【转】基于树莓派的微型气象站设计与开发

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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：

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：

• 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。
• 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。
• 至少一次，确保消息可以到达，但可能发生重复。
  

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：

1. public class Mqtt : MqttClient
   
2.     {
   
3. 
   
4.         public Mqtt(string host) : base(host, 61613, false, MqttSslProtocols.None)
   
5.         {
   
6.             Connect(Guid.NewGuid().ToString(), "admin", "password");
   
7.             Subscribe(new string[] { "atmo" }, new byte[] { MqttMsgBase.QOS_LEVEL_EXACTLY_ONCE });
   
8.            // PostData("Hello World!");
   
9.         }
   
10.         public void RequestData(string msg)
    
11.         {
    
12.             Publish("atmo", Encoding.UTF8.GetBytes(msg));
    
13.         }
    
14.         public void PostData(string msg)
    
15.         {
    
16.             Publish("atmo", Encoding.UTF8.GetBytes(msg));
    
17.         }
    
18.     }

复制代码

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。

下面是本系统中Database类：

1. public class DataBase : SQLiteConnection
   
2.     {
   
3.         public static string path = Path.Combine(ApplicationData.Current.LocalFolder.Path, "atmo.db");
   
4.         public DataBase() : base(new SQLitePlatformWinRT(), path)
   
5.         {
   
6.             CreateTable<DataModel>();
   
7.         }
   
8.     }

复制代码

INotifyPropertyChanged接口实现

1. public class ViewModelBase : INotifyPropertyChanged
   
2.     {
   
3.         public event PropertyChangedEventHandler PropertyChanged;
   
4.         protected void OnPropertyChanged([CallerMemberName]string name = "")
   
5.         {
   
6.             PropertyChanged?.Invoke(this, new PropertyChangedEventArgs(name));
   
7.         }
   
8.     }

复制代码

树莓派GPIO图


硬件连接图：


传感器引脚图：

hwl0541

好东东，学习学习