介绍

该项目使用Raspberry Pi 2从DHT22传感器收集温度和湿度数据，然后将其上载到ThingSpeak物联网平台以进行实时显示。

本文主要用作该项目的文档，但也可以用作其他教程。它假定您是初学者，并且您正在运行没有屏幕的Raspberry Pi（称为无头设置）。它分为三个主要部分，其中第四部分是可选的：

• 第1部分：设置Raspberry Pi 2

• 第2部分：配置Adafruit DHT22传感器

• 第3部分：ThingSpeak入门

• 第4部分：运行电子邮件通知脚本（可选）

第1部分：设置Raspberry Pi 2

以下提供的说明适用于Mac OSX。可以在Raspberry Pi（RPi）的官方文档中找到其他操作系统的说明：https ://www.raspberrypi.org/documentation/

步骤1.下载操作系统映像

从以下网址下载最新的Raspbian“精简版”镜像：https //www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/

下载.zip文件后，将其解压缩以获取将要写入micro SD卡的图像文件（.img）。

步骤2.将映像写入SD卡

为了找到您的SD卡的磁盘标识符（例如disk4），请打开终端并运行：

diskutil list 

使用此磁盘标识符，卸下SD卡以准备向其复制数据：

diskutil unmountDisk /dev/disk<disk# from diskutil> 

将数据复制到您的SD卡中：

sudo dd bs=1m if=image.img of=/dev/rdisk<disk# from diskutil> 

其中image.img是最新的Raspian图像的文件名，例如：

sudo dd bs=1m if=2016-09-23-raspbian-jessie-lite.img of=/dev/rdisk<disk# from diskutil>

将SD卡插入Raspberry Pi，然后使用Micro USB电缆或DC适配器供电。

2017年9月更新：

将图像写入SD卡的一种更简单的方法是使用程序Etcher。可以从以下网址下载：https //etcher.io/

程序打开后，您只需选择图像，确认SD卡驱动器，然后点击Flash！瞧！大功告成

步骤3：启用SSH

默认情况下，最新的Raspbian版本（2016年12月起）已禁用SSH。要启用SSH，您必须在SD卡上创建一个名为“ ssh” 的新文件。确保您的文件没有.txt等扩展名非常重要。

在macOS中，您可以通过打开终端窗口并键入以下内容来轻松创建此文件：

touch ssh

接下来，将此无扩展名文件拖放到SD卡的根目录中，就可以完成！当Raspberry Pi启动时，它将检测SSH文件并启用访问。

步骤4：配置Raspberry Pi

在无显示器安装中，可以使用SSH从同一网络上的另一台计算机或设备远程访问Raspberry Pi的命令行。

在这种情况下，树莓派通过以太网连接到本地网络，并启用Internet共享。下面列出了有关如何启用Internet共享的说明：

• 打开共享首选项（选择Apple菜单>系统首选项，然后单击共享）。

• 选择“ Internet共享”复选框。

• 单击“共享您的连接来源”弹出菜单，然后选择Wi-Fi作为您要共享的Internet连接。

• 在“收件人使用的计算机”列表中，选择要如何共享与Raspberry Pi的Internet连接。在这种情况下，Internet连接将通过以太网共享。

一旦通过以太网连接，树莓派通常将绑定到1​​92.168.2.* 范围内的IP地址。您可以使用Nmap扫描本地网络来找到其IP。您可能的目标是具有开放端口22（SSH通过此端口连接）的活动IP地址。

nmap 192.168.2.*

• 注意：如果需要，请使用Homebrew安装Nmap：

/usr/bin/ruby -e "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/master/install)" 
brew install nmap  

找到树莓派的本地IP地址后，打开终端并使用默认的用户名/密码组合“ pi”和“ raspberry”建立SSH连接：

ssh pi@192.168.2.#

• 注意：如果遇到警告：“警告：远程主机标识已更改！”，则只需要清除known_hosts 文件。运行以下代码，并删除与树莓派关联的IP地址有关的代码行。

sudo nano /Users/<username>/.ssh/known_hosts 

步骤5：更新Raspberry Pi

首次登录SSH时，建议使用以下命令更新/升级树莓派：

sudo apt-get update 
sudo apt-get dist-upgrade 
df -h #to check space 
sudo apt-get clean #to removed archived .deb files 

