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MQTT读取温湿度

# Smart之MQTT读取温湿度

# 1. 说明

  采用MQTT通讯协议，读取驳接在Arduino上的DHT22温湿度传感器的数据。MQTT是由IBM开发的通讯协议，为传感器提供一个轻量可靠的二进制通信设定，使得开发MQTT与物联网，机器之间的通信变得非常简单。

  TARS中也提供了MQTT服务，使用TARS中的该服务可以实现设备之间的相互连接。在范例中Arduino开发板与Ethernet W5100网络扩展板，组装方式与前述章节相同。温湿度传感器DHT22，负极接Ethernet W5100扩展板的GND针脚，正极接扩展板5V针脚，信号线接扩展板D8针脚。

  通过范例学习，可以掌握MQTTClient控件的基本使用，并结合arduino开发板通过MQTT进行温湿度采集。

# 2. 零件连接图

# 3. 使用零件

序 零件名称 数量
1 Arduino UNO R3 开发板 1
2 Arduino Ethernet W5100 网络扩展板 1
3 DHT22温湿度 模块 1
4 USB数据线 1
5 面包板 1
6 杜邦线 若干

# 4. Arduino流程图

# 5. Arduino程序

  使用Arduino IDE 编译并上传以下Arduino程序。

// pubsubclient MQTT 链接库网址  https://github.com/knolleary/pubsubclient
// 使用温湿度传感器之链接库 https://github.com/adafruit/DHT-sensor-library

#include <DHT.h>
#define dhtPin 8                    //读取DHT22 Data
#define dhtType DHT22               //选用DHT22 
DHT dht(dhtPin, dhtType);       // Initialize DHT sensor

#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
// MQTT 宣告 ========================================================
#include <PubSubClient.h>
EthernetClient ethClient;
PubSubClient client(ethClient);


// 设置网络IP地址 (网络扩充卡 MAC 可自行修改 +1 避免冲突)
byte mac[] = {0x90, 0xA2, 0xDA, 0x0E, 0x94, 0xB9 };     
IPAddress ip(192, 168, 0, 165);
IPAddress gateway(192, 168, 0, 1);
IPAddress subnet(255, 255, 255, 0);

void setup() {
   Serial.begin(9600);                                   //设定通信速率9600
   dht.begin();                                           //启动DHT

   //设置 MQTT ========================================================
   client.setServer("192.168.0.176", 1883);                 // 连接 MQTT Broker
   client.setCallback(subscribeReceive);                            // 设置从 MQTT Broker读取主题之后,自动运行之副程序

   Ethernet.begin(mac, ip, gateway, subnet);               // 启动网络
   Serial.println("网络已经开通"); 

   delay(1500);
 }

void loop() {
   float h = dht.readHumidity();   //读取湿度
   float t = dht.readTemperature(); //读取摄氏温度
   if (isnan(h) || isnan(t)) {
      Serial.println(" 无法从DHT传感器读取！");
      return;
   }

  if (!client.connected()) {                              // 如果未联机 MQTT Broker 将重新联机
     reconnect();     
  }
   client.loop();
    
   // MQTT 开始运作发送主题 传送温湿度到 MQTT Broker
   char tmp[20];
   char hum[20];
   dtostrf(t,3,2,tmp);                 // 将Float 转换为 char[]
   dtostrf(h,3,2,hum);
   Serial.println(tmp); 
   Serial.println(hum);
   // MQTT 发送主题(温湿度) =================
   client.publish("TMP", tmp);
   client.publish("HUM", hum);   
   delay(5000);
}

void reconnect() {
  // 一直循环直到连上 MQTT Broker
  while (!client.connected()) {
    Serial.print("正在连接 MQTT Broker...");
    if (client.connect("arduinoClient")) {
      Serial.println("MQTT Broker 已经连接上");
      client.subscribe("#");
 
