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程序代码篇---智能家居传感器

news 2025/6/7 5:47:29

一、传感器部分

1. BH1750 光照传感器

功能：测量环境光照强度（单位：勒克斯，lx）。
通信方式：I2C 总线（代码中使用 Wire 库，引脚定义为 SDA_PIN=21、SCL_PIN=20）。

初始化：

Wire.begin(BH1750_SDA_PIN, BH1750_SCL_PIN);
lightMeter.begin(BH1750::CONTINUOUS_HIGH_RES_MODE, 0x23, &Wire); // 高分辨率连续测量模式

数据读取：

float light = lightMeter.readLightLevel(); // 返回光照强度值

应用场景：自动调节屏幕亮度、植物生长监测等。

2. DHT22 温湿度传感器

功能：测量温度（单位：℃）和相对湿度（单位：% RH）。
通信方式：单总线（代码中引脚定义为 DHTPIN=4）。

初始化：

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); // DHTTYPE 为 DHT22 宏定义
dht.begin(); // 启动传感器

数据读取：

float tep = dht.readTemperature(); // 温度
float hum = dht.readHumidity();    // 湿度

注意事项：需处理 NaN 值（读取失败时返回）。

3. Adafruit_SGP30 空气质量传感器

功能：测量 TVOC（总挥发性有机化合物，单位：ppb）和 eCO₂（等效二氧化碳，单位：ppm）。
通信方式：I2C 总线（代码中使用 Wire1 库，引脚定义为 SDA_PIN=10、SCL_PIN=9）。

初始化：

Wire1.begin(SGP30_SDA_PIN, SGP30_SCL_PIN);
sgp.begin(&Wire1); // 初始化传感器
sgp.IAQinit();     // 初始化 IAQ（室内空气质量）算法

数据读取：

if (!sgp.IAQmeasure()) { // 测量数据tvoc = sgp.TVOC; // TVOC 值eco2 = sgp.eCO2; // eCO₂ 值
}

应用场景：室内空气质量监测、通风系统控制。

二、网页端相关知识

代码中通过 HTTP 服务器 和 HTML/JavaScript 实现网页端数据展示与设备控制，涉及以下核心技术：

1. HTML 结构与样式

响应式布局：使用 grid 和 flex 布局实现多设备适配，例如：

<div class="grid grid-cols-1 md:grid-cols-2 lg:grid-cols-4 gap-6"><!-- 温度、湿度、光照、空气质量卡片 -->
</div>

Tailwind CSS：通过类名快速定义样式（如 bg-white、card-shadow），避免手动编写 CSS。
图标库：引入 Font Awesome 图标（如 <i class="fa fa-thermometer-three-quarters"></i>）增强可视化。

2. JavaScript 功能

数据获取：通过 fetch 接口定时从 ESP32 获取 JSON 数据（/data 路由）：
```
setInterval(() => fetch('/data').then(res => res.json()), 3000);
```

动态渲染：更新页面元素显示传感器数据，如温度进度条：

document.getElementById('temp-bar').style.width = `${temp * 2}%`; // 0-50℃ 映射为 0-100%

设备控制：通过 HTTP GET 请求发送控制指令（如 /control?cmd=on）：

document.getElementById('motor-on').addEventListener('click', () => fetch('/control?cmd=on')
);

3. HTTP 服务器逻辑（ESP32 端）

路由处理：
- GET /：返回 HTML 主页（prepareHtmlResponse() 生成）。
- GET /data：返回 JSON 格式传感器数据及电机状态。
- GET /control：处理设备控制指令（如开关电机、调节转速）。
长连接支持：通过响应头 Connection: keep-alive 保持客户端连接，减少重复握手开销。

4. 数据可视化与交互

进度条动画：使用 CSS 样式动态更新进度条宽度，搭配 transition 实现平滑过渡。
历史数据表格：存储最近 5 条数据并渲染到表格，通过颜色类（如 text-green-500）标识数据状态。
电机状态显示：通过圆形色块和文本实时显示电机运行状态（绿色表示运行，灰色表示停止）。

三、系统集成与扩展

多协议支持：代码同时实现了 BLE 和 WiFi 通信，可通过蓝牙（手机 APP）或网页远程监控设备。
硬件控制：
- 通过 PWM 调节电机转速（ledcWrite 函数）。
- 根据温度（>31℃）或空气质量（TVOC>100 且 eCO₂>500）自动控制风扇启停。
扩展方向：
- 增加数据存储（如 SD 卡或云服务器）。
- 集成报警功能（如蜂鸣器或短信通知）。
- 优化传感器校准逻辑（如 SGP30 基线存储）。

四、TVOC&eCO₂的含义与影响

TVOC 的含义及影响

含义

TVOC（Total Volatile Organic Compounds）即总挥发性有机物，是室内空气中多种挥发性有机化合物的总称。
常见来源包括：

装修材料（如涂料、胶水、板材）；
家具、地毯、清洁剂；
香烟烟雾、烹饪油烟等。

浓度过高的影响

健康危害：
- 刺激呼吸道、眼睛和皮肤，引发头痛、头晕、恶心等不适；
- 长期暴露可能损伤肝脏、肾脏和神经系统，部分成分（如苯、甲醛）具有致癌性。
环境影响：
- 在阳光下与氮氧化物反应，形成臭氧污染，加剧雾霾。

浓度过低的影响

通常情况下，TVOC 浓度过低不会对人体或环境造成直接危害。但需注意：

过度追求 “零 VOC” 可能导致装修材料性能下降（如涂料附着力降低）；
部分特殊场景（如实验室、工业环境）需根据特定标准控制 VOC 水平。

eCO₂的含义及影响

含义

eCO₂（Equivalent Carbon Dioxide）即等效二氧化碳，用于衡量空气中二氧化碳的浓度（单位：ppm，百万分之一）。
来源包括：

人体呼吸（主要室内来源）；
燃料燃烧（如燃气设备、吸烟）；
室外空气渗入。

浓度过高的影响

健康与认知：
- ＜1000 ppm：正常环境水平，无明显影响；
- 1000-2000 ppm：可能引起轻微嗜睡、注意力不集中；
- ＞2000 ppm：头痛、疲劳感加剧，长期高浓度可能影响决策能力；
- ＞5000 ppm：可能导致严重缺氧、呼吸困难，甚至危及生命。
建筑与设备：
- 高浓度 eCO₂常伴随通风不足，可能加速霉菌滋生，影响建筑材料耐久性。

浓度过低的影响

自然环境中 eCO₂浓度极少过低，但人工干预（如超净实验室）可能导致：

人体呼出的 CO₂被过度过滤，可能干扰生理平衡（如血液酸碱值）；
植物光合作用受限（若涉及温室环境）。

总结：室内环境控制建议

指标	理想范围	建议措施
TVOC	＜0.6 mg/m³	加强通风、选择低 VOC 材料、使用空气净化器
eCO₂	400-1000 ppm	定期开窗通风、安装通风系统（如新风系统）

注：敏感人群（如孕妇、儿童、哮喘患者）需更严格控制室内污染物浓度，必要时使用专业设备监测。

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http://www.xdnf.cn/news/901513.html