Веб-сервер мониторинга температуры и влажности на Raspberry Pi Pico W и датчике DHT11: схема и программа

В данной статье мы рассмотрим, как создать веб-сервер реального времени с использованием микроконтроллера Raspberry Pi Pico W и датчика температуры и влажности DHT11. Объединив возможности микроконтроллера Raspberry Pi Pico и способность датчика DHT11 измерять температуру и влажность, мы можем создать простую, но эффективную систему для мониторинга условий окружающей среды. Мы рассмотрим процесс настройки оборудования, написания кода и создания веб-сервера, который отображает данные о температуре и влажности в режиме реального времени.

В предыдущей статье на нашем сайте мы рассматривали веб-сервер на Raspberry Pi Pico W для мигания светодиодом.

Также на нашем сайте мы рассматривали подключение датчика температуры и влажности DHT11 к другим микроконтроллерам (платам):

Необходимые компоненты

Плата Raspberry Pi Pico W (купить на AliExpress).
Датчик температуры и влажности DHT11 (купить на AliExpress).

Датчик влажности и температуры DHT11

Датчик DHT11 — популярный и недорогой цифровой датчик температуры и влажности. Он обычно используется в различных проектах и приложениях, требующих мониторинга или контроля уровня температуры и влажности в окружающей среде. Датчик обеспечивает надежные и точные измерения, что делает его подходящим как для любителей, так и для профессиональных проектов.

Распиновка модуля DHT11

VCC — этот вывод используется для подачи питания на датчик. Обычно он подключается к источнику питания 5 В.

Data — вывод данных используется для двунаправленной связи между датчиком и микроконтроллером. Для передачи данных используется однопроводной последовательный интерфейс.

GND — подключается к земле или опорному сигналу 0 В источника питания.

Компоненты модуля DHT11

В модуле DHT11 очень мало деталей, включая сам датчик DHT11, подтягивающий резистор, который не виден под этим углом, и светодиод питания.

Принципиальная схема модуля DHT11

DHT11 состоит из подтягивающего резистора, который добавлен к выводу данных. Один светодиод используется с токоограничивающим резистором 1 кОм, а конденсатор используется для фильтрации сигналов от датчика dht11.

Работа датчика влажности и температуры DHT11

Датчик DHT11 работает с использованием емкостного датчика влажности и датчика температуры на основе термистора. Микроконтроллер инициирует измерение, отправляя сигнал запуска сенсорному модулю. Модуль реагирует и передает на микроконтроллер 40-битный поток данных, содержащий показания влажности и температуры. Микроконтроллер вычисляет контрольную сумму для проверки целостности данных, интерпретирует полученные данные и преобразует их в реальные значения температуры и влажности. Сенсорный модуль DHT11 упрощает интеграцию, обеспечивая цифровой выход, устраняя необходимость аналого-цифрового преобразования и абстрагируя сложность протокола связи, что упрощает его использование для приложений измерения температуры и влажности.

https://microkontroller.ru/wp-content/uploads/2024/02/working-of-dht11-sensor.mp4?_=1

Часто задаваемые вопросы о DHT11

Как следует обрабатывать ошибки или несоответствия показаний датчика DHT11?

Датчик DHT11 может иногда давать неправильные или противоречивые показания. Чтобы повысить точность, вы можете реализовать методы проверки ошибок и усреднения, такие как получение нескольких показаний и вычисление среднего значения или сравнение показаний с заранее заданными пороговыми значениями для выявления аномалий.

Как часто я могу считывать данные с датчика DHT11?

Датчик DHT11 имеет ограниченную частоту обновления, обычно около 1 Гц. Это означает, что вы можете считывать данные с датчика раз в секунду. Более частое считывание данных может привести к неточным показаниям.

Могу ли я использовать датчик DHT11 вне помещения?

Датчик DHT11 не предназначен для использования вне помещений или воздействия агрессивных сред. Рекомендуется использовать его внутри помещений, где он может быть защищен от влаги и экстремальных температур.

Схема проекта

Схема веб-сервера мониторинга температуры и влажности на Raspberry Pi Pico W и датчике DHT11 приведена на следующем рисунке.

Чтобы подключить датчик DHT11 к Raspberry Pi Pico вам потребуется установить необходимые соединения. Начните с подключения контакта Vcc (питание) датчика DHT11 к выходному контакту 3V3 Raspberry Pi Pico. Это соединение обеспечивает датчик необходимым питанием.