    } else {
      Serial.print("联机失败, rc=");
      Serial.print(client.state());
      Serial.println("五秒钟之后再联机");
      delay(5000);
    }
  }
}

void subscribeReceive(char* topic, byte* payload, unsigned int length)
{
  // Print the topic
  Serial.print("Topic: ");
  Serial.println(topic);

  // Print the message
  Serial.print("Message: ");
  for(int i = 0; i < length; i ++)
  {
    Serial.print(char(payload[i]));
  }

  // Print a newline
  Serial.println("");
}
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# 6. 设计明细

  开启Smart智慧控制平台，分别加入下插图之控件。或者通过点击菜单栏[文件]-[打开项目]选择范例项目文件来打开该范例。

MQTT读取温湿度 UI布局

  ①：TImage组件，控件名称为Image1。

  ②：TShape组件，控件名称为Shape1。

  ③：TPanel组件，控件名称为Panel1。

  ④：TLabel组件，控件名称为Label9。

  ⑤：TPanel组件，控件名称为Panel2。

  ⑥：TLabel组件，控件名称为Label1。

  ⑦：TLabel组件，控件名称为Label2。

  ⑧：TLabel组件，控件名称为Label3。

  ⑨：TWidgetLCDLabel组件，控件名称为WidgetLCDLabel1。

  ⑩：TLabel组件，控件名称为Label4。

  (11)：TSwitchButton组件，控件名称为SwitchButton1。

  (12)：TLabel组件，控件名称为Label10。

  (13)：TLabel组件，控件名称为Label5。

  (14)：TLabel组件，控件名称为Label6。

  (15)：TWidgetLCDLabel组件，控件名称为WidgetLCDLabel2。

  (16)：TLabel组件，控件名称为Label7。

  (17)：TLabel组件，控件名称为Label8。

  (18)：TMQTTClient组件，控件名称为MQTTClient1。

  • Main窗体属性设置

    • Caption：主窗体标题，设置为MQTT读取温湿度。
    • ClientHeight：窗体客户区高度=480。
    • ClientWidth：窗体客户区宽度=720。

  • ①Image1属性设置

    • Stretch：设置图片拉伸=True。
    • Height：设置图片高度=480。
    • Width：设置图片宽度=720。
    • Picture：设置显示背景图片。   点击Picture属性右侧的[...]按钮，打开文件上传界面，点击[Load...]从文件浏览器中选择对应的图片文件上传，返回该界面下，待显示出图片后点击[OK]加载图片。

  • ②Shape1属性设置

    • Height：设置控件高度=262。
    • Shape：设置形状=stRoundRect(圆角矩形)。
    • Width：设置控件宽度=544。

  • ③Panel1属性设置

    • BevelInner：设置内斜边样式=bvRaised。
    • BevelKind：设置斜边的样式=bkSoft。
    • BorderStyle：设置边界的样式=bsSingle。
    • Color：设置颜色=clBtnText。
    • Height：设置控件高度=217。
    • Width：设置控件宽度=500。

  • ④Label9属性设置

    • Caption：设置标签文字，设置为开。
    • Font：设置字体。设置内容如下图。

  • ⑤Panel2属性设置

    • BevelInner：设置内斜边样式=bvRaised。
    • BevelKind：设置斜边的样式=bkSoft。
    • BorderStyle：设置边界的样式=bsSingle。
    • Color：设置颜色=clMenuText。
    • Height：设置控件高度=83。
    • Width：设置控件宽度=404。

