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，智能环境监测站成为了许多应用场景中的关键组件，例如智能家居、农业监控、气象站等。本项目将基于 ESP32 开发板，通过温湿度传感器（DHT22）采集环境数据，并在 OLED 显示屏上实时显示数据，同时通过 MQTT 协议将数据上传至云端，实现远程监控。

ESP32 是一款功能强大的双核微控制器，集成了 Wi-Fi 和蓝牙功能，非常适合用于物联网项目。本教程将详细介绍如何搭建一个智能环境监测站，包括硬件连接、软件开发、调试过程以及扩展方向。

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 和电脑）

接线图说明

接线图


接线说明

1. DHT22 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

1. 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

1. ESP32 开发板

- 通过 USB 数据线连接到电脑

完整代码

以下是基于 Arduino 框架的完整代码：

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

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

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

const char* ssid = "你的WiFi名称";
const char* password = "你的WiFi密码";
const char* mqtt_server = "你的MQTT服务器地址";
const char* mqtt_topic = "env_monitor/temperature";
const char* client_id = "esp32_env_monitor";

WiFiClient espClient;

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.println("IP 地址: ");
}

void reconnect() {
  while (!client.connected()) {
    Serial.print("尝试连接到 MQTT 服务器...");
    if (client.connect(client_id)) {
      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);
  dht.begin();
  setup_wifi();

  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;
  }

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

  display.clearDisplay();
  display.setCursor(0,0);
  display.print("温度: ");
  display.print(t);
  display.println(" C");
  display.print("湿度: ");
  display.print(h);
  display.println(" %");
  display.display();

  String message = String(t) + "," + String(h);

  delay(60000); // 每分钟更新一次
}