Затем подключите контакт Gnd (земля) датчика DHT11 к контакту заземления (GND) Raspberry Pi Pico. Это соединение обеспечивает общее заземление между датчиком и микроконтроллером, обеспечивая правильную привязку сигнала.

Наконец, подключите контакт данных датчика DHT11 к контакту 16 платы Raspberry Pi Pico. Этот контакт будет использоваться для связи с датчиком и получения данных о температуре и влажности. Он служит интерфейсом между датчиком и микроконтроллером.

Объяснение кода программы

Сначала вам нужно скачать файл dht.py и открыть его в Thonny IDE. Потом нажмите File>Save as («Файл» > «Сохранить как»). Когда появится диалог, показанный на рисунке ниже, нажмите raspberry pi pico W и сохраните файл с именем «dht.py».

Файловая система должна выглядеть так, как показано на рисунке ниже. Main.py — это файл веб-сервера, который вам необходимо сохранить таким же образом. Сейчас мы углубимся в объяснение его кода.

Замена SSID и паролей в следующей строке на значения для своей WiFi сети.

wlan.connect("SSID", "password")

1	wlan.connect("SSID", "password")

Веб-серверу необходимо подключиться к точке доступа вашего телефона, чтобы отобразить значения dht11, и для этого вам необходимо заменить SSID и пароль на свои собственные.

Сначала импортируем модули и библиотеки, необходимые для работы программы.

from machine import Pin
import socket
import math
import utime
import network
import time
import json
from dht import DHT11, InvalidChecksum

from machine import Pin

import socket

import math

import utime

import network

import time

import json

from dht import DHT11, InvalidChecksum

Следующий код устанавливает и подключается к сети Wi-Fi с указанными SSID и паролем.

wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
wlan.active(True)
wlan.connect("SSID", "password")

wlan = network.WLAN(network.STA_IF)

wlan.active(True)

wlan.connect("SSID", "password")

В нашем проекте мы используем контакт 16 как контакт GPIO для подключения датчика DHT11. Затем создается экземпляр класса DHT11, которому передается используемый контакт в качестве параметра.

dhtPIN = 16
sensor = DHT11(Pin(dhtPIN, Pin.OUT, Pin.PULL_UP))

1 2	dhtPIN = 16 sensor = DHT11(Pin(dhtPIN, Pin.OUT, Pin.PULL_UP))

Следующий цикл ожидает установления соединения с Wi-Fi. Он проверяет состояние соединения Wi-Fi и ждет максимум 10 секунд.

wait = 10
while wait > 0:
    if wlan.status() < 0 or wlan.status() >= 3:
        break
    wait -= 1
    print('waiting for connection...')
    time.sleep(1)

wait = 10

while wait > 0:

if wlan.status() < 0 or wlan.status() >= 3:

break

wait -= 1

print('waiting for connection...')

time.sleep(1)

Если соединение Wi-Fi установлено успешно, производится получение IP-адреса и вывод его значения на экран.

if wlan.status() != 3:
    raise RuntimeError('WiFi connection failed')
else:
    print('Connected')
    ip = wlan.ifconfig()[0]
    print('IP:', ip)

if wlan.status() != 3:

raise RuntimeError('WiFi connection failed')

else:

print('Connected')

ip = wlan.ifconfig()[0]

print('IP:', ip)

Следующая функция считывает значения температуры и влажности с датчика DHT11.

def read_dht():
    sensor.measure()
    temperature = sensor.temperature
    humidity = sensor.humidity
    return temperature, humidity

def read_dht():

sensor.measure()

temperature = sensor.temperature

humidity = sensor.humidity

return temperature, humidity

Следующая функция создает веб-страницу HTML, содержащую заполнители для значений температуры и влажности. Он также включает код JavaScript для динамического обновления значений каждые 5 секунд с использованием запроса на выборку к конечной точке ‘/data’.

def webpage(temperature, humidity):
    html = f"""
        <!DOCTYPE html>
        <html>
        <body>
        <head>Raspberry pi pico W web server </head>
        <p>Temperature: <span id="temp">{temperature}</span> degrees Celsius</p>
        <p>Humidity: <span id="hum">{humidity}</span> %</p>
        <script>
            setInterval(function() {{
                fetch('/data')
                .then(response => response.json())
                .then(data => {{
                    document.getElementById('temp').innerHTML = data.temperature;
                    document.getElementById('hum').innerHTML = data.humidity;
                }});
            }}, 5000);
        </script>
        </body>
        </html>
    """
    return html

def webpage(temperature, humidity):

html = f"""

