使用乐为物联GPRS模块搭建远程环境监测系统

数字发表于 2013-3-28 08:11:15

本帖最后由数字于 2013-3-28 11:06 编辑

使用乐为物联GPRS模块搭建远程环境监测系统

1 目的
试验基于Arduino硬件平台，采用乐为物联GPRS模块监控不具备有线网络接入条件的山区环境，可以用于农业、林业数据采集。
2 实验条件
硬件设备列表：
1)    Arduino Nano约50RMB，

2)    乐为物联GPRS模块为测试版（必要的GPRS资费SIM卡），
3)    DSM501A模块约30RMB，颗粒物传感器，目的在于监测花粉浓度，PWM输出，
4)    HTF3223LF模块23RMB，用于监测空气温湿度，NTC温度输出（试验采用10k上拉），湿度频率输出，
5)    BH1750模块13RMB，监测光照强度，I2C输出，
6)    降雨传感器，大约10元，用于监测降雨情况，逻辑电平输出，
7)    LCD1602，大约10元，
数据系统平台：乐联网http://www.lewei50.com
3 硬件连线
1)    乐为物联GPRS模块为6脚，本次只用1、2、3、4脚，1脚为Vcc接电源5-12伏输入，2脚为接地，3脚为TTL电平TX，4脚为TTL电平RX。

2)    DSM501A，本次只使用2、3、5脚，2脚为Vout 2 output (PWM)接Arduino D8， 3脚为Vcc接电源5伏，5脚为GND接地。

3)    HTF3223LF模块，使用1、2、3、4脚，1脚为NTC输出端，接Arduino A0，2脚为GND接地，3脚为湿度频率输出，接Arduino D2，4脚为Vcc接电源5伏。

4)    BH1750模块为5脚，I2C接口，本次不用接ADD脚，VCC接电源5伏，SCL接Arduino A5，SDA接Arduino A4，GND接地。

5)    降雨传感器为4脚，逻辑输出接Arduino D10，VCC接电源5伏，GND接地。

6)    LCD1602，本次采用4数据线连接法，RS 接Arduino D12，Enable接Arduino D11， LCD D4接Arduino D4，LCD D5接Arduino D5，LCD D6接Arduino D6，LCD D7接Arduino D7，LCD R/W 接地，LCD V0接10k可调电阻，LCD使用5伏供电，背景灯可设开关。

