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基于树莓派的微型气象站设计与开发(Windows 十 IoT Core)

优良自学吧提供基于树莓派的微型气象站设计与开发(Windows 十 IoT Core),基于树莓派的微型气象站设计与开发(Windows 10 IoT Core)前言   树莓派(Raspberry Pi,RPi)是专门为学生计算机编程教育而设

基于树莓派的微型气象站设计与开发(Windows 10 IoT Core)

前言

  树莓派(Raspberry Pi,RPi)是专门为学生计算机编程教育而设计,只有信用卡大小的卡片式电脑,可以运行Linux或者Windows 10 IoT Core操作系统。本文将利用树莓派和UWP(Universal Windows Platform)开发技术搭建一个可以实时监控的气象站系统。

硬件和涉及技术

  

硬件部分:

  • 树莓派2或3一块,8G以上内存卡一张,读卡器(或带sd卡接口的电脑)一个;
  • Dht11温湿度传感器一个,GY-68 BMP180气压计一个;
  • LY-69 土壤湿度计一个,MQ-2 烟雾气敏传感器一个,雨滴传感器一个;
  • 公母杜邦线若干,面包板一个,micro USB线一根,电源一个;
  • HDMI接口显示器一台(或HDMI转其它接口)。

 

 

开发部分:

  • 集成开发环境: Visual Studio 2017(建议使用社区版);
  • 开发语言:C#;
  • 开发平台:UWP;
  • 通信协议:MQTT;
  • 树莓派操作系统:WIndows 10 IoT Core;
  • 数据库:Sqlite

操作系统的下载与安装:

  • 安装Windows 10 IoT Core Dashboard 应用, 访问微软开发者中心https://developer.microsoft.com/en-us/windows/iot/GetStarted. 依次选择Raspberry Pi 3,Install onto my blank microSD card,Windows10 IoT core,点击Next按钮来到新页面,点击Download Dashboard按钮下载,然后安装。
  • 烧录操作系统到MicroSD卡,安装完成后选择设置新设备项进入烧录页面。设备类型选择Raspberry Pi 2&3;OS内部版本选择Windows 10 IoT Core(15063);驱动器选择插入的MicroSD卡;输入设备名称、密码、确认密码;勾选WLAN网络连接(勾选此项后可以将当前电脑连接的WLAN信息复制给树莓派开发板的操作系统,省去再次配置的麻烦);至此,树莓派安装Windows 10 IoT操作系统完成。

如下图:

基于树莓派的微型气象站设计与开发(Windows 十 IoT Core)

  Windows Device Portal:

  在同一网络环境下的浏览器输入树莓派的IP地址,端口为8080,回车后会提示输入用户名和密码。默认用户名为Administrator,密码为烧录操作系统时设置的密码,如果忘记密码则只能重新安装。登陆成功后会看到树莓派开发板的当前操作系统下的详细信息,应用程序管理界面,设置默认程序以及开机自启动等。

 

实现

 

MQTT通信:

 

  MQTT(Message Queuing Telemetry Transport,消息队列遥测传输)是IBM开发的一个即时通讯协议。经过多年的发展,MQTT在各个领域的应用均有凸显,它可以作为手机客户端的消息推送工具,并且在安卓应用中有比较大的占比。作为一款专为物联网设计的通信协议,MQTT具有在低带宽、不稳定的网络环境下正常工作的特性。它的消息传递有三种模式:

 

  1. 至多一次,会发生消息丢失或重复,这种模式适合传感器类的数据传输,即使消息丢失,很快会再次发送。
  2. 只有一次,确保消息到达且不发生重复数据,适合需要精确数据的系统,例如计费系统。
  3. 至少一次,确保消息可以到达,但可能发生重复。

关于MQTT服务器的搭建可以参考:http://blog.csdn.net/yannanxiu/article/details/52703946

MQTT在UWP下的使用可以参考:http://www.cnblogs.com/Yixin-ran/archive/2016/10/21/mqtt.html

要在UWP下使用MQTT需要安装nuget包m2mqtt

在这里我还是贴一下MQTT的连接代码:

 

 public class Mqtt : MqttClient
    {

        public Mqtt(string host) : base(host, 61613, false, MqttSslProtocols.None)
        {
            Connect(Guid.NewGuid().ToString(), "admin", "password");
            Subscribe(new string[] { "atmo" }, new byte[] { MqttMsgBase.QOS_LEVEL_EXACTLY_ONCE });
           // PostData("Hello World!");
        } 
        public void RequestData(string msg)
        {
            Publish("atmo", Encoding.UTF8.GetBytes(msg));
        }
        public void PostData(string msg)
        {
            Publish("atmo", Encoding.UTF8.GetBytes(msg));
        }
    }

 

Sqlite实现:

要在UWP下使用Sqlite需要先安装VS扩展Sqlite for Universal Windows Platform和Nuget包SQLite.Net-PCL。关于sqlite的详细使用方法参照:http://www.cnblogs.com/yanxiaodi/p/4941312.html

下面是本系统中Database类:

  public class DataBase : SQLiteConnection
    {
        public static string path = Path.Combine(ApplicationData.Current.LocalFolder.Path, "atmo.db");
        public DataBase() : base(new SQLitePlatformWinRT(), path)
        {
            CreateTable<DataModel>();
        }
    }

INotifyPropertyChanged接口实现

 public class ViewModelBase : INotifyPropertyChanged
    {
        public event PropertyChangedEventHandler PropertyChanged;
        protected void OnPropertyChanged([CallerMemberName]string name = "")
        {
            PropertyChanged?.Invoke(this, new PropertyChangedEventArgs(name));
        }
    }

 

树莓派GPIO图

基于树莓派的微型气象站设计与开发(Windows 十 IoT Core)

 

硬件连接图:

基于树莓派的微型气象站设计与开发(Windows 十 IoT Core)

传感器引脚图:

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基于树莓派的微型气象站设计与开发(Windows 十 IoT Core)

项目地址:https://github.com/yixinin/Yixin.Atom

该项目还不完善,欢迎大家补充和指正!

有任何问题可以联系我的Email:[email protected]

 

 

 


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