<!DOCTYPE html>

<html>

<body>

<head>Raspberry pi pico W web server </head>

<p>Temperature: <span id="temp">{temperature}</span> degrees Celsius</p>

<p>Humidity: <span id="hum">{humidity}</span> %</p>

setInterval(function() {{

fetch('/data')

.then(response => response.json())

.then(data => {{

document.getElementById('temp').innerHTML = data.temperature;

document.getElementById('hum').innerHTML = data.humidity;

}});

}}, 5000);

</script>

</body>

</html>

"""

return html

Следующая функция обрабатывает клиентские соединения и выдает соответствующий ответ на основе полученного HTTP-запроса. Если запрос «/data», он считывает температуру и влажность.

def serve(connection):
    while True:
        client = connection.accept()[0]
        request = client.recv(1024)
        request = str(request)
        try:
            request = request.split()[1]
        except IndexError:
            pass
        print(request)
        if request == '/data':
            temperature, humidity = read_dht()
            print("temp :"+str(temperature))
            print(" humidity :"+str(humidity))          
            response = {'temperature': temperature, 'humidity': humidity}
            client.send(json.dumps(response))
        else:
            html = webpage(0, 0)  # Initial values for temperature and humidity
            client.send(html)
        client.close()

def serve(connection):

while True:

client = connection.accept()[0]

request = client.recv(1024)

request = str(request)

try:

request = request.split()[1]

except IndexError:

pass

print(request)

if request == '/data':

temperature, humidity = read_dht()

print("temp :"+str(temperature))

print(" humidity :"+str(humidity))

response = {'temperature': temperature, 'humidity': humidity}

client.send(json.dumps(response))

else:

html = webpage(0, 0) # Initial values for temperature and humidity

client.send(html)

client.close()

Доступ к веб-серверу Raspberry Pi

Сначала вам нужно запустить код, открыв main.py в Thonny IDE, затем нажать кнопку run current script («Запустить текущий скрипт») в левом верхнем углу и запустить точку доступа вашего телефона. Не забудьте заменить «SSID» и пароль вашей точки доступа WiFi в коде программы.

В окне вывода данных после этого вы можете видеть, что Pico W подключена к вашему смартфону. Он печатает ваш IP-адрес, а затем постоянно отправляет данные на веб-страницу HTML в режиме реального времени.

Теперь откройте свой смартфон и введите свой IP-адрес в адресную строку (каждый IP-адрес различен, поэтому сначала проверьте свой — его наша программа выводит в окне).

Экран вывода должен выглядеть следующим образом и обновляться в режиме реального времени каждые 5 секунд.

https://microkontroller.ru/wp-content/uploads/2024/02/raspberry-pi-webserver.mp4?_=2

Следуя этому руководству, вы сможете создать систему мониторинга температуры и влажности в реальном времени с использованием платы Raspberry Pi Pico W и датчика DHT11. Этот проект демонстрирует мощность и универсальность микроконтроллера Raspberry Pi Pico W в сочетании с популярным датчиком, открывая возможности для различных приложений интернета вещей (IoT). С помощью веб-сервера, работающего в режиме реального времени, вы можете легко отслеживать условия окружающей среды и интегрировать эти данные в свои проекты или системы.

Исходный код программы

Все необходимые файлы для этого проекта вы можете скачать по следующей ссылке. Также код программы приведен в листинге ниже.

from machine import Pin
import socket
import math
import utime
import network
import time
import json
from dht import DHT11, InvalidChecksum

wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
wlan.active(True)
wlan.connect("SSID", "password")
dhtPIN = 16
sensor = DHT11(Pin(dhtPIN, Pin.OUT, Pin.PULL_UP))
# Wait for connect or fail
wait = 10
while wait > 0:
    if wlan.status() < 0 or wlan.status() >= 3:
        break
    wait -= 1
    print('waiting for connection...')
    time.sleep(1)