如果您想更改pi用户的默认密码，可以通过运行以下命令并选择选项2来访问树莓派软件配置工具：

sudo raspi-config 

第6步：设置Wifi

官方指南：https //www.raspberrypi.org/documentation/configuration/wireless/wireless-cli.md

如果您打算使用无线USB网卡将RPi连接到Internet，则必须在wpa_supplicant.conf 文件中输入wifi连接的详细信息。

为此，请运行：

sudo nano /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf 

然后以以下格式输入详细信息：

network={ 
  ssid="ESSID" 
  psk="Your_wifi_password" 
} 

如果您希望Raspberry Pi漫游并连接到开放网络，请将以下内容附加到wpa_supplicant.conf ：

network={ 
  key_mgmt=NONE 
  priority=-999 
} 

最后，重新启动Raspberry Pi，并使用Nmap或登录到路由器并搜索与“ raspberrypi”主机名关联的IP地址来发现其新IP地址。通过Wi-Fi连接，RPI通常将绑定到1​​92.168.1。*范围内的地址。

sudo reboot 
ssh pi@192.168.1.*

第2部分：配置Adafruit DHT22传感器

所述DHT22 是一个基本的，低成本的数字温湿度传感器，它采用了电容式湿度传感器，并测量周围空气和输出的数据引脚上的数字信号的热敏电阻。

步骤1：接线图

如下图所示，DHT22需要将引脚1连接到3.3V电源，将引脚2连接到RPi上所需的通用输入/输出（GPIO）引脚，并将引脚4接地（GND）。在引脚1和引脚2之间放置一个10kΩ电阻。未使用引脚3。

通过检查下图中的GPIO头，我们可以确定Raspberry Pi上的相应连接如下：

• 引脚1：3.3 V

• 引脚6：GND

• 引脚16：GPIO 23（可以选择其他GPIO引脚）

识别出正确的引脚后，就可以在物理上构建电路，并且最终看起来可能类似于下图：

步骤2：下载Adafruit DHT库

接线完成后，下一步就是将Adafruit的DHT库下载到RPi，这是从传感器读取温度值所必需的。这还要求我们首先下载一些Python和git软件包：

sudo apt-get install python-dev 
sudo apt-get install python-pip 
sudo apt-get install git 
git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_DHT.git 
cd Adafruit_Python_DHT 
sudo python setup.py install 

一旦安装了DHT库，下一步就是编写脚本以从传感器收集数据并将其上传到Internet。为此，我们将利用ThingSpeak物联网平台。

第3部分：ThingSpeak入门

官方指南：https ://www.mathworks.com/help/thingspeak/getting-started-with-thingspeak.html

ThingSpeak是一个物联网（IoT）平台，支持从Arduino和Raspberry Pi等传感器收集的数据的收集，存储，分析和可视化。

ThingSpeak将数据存储在通道中，每个通道最多可以具有8个数据字段以及位置和状态字段。数据可以每15秒或更长时间发送一次到ThingSpeak。

ThingSpeak配置

步骤1.注册新的用户帐户

• http://thingspeak.com/users/sign_up

第2步：创建新频道

• 选择“频道”，“我的频道”，然后选择“新频道”。

步骤3：输入频道信息

• 名称：Raspberry Pi + DHT22温湿度传感器

• 描述：DHT22温湿度传感器由运行Python脚本的Raspberry Pi 2驱动。

• 栏位1：湿度（％）

• 字段2：温度（°C）

步骤4：记录写入API密钥

• 创建通道后，单击“ API密钥”并记下“写入API密钥”。我们稍后将在脚本中使用此值。

步骤5：脚本创建

在Raspberry Pi的/ home / pi目录中创建一个文件夹，然后通过运行以下命令创建一个空的Python脚本文件：

mkdir ThingSpeak
cd ThingSpeak 
sudo nano dht22.py

接下来，复制下面列出的代码（或从本教程结尾的附件dht22.py中复制代码）。在“ myAPI”变量中输入您的API代码。按Ctrl + X退出编辑器，并在出现提示时选择“ Y”保存文件。

