0:存在
u8 DS18B20_Check(void)
{
u8 retry=0;
DS18B20_IO_IN();//SET PA0 INPUT
while (DS18B20_DQ_IN&&retry<200)
{
retry++;
delay_us(1);
};
if(retry>=200)return 1;
else retry=0;
while (!DS18B20_DQ_IN&&retry<240)
{
retry++;
delay_us(1);
};
if(retry>=240)return 1;
return 0;
}
//从DS18B20读取一个位
//返回值：1/0
u8 DS18B20_Read_Bit(void) // read one bit
{
u8 data;
DS18B20_IO_OUT();//SET PA0 OUTPUT
DS18B20_DQ_OUT=0;
delay_us(2);
DS18B20_DQ_OUT=1;
DS18B20_IO_IN();//SET PA0 INPUT
delay_us(12);
if(DS18B20_DQ_IN)data=1;
else data=0;
delay_us(50);
return data;
}
//从DS18B20读取一个字节
//返回值：读到的数据
u8 DS18B20_Read_Byte(void) // read one byte
{
u8 i,j,dat;
dat=0;
for (i=1;i<=8;i++)
{
j=DS18B20_Read_Bit();
dat=(j<<7)|(dat>>1);
}
return dat;
}
//写一个字节到DS18B20
//dat：要写入的字节
void DS18B20_Write_Byte(u8 dat)
{
u8 j;
u8 testb;
DS18B20_IO_OUT();//SET PA0 OUTPUT;
for (j=1;j<=8;j++)
{
testb=dat&0x01;
dat=dat>>1;
if (testb)
{
DS18B20_DQ_OUT=0;// Write 1
delay_us(2);
DS18B20_DQ_OUT=1;
delay_us(60);
}
else
{
DS18B20_DQ_OUT=0;// Write 0
delay_us(60);
DS18B20_DQ_OUT=1;
delay_us(2);
}
}
}
//开始温度转换
void DS18B20_Start(void)// ds1820 start convert
{
DS18B20_Rst();
DS18B20_Check();
DS18B20_Write_Byte(0xcc);// skip rom
DS18B20_Write_Byte(0x44);// convert
}
//初始化DS18B20的IO口 DQ 同时检测DS的存在
//返回1:不存在
//返回0:存在
u8 DS18B20_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能PORTG口时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12; //PORTG.11 推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_12); //输出1
DS18B20_Rst();
return DS18B20_Check();
}
//从ds18b20得到温度值
//精度：0.1C
//返回值：温度值 （-550~1250）
short DS18B20_Get_Temp(void)
{
u8 temp;
u8 TL,TH;
short tem;
DS18B20_Start (); // ds1820 start convert
DS18B20_Rst();
DS18B20_Check();
DS18B20_Write_Byte(0xcc);// skip rom
DS18B20_Write_Byte(0xbe);// convert
TL=DS18B20_Read_Byte(); // LSB
TH=DS18B20_Read_Byte(); // MSB
if(TH>7)
{
TH=~TH;
TL=~TL;
temp=0;//温度为负
}else temp=1;//温度为正
tem=TH; //获得高八位
tem<<=8;
tem+=TL;//获得底八位
tem=(float)tem*0.625;//转换
if(temp)return tem; //返回温度值
else return -tem;
}
2、hcsr04超声波模块程序
#ifndef __HCSR04_H
#define __HCSR04_H
#include "sys.h"
#define HCSR04_PORT GPIOB
#define HCSR04_CLK RCC_APB2Periph_GPIOB
#define HCSR04_TRIG GPIO_Pin_11
#define HCSR04_ECHO GPIO_Pin_10
#define TRIG_Send PBout (11)
#define ECHO_Reci PBin (10)
void hcsr04_NVIC(void);
void Hcsr04Init(void);
float Hcsr04GetLength(void);
#endif
#include "hcsr04.h"
#include "delay.h"
//超声波测距
u16 msHcCount = 0;//ms计数
void Hcsr04Init()
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; //生成用于定时器设置的结构体
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(HCSR04_CLK, ENABLE);
//IO初始化
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =HCSR04_TRIG; //发送电平引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出
GPIO_Init(HCSR04_PORT, &GPIO_InitStructure);
GPIO_ResetBits(HCSR04_PORT,HCSR04_TRIG);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = HCSR04_ECHO; //返回电平引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
GPIO_Init(HCSR04_PORT, &GPIO_InitStructure);
GPIO_ResetBits(HCSR04_PORT,HCSR04_ECHO);
//定时器初始化 使用基本定时器TIM2
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //使能对应RCC时钟
//配置定时器基础结构体
TIM_DeInit(TIM2);
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = (1000-1); //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值 计数到1000为1ms
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =(72-1); //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值 1M的计数频率 1US计数
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//不分频
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update); //清除更新中断，免得一打开中断立即产生中断
TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE); //打开定时器更新中断
hcsr04_NVIC();
TIM_Cmd(TIM2,DISABLE);
}
//tips：static函数的作用域仅限于定义它的源文件内，所以不需要在头文件里声明
static void OpenTimerForHc() //打开定时器
{
TIM_SetCounter(TIM2,0);//清除计数
msHcCount = 0;
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //使能TIMx外设
}
static void CloseTimerForHc() //关闭定时器
{
TIM_Cmd(TIM2, DISABLE); //使能TIMx外设
}
//NVIC配置
void hcsr04_NVIC()
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn; //选择串口1中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //抢占式中断优先级设置为1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; //响应式中断优先级设置为1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能中断
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
//定时器6中断服务程序
void TIM2_IRQHandler(void) //TIM3中断
{
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET) //检查TIM3更新中断发生与否
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); //清除TIMx更新中断标志
msHcCount++;
}
}
//获取定时器时间
u32 GetEchoTimer(void)
{
u32 t = 0;
t = msHcCount*1000;//得到MS
t += TIM_GetCounter(TIM2);//得到US
TIM2->CNT = 0; //将TIM2计数寄存器的计数值清零
delay_ms(50);
return t;
}
//一次获取超声波测距数据 两次测距之间需要相隔一段时间，隔断回响信号
//为了消除余震的影响，取五次数据的平均值进行加权滤波。
float Hcsr04GetLength(void )
{
u32 t = 0;
int i = 0;
float lengthTemp = 0;
float sum = 0;
while(i!=5)
{
TRIG_Send = 1; //发送口高电平输出
delay_us(20);
TRIG_Send = 0;
while(ECHO_Reci == 0); //等待接收口高电平输出
OpenTimerForHc(); //打开定时器
i = i + 1;
while(ECHO_Reci == 1);
CloseTimerForHc(); //关闭定时器
t = GetEchoTimer(); //获取时间,分辨率为1US
lengthTemp = ((float)t/58.0);//cm
sum = lengthTemp + sum ;
}
lengthTemp = sum/5.0;
return lengthTemp;
}
五、成品效果图、云端展示效果图、小程序效果图
1、实物图
2、云平台显示
3、小程序展示
初次写博客，不好的地方请多多指教，欢迎加V：19976304079，多多交流学习。
补充：有人云平台还提供了短信报警、微信报警推送的功能，对于一些物联网项目的预警有很大的帮助。
作者：雨创设计