# Handle connection error
if wlan.status() != 3:
    raise RuntimeError('WiFi connection failed')
else:
    print('Connected')
    ip = wlan.ifconfig()[0]
    print('IP:', ip)

def read_dht():
    sensor.measure()
    temperature = sensor.temperature
    humidity = sensor.humidity
    return temperature, humidity

def webpage(temperature, humidity):
    html = f"""
        <!DOCTYPE html>
        <html>
        <body>
        <head>Raspberry pi pico W web server </head>
        <p>Temperature: <span id="temp">{temperature}</span> degrees Celsius</p>
        <p>Humidity: <span id="hum">{humidity}</span> %</p>
        <script>
            setInterval(function() {{
                fetch('/data')
                .then(response => response.json())
                .then(data => {{
                    document.getElementById('temp').innerHTML = data.temperature;
                    document.getElementById('hum').innerHTML = data.humidity;
                }});
            }}, 5000);
        </script>
        </body>
        </html>
    """
    return html

def serve(connection):
    while True:
        client = connection.accept()[0]
        request = client.recv(1024)
        request = str(request)
        try:
            request = request.split()[1]
        except IndexError:
            pass
        print(request)
        if request == '/data':
            temperature, humidity = read_dht()
            print("temp :"+str(temperature))
            print(" humidity :"+str(humidity))
            response = {'temperature': temperature, 'humidity': humidity}
            client.send(json.dumps(response))
        else:
            html = webpage(0, 0)  # Initial values for temperature and humidity
            client.send(html)
        client.close()

def open_socket(ip):
    # Open a socket
    address = (ip, 80)
    connection = socket.socket()
    connection.bind(address)
    connection.listen(1)
    print(connection)
    return connection

try:
    if ip is not None:
        connection = open_socket(ip)
        serve(connection)
except KeyboardInterrupt:
    machine.reset()

from machine import Pin

import socket

import math

import utime

import network

import time

import json

from dht import DHT11, InvalidChecksum

wlan = network.WLAN(network.STA_IF)

wlan.active(True)

wlan.connect("SSID", "password")

dhtPIN = 16

sensor = DHT11(Pin(dhtPIN, Pin.OUT, Pin.PULL_UP))

# Wait for connect or fail

wait = 10

while wait > 0:

if wlan.status() < 0 or wlan.status() >= 3:

break

wait -= 1

print('waiting for connection...')

time.sleep(1)

# Handle connection error

if wlan.status() != 3:

raise RuntimeError('WiFi connection failed')

else:

print('Connected')

ip = wlan.ifconfig()[0]

print('IP:', ip)

def read_dht():

sensor.measure()

temperature = sensor.temperature

humidity = sensor.humidity

return temperature, humidity

def webpage(temperature, humidity):

html = f"""

<!DOCTYPE html>

<html>

<body>

<head>Raspberry pi pico W web server </head>

<p>Temperature: <span id="temp">{temperature}</span> degrees Celsius</p>

<p>Humidity: <span id="hum">{humidity}</span> %</p>

setInterval(function() {{

fetch('/data')

.then(response => response.json())

.then(data => {{

document.getElementById('temp').innerHTML = data.temperature;

document.getElementById('hum').innerHTML = data.humidity;

}});

}}, 5000);

</script>

</body>

</html>

"""

return html

def serve(connection):

while True:

client = connection.accept()[0]

request = client.recv(1024)

request = str(request)

try:

request = request.split()[1]

except IndexError:

pass

print(request)

if request == '/data':

temperature, humidity = read_dht()

print("temp :"+str(temperature))

print(" humidity :"+str(humidity))

response = {'temperature': temperature, 'humidity': humidity}

client.send(json.dumps(response))

else:

html = webpage(0, 0) # Initial values for temperature and humidity

client.send(html)

client.close()

def open_socket(ip):

# Open a socket

address = (ip, 80)

connection = socket.socket()

connection.bind(address)

connection.listen(1)

print(connection)

return connection

try:

if ip is not None:

connection = open_socket(ip)

serve(connection)

except KeyboardInterrupt:

machine.reset()

Источник статьи

Необходимые компоненты

Датчик влажности и температуры DHT11

Распиновка модуля DHT11

Компоненты модуля DHT11

Принципиальная схема модуля DHT11

Работа датчика влажности и температуры DHT11

Часто задаваемые вопросы о DHT11

Схема проекта

Объяснение кода программы

Доступ к веб-серверу Raspberry Pi

Исходный код программы

Похожие статьи

Добавить комментарий Отменить ответ

Добавить комментарий