4 程序
#include<string.h>
//#include <SoftwareSerial.h>
#include <Wire.h>
#include <math.h>
//#include <MsTimer2.h>
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(12, 11, 4, 5, 6, 7);
//* LCD RS pin to digital pin 12
// * LCD Enable pin to digital pin 11
// * LCD D4 pin to digital pin 4
// * LCD D5 pin to digital pin 5
// * LCD D6 pin to digital pin 6
// * LCD D7 pin to digital pin 7
// * LCD R/W pin to ground
// * 10K resistor:
// * ends to +5V and ground
// * wiper to LCD VO pin (pin 3)
//SoftwareSerial mySerial(9, 10); // RX, TX
//String inputString = "";
const int buttonPin = 10; //the number of the jiangyu input pin
int buttonState = 0;       // variable for reading the jiangyu status
int Rain = 1;
int BH1750address = 0x23;//BH1750 I2C地址
byte buff;
float BH = 0;
const int analogInPin = A0;// Analog input pin that the potentiometer is attached to//*//Freqinput pin D2
int pin = 8;//DSM501A input D8
float wuchaxiuzheng = 0;
unsigned long duration;
unsigned long starttime;
unsigned long endtime;
unsigned long sampletime_ms = 30000;
unsigned long lowpulseoccupancy = 0;
float ratio = 0;
float concentration = 0;
float tempconcentration=0;
int sensorValue = 0;    // value read from the NTC
int TEMPRATURE=0;
int i=0;
float R_Data=0;
float U_data ={4.67,4.65,4.64,4.62,4.60,4.57,4.55,4.53,4.51,4.48,4.46,4.43,4.40,4.38,4.35,4.32,4.28,4.25,4.22,4.19,4.15,4.11,4.08,4.04,4.00,3.96,3.92,3.88,3.83,3.79,3.75,3.70,3.65,3.61,3.56,3.51,3.47,3.42,3.37,3.32,3.27,3.22,3.17,3.11,3.06,3.01,2.96,2.91,2.86,2.81,2.75,2.70,2.65,2.60,2.54,2.50,2.44,2.39,2.34,2.29,2.24,2.20,2.15,2.10,2.06,2.01,1.96,1.92,1.87,1.83,1.78,1.74,1.70,1.66,1.62,1.58,1.54,1.50,1.47,1.43,1.39,1.36,1.32,1.29,1.25,1.22,1.19,1.15,1.12,1.09,1.06,1.04,1.01,0.98,0.96,0.93,0.91,0.88,0.86,0.84,0.81,0.79,0.77,0.75,0.73,0.713,0.69,0.67,0.66,0.64,0.62};//温度对应NTC电表格
int divider = {0, 1, 8, 64, 256, 1024};//read RH use interrupt get F
int prescaler = 5;
double count = 0;
double middle = 0;
char x = 0;
int Fout=0;
int RH=0;
byte du={
B00111,
B00101,
B00111,
B00000,
B00000,
B00000,
B00000,
};//define 1602 char
ISR(TIMER1_OVF_vect)
{
if (prescaler < 4)
{
   prescaler++;
}
}
void interrupt()
{
if (!x)
{
   count = TCNT1;
   TCNT1 = 0x000;
   TCCR1B = prescaler;
   attachInterrupt(0, interrupt, FALLING);
}
else
{
   middle = TCNT1;
   attachInterrupt(0, interrupt, RISING);
}
x = ~x;
}
void setup()
{
Wire.begin();
Serial.begin(9600);
//mySerial.begin(9600);
//inputString.reserve(200);
//MsTimer2::set(2000, timer); //定时器设置,每2秒触发一次timer函数操作
//MsTimer2::start();
//pinMode(buttonPin, INPUT);
analogReference(DEFAULT);//INTERNAL
lcd.createChar(1,du);
lcd.begin(16, 2);
lcd.clear();
// lcd.setCursor(0, 0);
// lcd.print("PM2.5=");
// lcd.setCursor(0, 1);
// lcd.print("T= ");
// //lcd.write(1);
// lcd.print(" RH=%");
// Serial.begin(9600);
pinMode(buttonPin, INPUT);
pinMode(8,INPUT);
TIMSK1 = 0x01;
TCCR1A = 0x00;
attachInterrupt(0, interrupt, RISING);
starttime = millis();
}
void loop()
{

duration = pulseIn(pin, LOW);
lowpulseoccupancy += duration;
endtime = millis();
if ((endtime-starttime) > sampletime_ms)
{
ratio = (lowpulseoccupancy-endtime+starttime + sampletime_ms)/(sampletime_ms*10.0);// Integer percentage 0=>100
concentration = 1.1*pow(ratio,3)-3.8*pow(ratio,2)+520*ratio+0.62; // using spec sheet curve
//Serial.print(lowpulseoccupancy);
// Serial.print(",");
//Serial.print(ratio);
// Serial.print("DSM501A:");
// Serial.println(concentration);
// Serial.print(";");
//Serial.println(endtime-starttime);
wuchaxiuzheng = (endtime-starttime-30000)/30000.0;
//Serial.println(wuchaxiuzheng);
concentration = (1.00-wuchaxiuzheng)*concentration;
//Serial.println(concentration);