  • ⑥Label1属性设置

    • Caption：设置标签文字，设置为串口读取温湿度。
    • Font：设置字体。设置内容如下图。

  • ⑦Label2属性设置

    • Caption：设置标签文字，设置为温度。
    • Font：设置字体。设置内容如下图。

  • ⑧Label3属性设置

    • Caption：设置标签文字，设置为Temperature。
    • Font：设置字体。设置内容如下图。

  • ⑨WidgetLCDLabel1属性设置

    • Caption.Format：显示格式，设置为00.00。
    • Height：设置控件高度=60。
    • Width：设置控件宽度=209。

  • ⑩Label4属性设置

    • Caption：设置标签文字，设置为℃。
    • Font：设置字体。设置内容如下图。

  • (11)SwitchButton1属性设置

    • IsChecked：开关状态，设置为False。
    • SwitchOff：关闭状态时显示的图片。   点击SwitchOff属性右侧的[...]按钮，打开文件上传界面，点击[Load...]从文件浏览器中选择对应的图片文件上传，返回该界面下，待显示出图片后点击[OK]加载图片。
    • SwitchOn：打开状态时显示的图片。   点击SwitchOn属性右侧的[...]按钮，打开文件上传界面，点击[Load...]从文件浏览器中选择对应的图片文件上传，返回该界面下，待显示出图片后点击[OK]加载图片。
    • Height：设置控件高度=72。
    • Width：设置控件宽度=68。
    • Stretch：图像是否随控件大小拉伸，设置为True。

  • (12)Label10属性设置

    • Caption：设置标签文字，设置为关。
    • Font：设置字体。设置内容如下图。

  • (13)Label5属性设置

    • Caption：设置标签文字，设置为温度。
    • Font：设置字体。设置内容如下图。

  • (14)Label6属性设置

    • Caption：设置标签文字，设置为Humidity。
    • Font：设置字体。设置内容如下图。

  • (15)WidgetLCDLabel2属性设置

    • Caption.Format：显示格式，设置为00.00。
    • Height：设置控件高度=60。
    • Width：设置控件宽度=209。

  • (16)Label7属性设置

    • Caption：设置标签文字，设置为%。
    • Font：设置字体。设置内容如下图。

  • (17)Label8属性设置

    • Caption：设置标签文字，设置为RH。
    • Font：设置字体。设置内容如下图。

  • (18)MQTTClient1属性设置

    • BrokerHostName：MQTT中间件所在设备的IP地址，例如192.168.0.176。
    • BrokerPort：MQTT中间件所使用的端口，默认为1883。

# 7. 程序设计

# 7.1. 程序初始化设置

  在程序启动时，启用MQTT连接。

constructor TMyHandler.Create(AOwner: TComponent);
begin
  FThis :=TBaseForm(AOwner);
  FThis.MQTTClient1.Enabled := True;  //启动MQTT连接
end;
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# 7.2. 事件设置

  • (11)SwitchButton1- OnSwitch事件

SwitchButton1在点击时会切换开-关状态，即改变IsChecked属性的值，此时会触发OnSwitch事件，该事件可用于订阅或取消订阅主题。

procedure TMyHandler.SwitchButton1Switch;
begin
  if FThis.SwitchButton1.IsChecked then
  //订阅
  begin 
    FThis.MQTTClient1.Subscribe('HUM');
    FThis.MQTTClient1.Subscribe('TMP');  
  end
  else
  //取消订阅
  begin
    FThis.MQTTClient1.UnSubscribe('HUM');
    FThis.MQTTClient1.UnSubscribe('TMP');
  end;
end;
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  • (18)MQTTClient1-OnPublishReceived事件

  MQTTClient1接收订阅消息并解析显示结果。

procedure TMyHandler.MQTTClient1PublishReceived;
//接收订阅消息并显示
begin
  if ATopic = 'HUM' Then
  begin
    FThis.WidgetLCDLabel2.Caption.Value := StrToFloat(APayload);   
  End
  else if ATopic = 'TMP' Then
  begin
    FThis.WidgetLCDLabel1.Caption.Value := StrToFloat(APayload);   
  End;
end;
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# 8. 运行结果

  通过工具栏保存，将程序保存为 sdb 项目文件。

  使用鼠标点击工具栏运行（Run），测试运行结果。将图中的拨杆拨向“开”，数值显示屏中的温湿度数据每隔五秒更新一次。

MQTT读取温湿度 运行结果
MQTT控制LED灯
RestAPI控制LED灯

← RestAPI控制LED灯→

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