""" 
dht22.py 
Temperature/Humidity monitor using Raspberry Pi and DHT22. 
Data is displayed at thingspeak.com
Original author: Mahesh Venkitachalam at electronut.in 
Modified by Adam Garbo on December 1, 2016 
""" 
import sys 
import RPi.GPIO as GPIO 
from time import sleep 
import Adafruit_DHT 
import urllib2 
myAPI = "<your API code here>" 
def getSensorData(): 
   RH, T = Adafruit_DHT.read_retry(Adafruit_DHT.DHT22, 23) 
   return (str(RH), str(T)) 
def main(): 
   print 'starting...' 
   baseURL = 'https://api.thingspeak.com/update?api_key=%s' % myAPI 
   while True: 
       try: 
           RH, T = getSensorData() 
           f = urllib2.urlopen(baseURL + 
                               "&field1=%s&field2=%s" % (RH, T)) 
           print f.read() 
           f.close() 
           sleep(300) #uploads DHT22 sensor values every 5 minutes 
       except: 
           print 'exiting.' 
           break 
# call main 
if __name__ == '__main__': 
   main()  

接下来，要测试脚本是否正常运行，可以使用以下代码：

sudo python dht22.py

如果成功，您应该看到两行，如下所示：

pi@raspberrypi:~/ThingSpeak $ python dht22.py 
starting... 
5  

在这种情况下，数字“ 5”代表在ThingSpeak频道中输入的内容。每当脚本上载数据时，该值就会增加。

步骤6：在启动时运行脚本

如果您计划让Raspberry Pi自动运行，则最好在树莓派通电时启动它。一种方法是添加cron作业。下面的命令将启动脚本，并使状态输出定向为“ null”（即忽略），以确保其在后台运行。它还将每5分钟检查一次脚本是否正在运行，并在必要时重新启动它。

crontab -e 
*/5 * * * * pgrep -f dht22.py || nohup python /home/pi/ThingSpeak/dht22.py > test.out 

确保脚本始终运行的另一种方法是从上方接受命令，将其输入到自己的脚本中，然后添加cron作业，该作业将定期检查并在必要时重新启动脚本。这可以通过添加以下cronjob任务并使用此项目附带的check_script.sh 文件来完成：

crontab -e 
*/5 * * * * sh /home/pi/ThingSpeak/script_check.sh &>/dev/null  

有关重新启动脚本的更多讨论可以在这里找到：http : //unix.stackexchange.com/questions/107939/how-to-restart-the-python-script-automatically-if-it-is-killed-or-dies

• 注意：如果您使用Sublime Text编辑代码，请确保不要使用制表符重新缩进，因为这可能会破坏Python的结构并使脚本无法运行。

步骤7：验证ThingSpeak渠道数据上传

如果脚本按预期运行，则应该能够实时查看数据上传。您可以提高脚本上载数据以验证其正常工作的频率，而不必等待默认的5分钟。

ThingSpeak具有许多可自定义的数据显示方式功能，您可以在此处了解更多信息：

https://www.mathworks.com/help/thingspeak/create-a-chart.html

第4部分：运行电子邮件通知脚本（可选）

运行Raspberry Pi Lite安装程序的一个问题是缺少有关其当前IP地址的信息，如果发生Internet或断电，这可能会改变。一个有用的解决方案是让Raspberry Pi每次重新启动或为无线适配器分配新的IP地址时都发送一封通知电子邮件。