lcd.setCursor(6, 0);
lcd.print(concentration);
lcd.print("pcs/0.01cf");
// lowpulseoccupancy = 0;
// starttime = millis();
}
sensorValue = analogRead(analogInPin); // read the analog in value:
delay(10);
R_Data=sensorValue*5/1024.0;
//Serial.print("R_Data = " );
//Serial.print(R_Data);
for(i=0;i<111;i++){
if(R_Data>4.67)
{
   TEMPRATURE =-30;//对应-30℃
   }
else if(R_Data<0.62)
{
   TEMPRATURE=80; //对应80℃
   }
else if(R_Data<U_data&&R_Data>U_data)
{
   TEMPRATURE=int(i-30-3);
   }
}
// Serial.print("T:" );
// Serial.print(TEMPRATURE);
// Serial.print(";" );
delay(10);


lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("PM2.5=");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("T= ");
//lcd.write(1);
lcd.print(" RH=%");
// lcd.setCursor(0, 1);
// lcd.print("T= ");
// //lcd.write(1);
// lcd.print(" RH=%");
lcd.setCursor(2, 1);
lcd.print(TEMPRATURE);
lcd.write(1);
lcd.print("C");
Fout=(16000000.0 / divider / count);
//Serial.print("Vsensor=" );
//Serial.print(sensorValue);
//Serial.print(", " );
//Serial.print("Freq=");
//Serial.print(Fout);
// Serial.print(" ");
// Serial.print(int(divider));
// Serial.print(" ");
// Serial.print(prescaler);
// Serial.print(" ");
// Serial.println(count);
if (Fout<8115)
{
RH=100;
//    Serial.print("RH:100");
//    Serial.println(";");
   lcd.setCursor(13, 1);
   lcd.print("H.");
}
else if(Fout>9595)
{
RH=0;
// Serial.print("RH:0");
// Serial.println(";");
lcd.setCursor(13, 1);
lcd.print("L.");
}
else
{

RH=(9595-Fout)/14.8;
// Serial.print("RH:");
// Serial.print(RH);
// Serial.println(";");
lcd.setCursor(13, 1);
lcd.print(RH);
}
if (prescaler > 1)
{
   prescaler--;
   delay(200);
}

//if(flag )//
//{
// Serial.print( BH1750() );
// Serial.println("");
//
// flag = 0;//归零，等着定时中断重新赋值
//}
delay(2000);

if(tempconcentration!=concentration)
{
tempconcentration=concentration;
BH=BH1750();
// read the state of the jiangyu value:
buttonState = digitalRead(buttonPin);
// check if the jiangyu is low.
// if it is, the buttonState is LOW:
if (buttonState == LOW) {
Rain=0;
}
else {
Rain=1;
}
//lewei ouput by computer tools
// Serial.print("D:");
// Serial.print(concentration);
// Serial.print(";");
// Serial.print("T:" );
// Serial.print(TEMPRATURE);
// Serial.print(";" );
// Serial.print("R:");
// Serial.print(RH);
// Serial.print(";" );
// Serial.print("B:" );
// Serial.print(BH);
// Serial.print(";" );
// Serial.print("W:");
// Serial.print(Rain);
// Serial.println(";");

//lewei ouput by GPRS

lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("             ");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(BH);
lcd.print("LUX");
//delay(5000);

String tempstring="@uploading(01,D,";
String tempstring1=")";
Serial.print(tempstring);
Serial.print(int(concentration));
Serial.println(tempstring1);
// delay(12000); min transtime
delay(30000);

String tempstring2="@uploading(01,T,";
String tempstring3=")";
Serial.print(tempstring2);
Serial.print(TEMPRATURE);
Serial.println(tempstring3);
// delay(12000);
delay(30000);

String tempstring4="@uploading(01,R,";
String tempstring5=")";
Serial.print(tempstring4);
Serial.print(RH);
Serial.println(tempstring5);
// delay(15000);
delay(30000);

String tempstring6="@uploading(01,B,";
String tempstring7=")";
Serial.print(tempstring6);
Serial.print(int(BH));
Serial.println(tempstring7);
// delay(2000);
delay(30000);

