ESP32 实战教程：智能环境监测站（温湿度 + OLED + MQTT）

项目背景

随着物联网（IoT）技术的快速发展，环境监测在智能家居、智慧农业、工业自动化等领域得到了广泛应用。ESP32作为一款功能强大且性价比高的Wi-Fi和蓝牙双模芯片，非常适合用于构建各种物联网应用。本项目将基于ESP32开发一个智能环境监测站，能够实时监测环境的温湿度数据，并通过OLED显示屏进行本地显示，同时将数据通过MQTT协议发送到云端，实现远程监控。

硬件清单

1. ESP32开发板（如ESP32 DevKit V1）
2. DHT22温湿度传感器
3. 0.96寸OLED显示屏（基于SSD1306驱动）
4. 面包板和杜邦线
5. 10kΩ电阻（用于DHT22上拉）
6. USB数据线（用于连接ESP32与电脑）

接线图说明

以下是ESP32与各模块的接线说明：

• DHT22温湿度传感器

- VCC接ESP32的3.3V

- GND接ESP32的GND

- DATA接ESP32的GPIO 4

- 在DATA和VCC之间并联一个10kΩ电阻作为上拉电阻

• 0.96寸OLED显示屏

- VCC接ESP32的3.3V

- GND接ESP32的GND

- SCL接ESP32的GPIO 22

- SDA接ESP32的GPIO 21


*注：请根据实际硬件调整GPIO引脚，确保接线正确以避免损坏设备。*

完整代码

以下是基于Arduino框架的完整代码：

#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <DHT.h>

// Wi-Fi 配置
const char* ssid = "你的WiFi名称";
const char* password = "你的WiFi密码";

// MQTT 配置
const char* mqtt_server = "你的MQTT服务器地址";
const int mqtt_port = 1883;
const char* mqtt_topic = "environment/temperature";
const char* mqtt_topic_humidity = "environment/humidity";

WiFiClient espClient;

// DHT22 配置
#define DHTPIN 4
#define DHTTYPE DHT22
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

// OLED 配置
#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64
#define OLED_RESET    -1
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

void setup_wifi() {
  delay(10);
  Serial.println();
  Serial.print("连接到 ");
  Serial.println(ssid);

  WiFi.begin(ssid, password);

  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }

  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi连接成功");
  Serial.print("IP 地址: ");
}

void reconnect() {
  while (!client.connected()) {
    Serial.print("尝试连接到 MQTT Broker...");
    if (client.connect("ESP32Client")) {
      Serial.println("连接成功");
    } else {
      Serial.print("连接失败，状态码=");
      Serial.print(client.state());
      Serial.println(" 5秒后重试");
      delay(5000);
    }
  }
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  setup_wifi();
  dht.begin();

  // 初始化 OLED
  if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) { 
    Serial.println(F("SSD1306 初始化失败!"));
    for(;;);
  }
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(1);
  display.setCursor(0,0);
  display.println("环境监测站启动");
  display.display();
  delay(2000);
}

void loop() {
  if (!client.connected()) {
    reconnect();
  }
  client.loop();

  float h = dht.readHumidity();
  float t = dht.readTemperature();

  if (isnan(h) || isnan(t)) {
    Serial.println("读取DHT22失败!");
    return;
  }

  // 显示在 OLED 上
  display.clearDisplay();
  display.setCursor(0,0);
  display.println("温度和湿度");
  display.setCursor(0,20);
  display.print("温度: ");
  display.print(t);
  display.println(" C");
  display.setCursor(0,40);
  display.print("湿度: ");
  display.print(h);
  display.println(" %");
  display.display();

  // 发送到 MQTT

  Serial.print("温度: ");
  Serial.print(t);
  Serial.print(" C, 湿度: ");
  Serial.print(h);
  Serial.println(" %");

  delay(60000); // 每分钟更新一次
}