为了将此功能添加到您的RP​​i，我们将利用邮件实用程序和Gmail电子邮件地址来通知用户IP地址的任何更改。

步骤1：必需的软件包安装

第一步是更新软件包列表并安装mailutils和ssmtp软件包：

sudo apt-get update 
sudo apt-get install mailutils ssmtp

步骤2：编辑配置文件

接下来，要将特定于Gmail帐户的信息添加到sstmp.conf 文件中，请运行：

sudo nano /etc/ssmtp/ssmtp.conf  

我们有兴趣更改/添加以下四行代码的信息：

mailhub=smtp.gmail.com:587 
AuthUser=<emailaddress>@gmail.com 
AuthPass=<password> 
UseSTARTTLS=YES 

警告：输入ssmtp.conf文件时，您的密码不受保护。

强烈建议创建一个专用于此目的的电子邮件地址，而不必担心安全漏洞。

注意：还需要允许安全性较差的应用访问您的Gmail帐户。可以使用以下指南来完成：

https://support.google.com/accounts/answer/6010255?hl=zh_CN

退出时保存更改，然后通过运行以下命令打开realiases文件：

sudo nano /etc/ssmtp/revaliases 

添加下面显示的最后一行代码和您的电子邮件地址。

# sSMTP aliases 
# 
# Format:       local_account:outgoing_address:mailhub 
# 
# Example: root:your_login@your.domain:mailhub.your.domain[:port] 
# where [:port] is an optional port number that defaults to 25. 
root:<email address>@gmail.com:smtp.gmail.com:587 

步骤3：IP地址检查脚本

我们将创建两个不同的IP检查脚本。每隔15分钟运行一次，以验证RPi的IP地址没有更改，而仅当RPi重新启动时，才运行一个。请注意：脚本当前仅用于监视对wlan0的更改。

首先，在/ home / pi目录中创建一个文件夹来存放脚本：

mkdir ipcheck

进入文件夹，创建两个脚本文件并使它们都可执行：

sudo nano ipcheck.sh
sudo nano ipcheck2.sh
sudo chmod +x ipcheck.sh
sudo chmod +x ipcheck2.sh

最后，在记住指定要发送通知的电子邮件地址的同时，将代码复制到以下部分的每个脚本（或本教程随附的脚本）中。

代码用于：ipcheck.sh

       
#! /bin/sh
sleep 20
SUBJ="Warning: Raspberry Pi - new IP Address"
SUBJ2="Warning: Raspberry Pi was restarted"
EMAIL="<email>@gmail.com"
ip1=""
ip2=""
read ip1 < /home/pi/ipcheck/ip.txt
ip2=$(/sbin/ip -o -4 addr list wlan0 | awk '{print $4}' | cut -d/ -f1)
if [ "$ip1" = "$ip2" ]
    then
    echo "Your Raspberry was restarted, the IP Address is the same as before: $ip2"| mail -s "$SUBJ2" $EMAIL;
else
    echo "$ip2" > /home/pi/ipcheck/ip.txt;
    echo "New IP Address was assigned to your Raspberry Pi: $ip2" | mail -s "$SUBJ" $EMAIL;
    exit;
fi 

ipcheck2.sh的代码

       
#! /bin/sh
SUBJ="Warning: Raspberry Pi - new IP Address"
EMAIL="<email>@gmail.com"
ip1=""
ip2=""
read ip1 < /home/pi/ipcheck/ip.txt
ip2=$(/sbin/ip -o -4 addr list wlan0 | awk '{print $4}' | cut -d/ -f1)
if [ "$ip1" = "$ip2" ]
    then
    exit
else
    echo "$ip2" > /home/pi/ipcheck/ip.txt;
    echo "New IP Address was assigned to your Raspberry Pi: $ip2" | mail -s "$SUBJ" $EMAIL;
    exit
fi

步骤4：将脚本添加到Cronjob

以下cronjob条目将确保脚本在重启后每隔15分钟通过电子邮件发送IP地址更改信息

跑：

crontab -e 

加：

@reboot /home/pi/ipcheck.sh 
0,15,30,45 * * * * sh /home/pi/ipcheck2.sh &>/dev/null 

结论

如果一切都按计划进行，那么现在应该让Raspberry Pi将数据上传到ThingSpeak网站！