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Como ligar o DHT11 e BMP180 ao NodeMCU, LCD e Thingspeak

Neste trabalho faz-se a análise dos dados dos sensores de temperatura e humidade DHT11 e do sensor de pressão atmosférica BMP180.  A visualização destes dados é feita através do serviço Thingspeak, no qual observamos a evolução ao longo do tempo da temperatura, humidade e pressão atmosférica. Os dados são comunicados para este serviço através do Nodemcu, que contém o módulo ESP8266, responsável pelas comunicações via WiFi, sendo este conectado a uma rede local. O ThinkSpeak é uma plataforma de IoT Open Source, que dispõe de uma API que permite que dados sejam enviados e posteriormente mostrados em forma de gráficos. É possível ainda a visualização dos dados com um LCD de 16×2.

Montagem do Circuito

Para a montagem deste circuito utiliza-se as saídas D6 do NodeMcu para comunicação com o sensor DHT11, correspondendo esta saída à GPIO12 do ESP8266. Para o Sensor BMP180 utiliza-se as saídas D3 e D4 do NodeMcu, que correspondem às GPIO0 e GPIO2 do ESP8266, respetivamente, estas por sua vez são ligadas aos pinos SCL e SDA, respetivamente do sensor. Para o LCD utiliza-se as saídas D1 e D2 do NodeMCU, que correspondem às GPIO5 e GPIO4 do ESP8266, respetivamente, estas por sua vez são ligadas  aos pinos SCL e SDA, respetivamente do sensor, para o pino VCC utilizou-se 5V, ou seja, o Vin do NodeMCU.

 

Entre o pino de dados e o de VCC do sensor DHT11 é colocado uma resistência de 10kΩ, para proteger o circuito.

 

Programação com IDE do Arduino

Para a programção do NodeMcu, utiliza-se a IDE do Arduino e fazem-se a seguintes configurações:

Passo 1 – Entrar em Ficheiro > Prefências e digitar o link seguinte na URLs adicionais de Gerenciadores de Placas: http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

 

 

Passo 2 – Entrar em Ferramentas > Placa > Gestor de Placas e clicar em instalar o esp8266 by ESP8266 Community.

 

 

Passo 3 – Entrar em Ficheiro > Preferências e selecionar o NodeMCU 1.0(ESP-12E Module)

 

Depois de efetuadas estas configurações seleciona-se a Porta onde será feito o upload do programa. O programa utilizado é o seguinte:

 

#include <Adafruit_BMP085.h>  //Biblioteca com as funções do BMP180

#include <Wire.h> // Como BMP180 e o LCD utiliza o protocolo I2C é  necessária esta biblioteca para a configuração dos pinos SDA e SCL do sensor

#include <ESP8266WiFi.h>

#include "DHT.h"// biblioteca com funções para o sensor DHT11

#include <LiquidCrystal_I2C.h> //Biblioteca com funções para o lcd

 

//INICIALIZAÇÕES

 

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);// Inicialização do LCD, sendo o utilizado um 16x2

const char* ssid     = "AndroidAP"; // Nome da Rede

const char* password = "kingkong"; // Password da rede

 

const char* host = "api.thingspeak.com";

 

const char* THINGSPEAK_API_KEY = "L4ESA1UD5SC00AZL"; //Write API KEY

 

// Configurações sensor DHT11

#define DHTPIN D6     // Utilização da GPIO12 do ESP8266 e D6 do NodeMCU

 

#define DHTTYPE DHT11   // DHT 11

 

Adafruit_BMP085 bmp; // Inicialização sensor BMP180

 

 

//Atualização à taxa de 1 minuto, o Thingspeak necessita no minimo 20segundo

const int UPDATE_INTERVAL_SECONDS = 60;

//Inicialização das funções

 

// Inicialização do sensor de temperature e humidade

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

 

