智能家居传感器数据采集

智能家居传感器数据采集

概述

本节介绍如何在智能家居面板上采集和显示传感器数据。学习完成后，您将能够：

• 集成常见传感器（温湿度、光照、PIR）到智能家居系统
• 在 LVGL 界面上实时显示传感器数据
• 实现传感器数据的定时刷新和 MQTT 上报
• 理解传感器数据在智能家居场景中的联动方式

前置要求

在开始本节之前，请确保：

• 已完成 LVGL UI 设计基础
• 了解 ESP32 传感器采集方法
• 传感器模块已接线到 ESP32

Sensor Integration

Sensor Hardware Overview

传感器	型号	测量内容	接口	GPIO
温湿度	DHT22 / BME280	温度、湿度	单总线 / I2C	GPIO 4 / I2C
光照	BH1750	光照强度 (lux)	I2C	I2C
人体存在	HC-SR501 PIR	人体移动检测	GPIO	GPIO 14
空气质量	CCS811	eCO2, TVOC	I2C	I2C
声音	MAX9814	环境声音	ADC	GPIO 36

Sensor Data Manager

#include <DHT.h>
#include <BH1750.h>
#include <Wire.h>

class SensorManager {
private:
  // 温湿度传感器
  DHT dht;
  BH1750 lightMeter;

  // 读取间隔
  const unsigned long READ_INTERVAL = 5000;  // 5秒
  unsigned long lastReadTime = 0;

public:
  // 传感器数据缓存
  float temperature = 0;
  float humidity = 0;
  float lux = 0;
  bool motionDetected = false;

  SensorManager() : dht(4, DHT22) {}  // GPIO 4

  bool begin() {
    dht.begin();

    Wire.begin(21, 22);  // SDA, SCL
    if (!lightMeter.begin()) {
      Serial.println("BH1750 未找到");
      return false;
    }

    pinMode(14, INPUT);  // PIR 传感器
    return true;
  }

  void update() {
    unsigned long now = millis();
    if (now - lastReadTime < READ_INTERVAL) return;
    lastReadTime = now;

    // 读取温湿度
    temperature = dht.readTemperature();
    humidity = dht.readHumidity();

    // 读取光照
    lux = lightMeter.readLightLevel();

    // 读取 PIR
    motionDetected = digitalRead(14) == HIGH;

    // 打印调试
    Serial.printf("传感器: %.1f°C, %.1f%%, %.0f lux, 运动: %s\n",
                  temperature, humidity, lux,
                  motionDetected ? "是" : "否");
  }
};

SensorManager sensors;

LVGL Data Display

Live Data Labels

// 温度显示标签
lv_obj_t* tempLabel;
lv_obj_t* humLabel;
lv_obj_t* luxLabel;

void create_sensor_display() {
  // 温度
  tempLabel = lv_label_create(screen);
  lv_label_set_text(tempLabel, "--.-°C");
  lv_obj_set_style_text_font(tempLabel, &lv_font_montserrat_32, 0);
  lv_obj_set_style_text_color(tempLabel, lv_palette_main(LV_PALETTE_CYAN), 0);
  lv_obj_align(tempLabel, LV_ALIGN_TOP_LEFT, 20, 20);

  // 湿度
  humLabel = lv_label_create(screen);
  lv_label_set_text(humLabel, "--%");
  lv_obj_set_style_text_font(humLabel, &lv_font_montserrat_24, 0);
  lv_obj_set_style_text_color(humLabel, lv_palette_main(LV_PALETTE_BLUE), 0);
  lv_obj_align_to(humLabel, tempLabel, LV_ALIGN_OUT_RIGHT_MID, 30, 0);

  // 光照
  luxLabel = lv_label_create(screen);
  lv_label_set_text(luxLabel, "-- lux");
  lv_obj_set_style_text_font(luxLabel, &lv_font_montserrat_16, 0);
  lv_obj_set_style_text_color(luxLabel, lv_palette_main(LV_PALETTE_YELLOW), 0);
  lv_obj_align_to(luxLabel, humLabel, LV_ALIGN_OUT_RIGHT_MID, 30, 0);
}

