基于ESP32制作本地气象台/温度计-2022年寒假在家练ESP32平台项目分享（二）

电子森林 2022-03-22 18:40

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引言

来自金陵科技学院的【esp32小白】同学所做的基于ESP32-S2实现本地气象台/温度计，在手机没电的时候也能随时得知今天的温度和现在的时间。

开发板介绍

本次使用的开发板使用的是乐鑫的ESP32-S2-Mini-1模块，功能强大，具有丰富的外设接口，应用广泛芯片搭载了Xtensa® 32 位LX7 单核处理器，带有37个可编程GPIO口，工作频率高达 240 MHz。

功能实现

我完成的是项目6 制作一个本地气象台/温度计

利用OLED显示
显示当前本地的时间、温度和气象信息

按键操作

在第一个界面按下第二个、三个、四个键能够切换到第二个、三个、四个页面，再按下的一个键又会回到第一个页面。

代码实现框图

板卡设置

本次arduino开发环境搭建，我使用的是vscode编辑器代替arduino IDE。先在电脑上安装好arduino IDE，再在vscode的插件管理中搜索“arduino”，下载arduino插件。后在vscode的arduino configuration页面加入arduino安装目录，以配置好工具链。

arduino自带板卡中没有esp32-s2板卡，所以要将官方板卡链接加入arduino设置。


https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_index.json

在板卡参数设置界面按如下设置，在Partition Scheme中选择No OTA(2MB APP/2MB SPIFFS)，否则可能会出现内存不足而报错。

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代码分析

setup()入口函数下，首先初始化串口，初始化u8g2库，使能UTF8字符打印，初始化按键引脚，连接WiFi，WiFi连接期间在屏幕上显示几行字符和硬禾学堂和乐鑫的logo，增加高级感。


void setup() {    Serial.begin(115200);    u8g2.begin();    u8g2.enableUTF8Print();
    // 初始化按键引脚    pinMode(button_1,INPUT);    pinMode(button_2,INPUT);    pinMode(button_3,INPUT);    pinMode(button_4,INPUT);
    WiFi.begin(ssid, password);    Serial.println("Connecting");    while(WiFi.status() != WL_CONNECTED) {// 未连接时        u8g2.setFont(u8g2_font_micro_mr);        u8g2.setCursor(0,6);        u8g2.print("Initializing...");        u8g2.sendBuffer();        delay(1000);        u8g2.setCursor(0,12);        u8g2.print("Initialized successfully");        u8g2.sendBuffer();        delay(1000);        u8g2.setCursor(0,18);        u8g2.print("Loading...");        u8g2.sendBuffer();        delay(100);        u8g2.drawXBMP(9 ,21 ,logo0_width ,logo0_height ,logo0_bits);        u8g2.setFont(u8g2_font_wqy12_t_gb2312);        u8g2.setCursor(9,63);        u8g2.print("硬禾学堂");        u8g2.drawXBMP(73 ,30 ,logo1_width ,logo1_height ,logo1_bits);        delay(1000);        u8g2.sendBuffer();    }    u8g2.clearBuffer();    Serial.println("Connected");
    //init and get the time    configTime(gmtOffset_sec, daylightOffset_sec, ntpServer);
    // update_ip_location();    // printLocalInfo();
}

连接WiFi

ESP32-S2模块常被用做WiFi模块接入网络，所以WiFi连接方面较为成熟，也很简单。


#include 
// WiFi账号密码const char* ssid = "ssid";const char* password = "password";
void setup(){    WiFi.begin(ssid, password);    Serial.println("Connecting");}

校时

接入网络后，从互联网获取时间，在屏幕上显示。如果获取时间出错，则串口打印"Failed to obtain time"，重新获取时间；否则说明时间正确，设置时区为“CST-8”，在屏幕上显示年月日时分秒具体时间，并把整个获取时间并显示的代码放入loop循环，重复刷屏显示秒的动态显示。


// 时间变量定义const char* ntpServer = "edu.ntp.org.cn";const long  gmtOffset_sec = 8*60*60;//东八区，UTC计时const int   daylightOffset_sec = 8*60*60;//东八区，UTC计时
//init and get the timeconfigTime(gmtOffset_sec, daylightOffset_sec, ntpServer);
struct tm timeinfo;   //定义获取网络时间结构体 tm 变量 timeinfoif(!getLocalTime(&timeinfo)){    Serial.println("Failed to obtain time");return;}Serial.println(&timeinfo, "%A, %B %d %Y %H:%M:%S");
u8g2.setFont(u8g2_font_freedoomr25_tn);u8g2.setCursor(5,47);u8g2.print(&timeinfo,"%H:%M");u8g2.setFont(u8g2_font_freedoomr10_tu);u8g2.print(&timeinfo,"%S");

获取网络天气部分

本次获取天气使用的是高德地图API，每日免费访问量多达30万次，而且可以通过IP定位，可以实现在不同的城市实时更新相应的天气信息。


struct tm timeinfo;   //定义获取网络时间结构体 tm 变量 timeinfoif(!getLocalTime(&timeinfo)){        Serial.println("Failed to obtain time");return;}// Serial.println(&timeinfo, "%A, %B %d %Y %H:%M:%S");
u8g2.setFont(u8g2_font_freedoomr25_tn);u8g2.setCursor(5,47);u8g2.print(&timeinfo,"%H:%M");u8g2.setFont(u8g2_font_freedoomr10_tu);u8g2.print(&timeinfo,"%S");