String tempstring8="@uploading(01,W,";
String tempstring9=")";
Serial.print(tempstring8);
Serial.print(Rain);
Serial.println(tempstring9);
delay(30000);

lowpulseoccupancy = 0;
starttime = millis();

}

}

double BH1750() //BH1750设备操作
{
int i=0;
doubleval=0;
//开始I2C读写操作
Wire.beginTransmission(BH1750address);
Wire.write(0x10);//1lx reolution 120ms//发送命令
Wire.endTransmission();

delay(200);
//读取数据
Wire.beginTransmission(BH1750address);
Wire.requestFrom(BH1750address, 2);
while(Wire.available()) //
{
buff = Wire.read();// receive one byte
i++;
}
Wire.endTransmission();
if(2==i)
{
val=((buff<<8)|buff)/1.2;
}
if(val<0) val=56134+val;
return val;
}

5 总结
乐为gprs模块使用非常简单，但是要注意供电问题，我用5v1.5a开关电源有时会出现初始化无法通过的问题，后来改用12v1.5a开关电源一切正常。
乐为gprs命令非常简单，通常可以先用串口连接PC设置key，使用串口工具发送@key=你的key值，模块返回key=你的key值，然后就可以当作黑盒子使用了。
因为数据操作通常只使用上传命令@uploading(a,b,c)，a为网关标识(2位数字)，b 设备标识(1-8位字符)，c 为上传数值（如果是负数，请在数值前加‘-’号），简单情况下根本不需要考虑交互反馈的判断条件，只需要等待适当的延时就可以了。
希望今后可以考虑短信控制的输出协议，便于同时使用短信操作Arduino，也希望能将GPRS模块协议与乐联网串口工具协议保持一致，便于程序调试的兼容。
试验结果可以访问
http://open.lewei50.com/home/gatewaystatus/361

初学Arduino，程序中的问题还请大家批评指正。

上几张照片看看

弘毅发表于 2013-3-28 08:53:10

{:soso_e103:}都上GRPS模块了。。。好强

℡Ｌi_筅鉎 发表于 2013-3-28 09:13:53

不错吗，这个要用在什么地方上的

honyfox 发表于 2013-3-28 10:00:49

数据远传噻，发短信拨电话

数字发表于 2013-3-28 11:08:05

℡Ｌi_筅鉎发表于 2013-3-28 09:13 static/image/common/back.gif
不错吗，这个要用在什么地方上的

放在农村，看看环境变化，可以作为农业种植或者旅游的参考。

luhuaneda 发表于 2013-3-28 16:18:22

还穿雨衣呢:lol:lol

laoliu1982 发表于 2013-3-29 10:50:49

这个也不错

韋編弎絕 发表于 2013-3-29 20:14:01

帅呆了！很喜欢你这个装置的外壳。

davidce 发表于 2013-3-29 20:22:14

传感器又便宜了

8200 发表于 2013-5-21 22:40:14

兄弟是在哪的？现在的温度才16.000 ℃？感觉好冷呀。

wskyhorse 发表于 2013-5-31 10:10:15

请问楼主：第116行“ ratio = (lowpulseoccupancy-endtime+starttime + sampletime_ms)/(sampletime_ms*10.0);// Integer percentage 0=>100”看不明白， (lowpulseoccupancy-endtime+starttime + sampletime_ms)是否有误？谢谢

数字发表于 2013-5-31 12:47:03

这段是抄的，原作者是为了修正计算时间的误差增加了endtime、starttime两个变量。

jh7086 发表于 2013-6-27 15:19:44

好厉害,学习了
请问gprs模块怎么买,多少钱?

数字发表于 2013-7-3 10:05:04

gprs模块请与乐联网联系。

nust_奔跑 发表于 2013-8-6 13:36:05

乐为物联GPRS模块多少钱？求购买连接~谢谢~

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