项目说明

不锈钢的铁架子，可架设在户外屋顶，水塔。

同时支持USB type-C接口和太阳能光伏发电板供电输入。

具备常规的风速，风向，空气温度，湿度检测外，还扩展485，比如土壤水分温湿度检测等，但485部分是扩展项，目前只有硬件。

4G实时通讯把数据上传到云端服务器。

微信小程序与服务器连接，显示气象仪数据。

 

本项目设计用到的工具软件覆盖面广，有些是多年积累的皮毛，有些是现学现卖。

SketchUp画3D外观效果图，

JLCEDA设计原理图、PCB，

MicroPython写STM32，

QuecPython写4G模块,

Python云端服务器程序,

微信小程序写手机端，

Proe设计不锈钢的铁架子、3D打印的塑料壳子

 

开源协议

GPL3.0

 

项目进度

04月01日，设计产品3D外观模型

04月09日，完成PCB并发出打样

04月10日，开始设计微信小程序，简易界面

04月15日，PCB打样回来，补缺件，调试硬件

04月16日，开始调试STM32程序。

04月17日，钣金设计铁架子

04月18日，简单测试EC800M，4G,GPS模块。

04月30日，打样的铁架子收货，组装铁架子。

05月07日，完成4G，GPS模块程序。

05月22日，完成云端，手机端微信小程序端。

05月28日，STM32,4G模块，云端，手机端联调完成。

 

项目介绍

1.系统框图

        USB type-C和 6V光伏板利用简单的二极管隔离实现双电源输入，向三只并联的18650锂电充电，一路经HT7533稳压输出3.3V供CPU，OLED屏，SD卡等供电，

另一路经TC6291升压成5V，向外端口输出，供风向，风速度传感器电源。

 

主控CPU用STM32F407, 在这里显得大才小用，但我的目的是想通过这个小项目熟悉单片机的python编程，

4G模块采用EC800MCNGA，它内置了GPS，并且也支持python编程，与主控之间用串口通信，

云端则是以前双十一特惠租下的阿里云主机，安装WIN2019，python3.9

手机端用微信程序，现学现卖，

传感器之类无非都是些简单的IIC,ADC外设。

 

 

2.软件说明

2.1 STM32F405RG刷micropython固件

  首先到这里https://micropython.org/download/pybv11/      下载.dfu固件

   

单片机下载 dfu 固件

  打开 DfuSeDemo 软件，点击Choose 按钮，找到下载回来的 .dfu 固件，然后点击 Upgrade 按钮即可。如下图所示：

 

 

2.2 移远EC800M CNGA模块刷固件

   到这  https://python.quectel.com/download 下载 python固件、下载QPYcom 工具  

 

 

 EC800M模块下载固件

 选对串口，找到下载回来的固件 .bin，注意核对模块与固件尾缀是否一致。

 

 

 

2.3 MicroPython 调试工具 Thonny

  https://thonny.org/ 下载软件，选择中文安装

1、运行->配置解释器

2、选 MicroPython(通用)

3、选 pyborad板或者移远Quecpython串口

4、确认

5、选对串口，按Ctrl+F2  Shell 就会有 REPL调试信息输出

6、接下来就可以用micropython 对STM32,EC800编写程序了

 

 

2.4 MicroPython 基础语法，基础库，API使用 请移步下面链接

http://micropython.com.cn/en/latet/library/index.html

https://python.quectel.com/doc/

https://python.quectel.com/doc/API_reference/zh/index.html

 

2.5  STM32F405RG部分的程序流程图

 程序先是初始化RTC,ADC,IIC,UART等对象，

 搜索SD卡根目录是否存在以今天日期命名的.CSV文件，如果没有则新建文件，

 设置1秒定时中断，在中断里对各功能模块计时器计时。（micropython也有支持多线程序的固件在这没用到）

 while()大循环

   轮询标记位，分别去采集温湿度，紫外线光照强度，风速风向，上传、保存数据，显示。

2.6  EC800M模块软件

  上电先检测网络状态，如果网络正常了就解析域名获取IP,

  创建UDP的SOCK,启动多线程序

  while()大循环

    根据标记位分别向服务器发数据,给单片机STM32F405RG(pyboard)返回GPS坐标。

  串口接收线程：接收到单片机STM32F405串口送来的数据，立标记 udp_up = 1

  GPS线程：初始化后，5秒为间隔从GNSS数据流中抓取"$GNRMC"帧中的GPS坐标，立标记gps_up = 2

 

 

2.7 云端

 import threading  # 打开三个线程

    t1 get_weather  # 获取本地气象数据
    t2 udp_recv    # UDP协议监听port = 2048端口，接收气象仪的数据
    t3 udp_back    # 返回气象信息给手机

      （程序打包在附件里）

 

2.8 微信小程序

 （程序打包在附件里，因为是现学现卖的东西不好在这码字误导大家，请见谅）

微信界面，顶部显示GPS坐标，中间显示气象仪数据，和本地天气预报，底部显示通信数据

 

 

实物展示

设计注意事项

注意：EC800先不要直接保存main.py文件到模块，因为

（1）将脚本文件命名为 main.py 后，模块在上电开机后会自动运行该文件

（2）由于串口(UART)交互等功能均需要模块端配合执行相应的代码，而 main.py 被自动运行，阻碍了这些代码的执行，导致这些功能受到影响无法正常使用。

（3）强烈建议用户在功能开发和调试完成，无需再对代码进行频繁修改，仅需测试其开机自启动功能时，再将文件名改为 main.py

（4）请勿在前期开发阶段将文件名修改为 main.py，否则将严重影响开发效率