解析JSON数据

使用Arduino_JSON库来解析从高德API获取的数据，用httpGETRequest()函数将数据存入变量jsonBuffer中，再用JSON.parse()函数将jsonBuffer中的数据转化为对应数组，方便提取信息。


// json变量定义const char* province0;const char* city0;const char* weather0;const char* weather1;const char* weather2;const char* weather3;String temperature0;String temperature1;String temperature2;String temperature3;const char* winddirection0;const char* winddirection1;const char* winddirection2;const char* winddirection3;const char* date0;const char* date1;const char* date2;const char* date3;const char* date01;const char* date11;const char* date21;const char* date31;char date02[5]={'0'};char date12[5]={'0'};char date22[5]={'0'};char date32[5]={'0'};int week_num;int flag = 0;JSONVar myObject;String city_code,key = "*******************************";String jsonBuffer;String ip_jsonBuffer;
String httpGETRequest(const char* serverName) {    WiFiClient client;    HTTPClient http;
    http.begin(client, serverName);
    int httpResponseCode = http.GET();        String payload = "{}";         if (httpResponseCode>0)     {        Serial.print("HTTP Response code: ");        Serial.println(httpResponseCode);        payload = http.getString();    }    else     {        Serial.print("Error code: ");        Serial.println(httpResponseCode);    }    // Free resources    http.end();
    return payload;}
String serverPath = "http://restapi.amap.com/v3/weather/weatherInfo?city=" + city_code + "&key=" + key + "&extensions=all";
jsonBuffer = httpGETRequest(serverPath.c_str());
myObject = JSON.parse(jsonBuffer);
if (JSON.typeof(myObject) == "undefined"){    Serial.println("Parsing input failed!");    return;}// 获取省份province0 = myObject["forecasts"][0]["province"];// 获取城市city0 = myObject["forecasts"][0]["city"];// 获取今日天气weather0 = myObject["forecasts"][0]["casts"][0]["dayweather"];// 获取今日温度const char* temp0 = myObject["forecasts"][0]["casts"][0]["daytemp"];String temp01 = temp0;temperature0 = temp01 + "  C";// 获取今日风向winddirection0 = myObject["forecasts"][0]["casts"][0]["daywind"];// 获取今日日期date0 = myObject["forecasts"][0]["reporttime"];date01 = &date0[5];for(int k=0;k<5;k++){    date02[k] = date01[k];}
// 获取明日天气weather1 = myObject["forecasts"][0]["casts"][1]["dayweather"];// 获取明日温度const char* temp1 = myObject["forecasts"][0]["casts"][1]["daytemp"];String temp11 = temp1;temperature1 = temp11 + "  C";// 获取明日风向winddirection1 = myObject["forecasts"][0]["casts"][1]["daywind"];// 获取明日日期date1 = myObject["forecasts"][0]["casts"][1]["date"];date11 = &date1[5];
// 获取后日天气weather2 = myObject["forecasts"][0]["casts"][2]["dayweather"];// 获取后日温度const char* temp2 = myObject["forecasts"][0]["casts"][2]["daytemp"];String temp21 = temp2;temperature2 = temp21 + "  C";// 获取后日风向winddirection2 = myObject["forecasts"][0]["casts"][2]["daywind"];// 获取后日日期date2 = myObject["forecasts"][0]["casts"][2]["date"];date21 = &date2[5];
// 获取大后日天气weather3 = myObject["forecasts"][0]["casts"][3]["dayweather"];// 获取大后日温度const char* temp3 = myObject["forecasts"][0]["casts"][3]["daytemp"];String temp31 = temp3;temperature3 = temp31 + "  C";// 获取大后日风向winddirection3 = myObject["forecasts"][0]["casts"][3]["daywind"];// 获取大后日日期date3 = myObject["forecasts"][0]["casts"][3]["date"];date31 = &date3[5];

更新IP定位

通过使用高德API中的IP定位功能获取当地城市编码。


void update_ip_location(){    String ip_location = "http://restapi.amap.com/v3/ip?key=" + key;
    ip_jsonBuffer = httpGETRequest(ip_location.c_str());
    JSONVar ip_myObject = JSON.parse(ip_jsonBuffer);
    if (JSON.typeof(ip_myObject) == "undefined")     {        Serial.println("Parsing input failed!");        return;    }
    city_code = ip_myObject["adcode"];}

切换页面

通过使用变量flag的不同值来判断当前的页面，在loop循环中重复检测按键状态，按下不同的按键则赋flag以不同的值。


if(digitalRead(button_1)||digitalRead(button_2)||digitalRead(button_3)||digitalRead(button_4) == 0){    if(digitalRead(button_1) == 0){        flag = 0;    }else if(digitalRead(button_2) == 0){        flag = 1;    }else if(digitalRead(button_3) == 0){        flag = 2;    }else if(digitalRead(button_4) == 0){        flag = 3;    }}
if(flag == 0){    printLocalInfo();// 每显示一次,i++}if(flag == 1){    printtomorrowInfo();}if(flag == 2){    nexttomorrowInfo();}if(flag == 3){    nextnexttomorrowInfo();}