// 定时更新传感器数据显示
void update_sensor_display() {
  sensors.update();

  // 更新标签文本
  char buf[16];
  sprintf(buf, "%.1f°C", sensors.temperature);
  lv_label_set_text(tempLabel, buf);

  sprintf(buf, "%.0f%%", sensors.humidity);
  lv_label_set_text(humLabel, buf);

  sprintf(buf, "%.0f lux", sensors.lux);
  lv_label_set_text(luxLabel, buf);
}

Sensor Data Chart

Real-time Chart

// LVGL 实时数据图表
lv_obj_t* chart;

void create_chart() {
  chart = lv_chart_create(screen);
  lv_obj_set_size(chart, 280, 120);
  lv_obj_align(chart, LV_ALIGN_BOTTOM_MID, 0, -10);

  lv_chart_set_type(chart, LV_CHART_TYPE_LINE);
  lv_chart_set_range(chart, LV_CHART_AXIS_PRIMARY_Y, 0, 50);
  lv_chart_set_point_count(chart, 30);  // 30 个数据点

  // 温度系列
  lv_chart_series_t* tempSerie = lv_chart_add_series(
    chart, lv_palette_main(LV_PALETTE_RED), LV_CHART_AXIS_PRIMARY_Y);

  // 初始化数据
  for (int i = 0; i < 30; i++) {
    tempSerie->y_points[i] = LV_CHART_POINT_DEF;
  }
}

// 更新图表
void update_chart(float temperature) {
  static int index = 0;

  // 添加新数据点
  lv_chart_set_next_value(chart, NULL, (int)(temperature * 10));

  index++;
  if (index >= 30) index = 0;

  // 刷新图表显示
  lv_chart_refresh(chart);
}

MQTT Sensor Data Publishing

Data Publishing

void publish_sensor_data() {
  StaticJsonDocument<128> doc;
  doc["temp"] = sensors.temperature;
  doc["hum"] = sensors.humidity;
  doc["lux"] = sensors.lux;
  doc["motion"] = sensors.motionDetected;
  doc["rssi"] = WiFi.RSSI();

  char buffer[128];
  serializeJson(doc, buffer);

  mqttClient.publish("home/panel/sensors", buffer);
}

// 定时发布（每 30 秒）
void loop() {
  static unsigned long lastPublish = 0;

  lv_timer_handler();

  // 更新传感器数据（每 5 秒）
  update_sensor_display();

  // 发布数据（每 30 秒）
  if (millis() - lastPublish > 30000) {
    lastPublish = millis();
    publish_sensor_data();

    // 更新图表
    update_chart(sensors.temperature);
  }

  delay(5);
}

Motion-Activated Display

PIR Sensor Auto Wake

// PIR 传感器使显示屏自动唤醒
void check_motion_auto_wake() {
  if (sensors.motionDetected) {
    // 点亮屏幕
    ledcWrite(0, 255);  // 背光 PWM 最大

    // 重置自动熄屏计时
    lastMotionTime = millis();
  }

  // 3 分钟无运动自动熄屏
  if (millis() - lastMotionTime > 180000) {
    ledcWrite(0, 0);  // 关闭背光
  }
}

Pre-sales Key Points

传感器数据展示

传感器	展示方式	买家价值
温湿度	大数字 + 图表趋势	”温湿度一目了然，历史变化可视化”
光照	数值 + 自动调光建议	”根据环境光自动调节室内亮度”
人体检测	图标 + 时长统计	”人来屏亮，人走屏灭”
空气质量	颜色指示器	”空气质量差时自动开启空气净化器”

Summary

本节介绍了传感器数据在智能家居面板上的采集和显示：

1. 传感器集成：DHT22 温湿度、BH1750 光照、PIR 运动检测
2. LVGL 数据展示：实时数据标签、历史趋势图表
3. MQTT 发布：定时上报传感器数据到 MQTT 系统
4. 智能交互：PIR 运动检测实现屏幕自动唤醒/熄屏
5. 数据联动：传感器数据可以触发场景自动化（详见 14-11）