 

byte tmp[8] = { //função para desenhar o simbolo da temperatura no lcd

0b00100,

0b01010,

0b01010,

0b01110,

0b01110,

0b11111,

0b11111,

0b01110,

};

 

 

// Inicialização do sensor de temperature e humidade

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

 

 

byte tmp[8] = { //função para desenhar o simbolo da temperatura no lcd

0b00100,

0b01010,

0b01010,

0b01110,

0b01110,

0b11111,

0b11111,

0b01110,

};

 

byte hum[8] = {//função para desenhar o simbolo da humidade no lcd

0b00100,

0b00100,

0b01010,

0b01010,

0b10001,

0b10001,

0b10001,

0b01110,

};

 

 

void setup() {

 

Serial.begin(115200);

 

delay(10);

 

// Comunicação com a rede WiFi

 

Serial.println();

Serial.println();

Serial.print("Connecting to "); //Mensagem apresentada no monitor série

Serial.println(ssid); // Apresenta o nome da rede no monitor série

 

WiFi.begin(ssid, password); // Inicia a ligação a rede

 

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {// Enquanto a ligação não for efectuada com sucesso é apresentado no monitor série uma sucessão de "."

delay(500);

Serial.print(".");

}

 

Serial.println("");

Serial.println("WiFi connected");  // Se a ligação é efectuada com sucesso apresenta esta mensagem no monitor série

 

 

Serial.println("Endereço IP: ");

Serial.println(WiFi.localIP()); // Apresentação do Endereço IP no monitor série

}

 

void loop() {

 

Wire.begin(2, 0);            // Configuração dos pinos para o sensor BMP180. GPIO2 para SDA(pino para a transferência de dados) que corresponde ao D4, GPIO0 para SCL(pino para temporização) que corresponde ao  D3

Wire.setClock(400000); //Temporização entre dispositivos

if (!bmp.begin()) {

Serial.println("O sensor BMP180 não foi encontrado!");

while (1) {}  //enquanto o sensor não for encontrado executa este ciclo

}

 

Serial.print("connecting to ");

Serial.println(host);//Apresenta no monitor série o nome da rede à qual é efectuada a ligação

 

// Uso WiFiClient para criar comunicações TCP

WiFiClient client;

const int httpPort = 80; //Uso Porto80

if (!client.connect(host, httpPort)) {

Serial.println("Falha Comunicação");//Verifica o estado da ligação

return;

}

 

// Leitura dos dados do sensor

int humidity = dht.readHumidity();// Leitura Humidade

float temperature = dht.readTemperature(); //Leitura Temperatura

 

int pressure = bmp.readPressure(); // Leitura Pressão Atmosférica em Pa

 

 

Wire.begin(4, 5);// Configuração dos pinos para o LCD. GPIO4 para SDA(pino para a transferência de dados) que corresponde ao D2, GPIO5 para SCL(pino para temporização) que corresponde ao  D1

lcd.init();   // Inicialização do LCD

lcd.createChar(0, tmp);// Cria o simbolo da temperatura

lcd.createChar(1, hum);// Cria o simbolo da humidade

lcd.backlight(); // Activar a luz de fundo

lcd.setCursor(0, 0); // Posição no LCD para a temperatura, neste casso é na linha de cima, alinhado à esquerda

lcd.write(byte(0));// Desenha no LCD o simbolo da temperatura

lcd.print(" ");

lcd.print(temperature); // Imprime no LCD a temperatura

lcd.print((char)223);// Imprime no LCD "º"

lcd.print("C");

lcd.setCursor(11, 0);

lcd.write(byte(1));// Desenha no LCD o seimbolo da humidade

lcd.print(" ");

lcd.print(humidity); // Imprime no LCD a humidade

lcd.print("%");

lcd.setCursor(0, 1);// Posição no LCD para a pressão, neste casso é na linha de baixo, alinhado à esquerda

lcd.print("Pressao:");

