程序代码篇---智能家居传感器

一、传感器部分

1. BH1750 光照传感器

• 功能：测量环境光照强度（单位：勒克斯，lx）。
• 通信方式：I2C 总线（代码中使用 Wire 库，引脚定义为 SDA_PIN=21、SCL_PIN=20）。
• 初始化：

  Wire.begin(BH1750_SDA_PIN, BH1750_SCL_PIN);
  lightMeter.begin(BH1750::CONTINUOUS_HIGH_RES_MODE, 0x23, &Wire); // 高分辨率连续测量模式
  

• 数据读取：

  float light = lightMeter.readLightLevel(); // 返回光照强度值
  

• 应用场景：自动调节屏幕亮度、植物生长监测等。

2. DHT22 温湿度传感器

• 功能：测量温度（单位：℃）和相对湿度（单位：% RH）。
• 通信方式：单总线（代码中引脚定义为 DHTPIN=4）。
• 初始化：

  DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); // DHTTYPE 为 DHT22 宏定义
  dht.begin(); // 启动传感器
  

• 数据读取：

  float tep = dht.readTemperature(); // 温度
  float hum = dht.readHumidity();    // 湿度
  

• 注意事项：需处理 NaN 值（读取失败时返回）。

3. Adafruit_SGP30 空气质量传感器

• 功能：测量 TVOC（总挥发性有机化合物，单位：ppb）和 eCO₂（等效二氧化碳，单位：ppm）。
• 通信方式：I2C 总线（代码中使用 Wire1 库，引脚定义为 SDA_PIN=10、SCL_PIN=9）。
• 初始化：

  Wire1.begin(SGP30_SDA_PIN, SGP30_SCL_PIN);
  sgp.begin(&Wire1); // 初始化传感器
  sgp.IAQinit();     // 初始化 IAQ（室内空气质量）算法
  

• 数据读取：

  if (!sgp.IAQmeasure()) { // 测量数据
    tvoc = sgp.TVOC; // TVOC 值
    eco2 = sgp.eCO2; // eCO₂ 值
  }
  

• 应用场景：室内空气质量监测、通风系统控制。

二、网页端相关知识

代码中通过 HTTP 服务器 和 HTML/JavaScript 实现网页端数据展示与设备控制，涉及以下核心技术：

1. HTML 结构与样式

• 响应式布局：使用 grid 和 flex 布局实现多设备适配，例如：

  <div class="grid grid-cols-1 md:grid-cols-2 lg:grid-cols-4 gap-6">
    <!-- 温度、湿度、光照、空气质量卡片 -->
  </div>
  

• Tailwind CSS：通过类名快速定义样式（如 bg-white、card-shadow），避免手动编写 CSS。
• 图标库：引入 Font Awesome 图标（如 <i class="fa fa-thermometer-three-quarters"></i>）增强可视化。

2. JavaScript 功能

• 数据获取：通过 fetch 接口定时从 ESP32 获取 JSON 数据（/data 路由）：

  setInterval(() => fetch('/data').then(res => res.json()), 3000);
  

• 动态渲染：更新页面元素显示传感器数据，如温度进度条：

  document.getElementById('temp-bar').style.width = `${temp * 2}%`; // 0-50℃ 映射为 0-100%
  

• 设备控制：通过 HTTP GET 请求发送控制指令（如 /control?cmd=on）：

  document.getElementById('motor-on').addEventListener('click', () => 
    fetch('/control?cmd=on')
  );
  

3. HTTP 服务器逻辑（ESP32 端）

• 路由处理：
  • GET /：返回 HTML 主页（prepareHtmlResponse() 生成）。
  • GET /data：返回 JSON 格式传感器数据及电机状态。
  • GET /control：处理设备控制指令（如开关电机、调节转速）。
• 长连接支持：通过响应头 Connection: keep-alive 保持客户端连接，减少重复握手开销。

4. 数据可视化与交互

• 进度条动画：使用 CSS 样式动态更新进度条宽度，搭配 transition 实现平滑过渡。
• 历史数据表格：存储最近 5 条数据并渲染到表格，通过颜色类（如 text-green-500）标识数据状态。
• 电机状态显示：通过圆形色块和文本实时显示电机运行状态（绿色表示运行，灰色表示停止）。

三、系统集成与扩展

1. 多协议支持：代码同时实现了 BLE 和 WiFi 通信，可通过蓝牙（手机 APP）或网页远程监控设备。
2. 硬件控制：
   • 通过 PWM 调节电机转速（ledcWrite 函数）。
   • 根据温度（>31℃）或空气质量（TVOC>100 且 eCO₂>500）自动控制风扇启停。
3. 扩展方向：
   • 增加数据存储（如 SD 卡或云服务器）。
   • 集成报警功能（如蜂鸣器或短信通知）。
   • 优化传感器校准逻辑（如 SGP30 基线存储）。

四、TVOC&eCO₂的含义与影响

TVOC 的含义及影响

含义

TVOC（Total Volatile Organic Compounds）即总挥发性有机物，是室内空气中多种挥发性有机化合物的总称。
常见来源包括：

• 装修材料（如涂料、胶水、板材）；
• 家具、地毯、清洁剂；
• 香烟烟雾、烹饪油烟等。

浓度过高的影响

• 健康危害：
  • 刺激呼吸道、眼睛和皮肤，引发头痛、头晕、恶心等不适；
  • 长期暴露可能损伤肝脏、肾脏和神经系统，部分成分（如苯、甲醛）具有致癌性。
• 环境影响：
  • 在阳光下与氮氧化物反应，形成臭氧污染，加剧雾霾。

浓度过低的影响

通常情况下，TVOC 浓度过低不会对人体或环境造成直接危害。但需注意：

• 过度追求 “零 VOC” 可能导致装修材料性能下降（如涂料附着力降低）；
• 部分特殊场景（如实验室、工业环境）需根据特定标准控制 VOC 水平。

eCO₂的含义及影响

含义

eCO₂（Equivalent Carbon Dioxide）即等效二氧化碳，用于衡量空气中二氧化碳的浓度（单位：ppm，百万分之一）。
来源包括：

• 人体呼吸（主要室内来源）；
• 燃料燃烧（如燃气设备、吸烟）；
• 室外空气渗入。

浓度过高的影响

• 健康与认知：
  • ＜1000 ppm：正常环境水平，无明显影响；
  • 1000-2000 ppm：可能引起轻微嗜睡、注意力不集中；
  • ＞2000 ppm：头痛、疲劳感加剧，长期高浓度可能影响决策能力；
  • ＞5000 ppm：可能导致严重缺氧、呼吸困难，甚至危及生命。
• 建筑与设备：
  • 高浓度 eCO₂常伴随通风不足，可能加速霉菌滋生，影响建筑材料耐久性。

浓度过低的影响

自然环境中 eCO₂浓度极少过低，但人工干预（如超净实验室）可能导致：

• 人体呼出的 CO₂被过度过滤，可能干扰生理平衡（如血液酸碱值）；
• 植物光合作用受限（若涉及温室环境）。

总结：室内环境控制建议

注：敏感人群（如孕妇、儿童、哮喘患者）需更严格控制室内污染物浓度，必要时使用专业设备监测。