项目总结报告

一、项目描述

项目名称：基于Arduino UNO R4 WiFi的环境监控系统

项目背景： 随着物联网技术的快速发展，环境监控系统成为智能家居、农业管理等领域的重要应用。本项目旨在基于Arduino UNO R4 WiFi开发一套温湿度监控系统，集成实时数据采集、动态显示和远程管理功能。通过硬件与软件的结合，实现环境数据的高效采集与可视化，提升用户的智能生活体验。

项目目标：

1. 通过温湿度传感器采集环境数据，并实现实时更新；
2. 在彩色TFT屏幕上直观显示当前环境温湿度以及目标温湿度；
3. 提供基于WiFi的远程访问功能，支持数据查看和目标温湿度设置；
4. 具备WiFi模式与AP模式切换功能，灵活适配不同网络环境。

项目特色：

• 使用TFT屏幕呈现温湿度数据，配合动态视觉效果增强用户体验；
• 提供双模式切换（WiFi模式与AP模式），满足多种网络使用场景；
• 基于Web的用户界面，支持远程实时监控和参数配置。

硬件介绍：

1. Arduino UNO R4 WiFi
2. • 集成WiFi模块，支持物联网开发。
   • 提供丰富的I/O接口，适合多种传感器和外设连接。
2. Adafruit AHT20温湿度传感器
3. • 提供高精度的温湿度数据采集。
   • I2C接口，易于与开发板集成。
3. Adafruit ST7789 240×320彩色TFT显示屏
4. • 高分辨率显示，适合数据的直观展示。
   • 支持丰富的图形库。
4. 

二、设计思路

系统架构：

1. 数据采集模块：利用AHT20传感器采集环境温湿度数据，并以结构化方式存储。
2. 数据展示模块：通过Adafruit ST7789显示屏实时更新温湿度数据，同时显示目标温湿度值。
3. 通信模块：基于Arduino UNO R4 WiFi的WiFi功能，搭建HTTP服务器，实现远程访问与参数设置。
4. 用户交互模块：
5. • 物理开关用于切换WiFi模式与AP模式。
   • Web界面支持实时查看数据和设置目标值。

软件逻辑：

1. 初始化硬件：包括传感器、显示屏和WiFi模块的初始化。
2. 根据开关状态选择模式：WiFi模式连接现有网络，AP模式创建独立热点。
3. 启动Web服务器：支持客户端请求处理，包括数据查询和目标值设置。
4. 主循环：
5. • 定期读取传感器数据并更新显示。
   • 处理客户端请求，返回实时数据或更新系统参数。

三、软件流程图及主要代码片段

软件流程图：

+-----------------------+
|     系统初始化        |
+-----------------------+
            |
            v
+-----------------------+
|  检测模式并启动相应模块 |
+-----------------------+
            |
            v
+-----------------------+
|      启动Web服务器     |
+-----------------------+
            |
            v
+-----------------------+
| 主循环：读取数据并更新显示 |
+-----------------------+
            |
            v
+-----------------------+
|  处理客户端请求（查询或设置）|
+-----------------------+

主要代码片段及说明：

1. WiFi连接代码：

void connectToWiFi() {
  Serial.print("开始连接至");
  Serial.println(ssid);
  WiFi.begin(ssid, pass);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(1000);
    Serial.println("连接中...");
  }
  Serial.print("成功连接到WiFi，IP地址:");
  Serial.println(WiFi.localIP());
}

功能说明：在WiFi模式下，连接指定的SSID和密码，并输出连接成功后的IP地址。

2. 传感器数据读取与显示：

sensors_event_t humidity, temp;
aht.getEvent(&humidity, &temp);
tft.setCursor(0, 80);
tft.setTextSize(3);
tft.setTextColor(ST77XX_WHITE);
tft.println("Temperature:");
tft.setTextColor(ST77XX_BLUE);
tft.println(String(temp.temperature) + " C");
tft.println("Humidity:");
tft.setTextColor(ST77XX_GREEN);
tft.println(String(humidity.relative_humidity) + " %");

功能说明：从AHT20读取温湿度数据并更新到TFT屏幕。

3. HTTP请求处理：

void handleDataRequest(WiFiClient client) {
  client.println("HTTP/1.1 200 OK");
  client.println("Content-Type: application/json; charset=utf-8");
  client.println();
  String json = "{";
  json += "\"temperature\":" + String(enviro.temperature, 1) + ",";
  json += "\"humidity\":" + String(enviro.humidity, 1);
  json += "}";
  client.println(json);
}

功能说明：处理客户端数据查询请求，返回当前环境数据的JSON格式。

四、功能展示及说明

功能展示：

1. TFT屏幕显示效果：
2. • 显示当前温湿度和目标值。
   • 动态更新，数据变化直观可见。
   • 
2. Web界面展示效果：
3. • 浏览器中实时显示当前温湿度数据。
   • 提供目标温湿度设置表单。
   • 

五、心得体会

收获：

1. 深入掌握了Arduino生态下的开发流程，包括硬件模块集成和库的使用。
2. 提升了对物联网系统的整体设计能力，从硬件选型到软件实现均有较深的理解。
3. 学会了构建简易的Web服务器，实现设备与用户的远程交互。

挑战：

1. 在调试过程中，遇到过传感器通信失败和WiFi连接不稳定的问题，通过查阅文档和调整代码得以解决。
2. Web界面设计中，为了兼顾不同设备的显示效果，花费了较多时间进行样式调整。

建议：

1. 活动中可以提供更多实际项目案例参考，帮助开发者更快上手。
2. 引入更复杂的挑战任务，例如数据存储与分析，进一步提升活动的技术深度。

通过本次项目的开发，不仅完成了一个实用的环境监控系统，还为未来的物联网项目积累了宝贵经验。这次活动让我充分体会到单人完成一个完整项目的成就感，也激励我在未来的开发中不断突破自己的技术边界。