lcd.print(pressure); // Imprime no LCD a pressão

à esquerda

lcd.write(byte(0));// Desenha no LCD o simbolo da temperatura

lcd.print(" ");

lcd.print(temperature); // Imprime no LCD a temperatura

lcd.print((char)223);// Imprime no LCD "º"

lcd.print("C");

lcd.setCursor(11, 0);

lcd.write(byte(1));// Desenha no LCD o seimbolo da humidade

lcd.print(" ");

lcd.print(humidity); // Imprime no LCD a humidade

lcd.print("%");

lcd.setCursor(0, 1);// Posição no LCD para a pressão, neste casso é na linha de baixo, alinhado à esquerda

lcd.print("Pressao:");

lcd.print(pressure); // Imprime no LCD a pressão

lcd.print("Pa");

 

 

// Criar URL para o pedido

String url = "/update?api_key=";

url += THINGSPEAK_API_KEY;

url += "&field1="; //Colocar os dados de temperatura no gráfico 1 do Thingspeak

url += String(temperature);

url += "&field2="; //Colocar os dados de humidade no gráfico 2 do Thingspeak

url += String(humidity);

url += "&field3="; //Colocar os dados de pressão no gráfico 3 do Thingspeak

url += String(pressure);

 

 

Serial.print("Pedido URL: ");

Serial.println(url);

 

// Envio de solicitação ao servidor

client.print(String("GET ") + url + " HTTP/1.1\r\n" +

"Host: " + host + "\r\n" +

"Connection: close\r\n\r\n");

delay(10);

while(!client.available()){//Verificação se o cliente está conectado

delay(100);

Serial.print(".");

}

// Leitura das respostas do servidor e envio para o monitor série

while(client.available()){

String line = client.readStringUntil('\r');

Serial.print(line);

}

 

Serial.println();

Serial.println("Comunicação fechada"); //Depois do cliente efectuar o pedido apresenta esta mensagem no monitor série

 

 

 

delay(1000 * UPDATE_INTERVAL_SECONDS); //Como os valores da função delay são em ms, multiplica-se por 1000 para que a multiplicação com 60 seja igual a 60 segundos e portanto 1 minuto

}

 

 

No código acima altera-se o valor SSID para o nome da Rede ao qual o ESP8266 vai comunicar, a password pela palavra-passe dessa rede, o THINGSPEAK_API_KEY pela write API Key obtida pelo canal criado no ThingSpeak. Antes de fazer-se a compilação do programa devem-se incluir as

 

 

Serial.println();

Serial.println("Comunicação fechada"); //Depois do cliente efectuar o pedido apresenta esta mensagem no monitor série

 

 

 

delay(1000 * UPDATE_INTERVAL_SECONDS); //Como os valores da função delay são em ms, multiplica-se por 1000 para que a multiplicação com 60 seja igual a 60 segundos e portanto 1 minuto

}

 

 

No código acima altera-se o valor SSID para o nome da Rede ao qual o ESP8266 vai comunicar, a password pela palavra-passe dessa rede, o THINGSPEAK_API_KEY pela write API Key obtida pelo canal criado no ThingSpeak. Antes de fazer-se a compilação do programa devem-se incluir as bibliotecas Adafruit_BMP085.h, a Wire.h, a DHT.h e a ESP8266WiFi.h, responsáveis pela execução de algumas das funções chamadas ao longo do código.

 

No serviço Thingspeak cria-se um novo canal, este deve conter três gráficos, um para a temperatura, um para humidade e um para a pressão atmosférica, como demonstra a figura seguinte:

 

 

Após estas configurações faz-se o upload do código e observa-se o seguinte no canal do Thingspeak:

 

Com os gráficos acima observa-se a evolução ao longo do tempo da temperatura e da humidade através do sensor DHT11, e da pressão atmosférica através do sensor BMP180.

 

Artigo desenvolvido por Nuno Rocha para o Arduino Portugal

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Jaime Mota

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