【上海晶珩睿莓1开发板试用体验】Home Assistant 物联网温湿度计

本文介绍了上海晶珩睿莓 1 开发板通过 AHT10 传感器实现环境温湿度采集，结合 WiFi 和 MQTT 协议实现数据实时上传至 Home Assistant 平台，实现物联网温湿度计，并进一步结合 LabVIEW 上位机实现演化曲线分析及数据采集的项目设计。

项目介绍

• 硬件连接：通过开发板 IIC 引脚定义，连接 AHT10 传感器；
• 环境配置：安装 Python 工具库，包括 i2c-tools 和 smbus2 ；
• AHT10 驱动：驱动 AHT10 传感器、温湿度数据打印；
• MQTT 上传：联网并结合 MQTT 协议，实现温湿度数据的上传；
• Home Assistant (HA) 测试：分别添加温度和湿度传感器卡片，实现远程物联网设计；
• LabVIEW 上位机：自动捕获 JSON 消息，采集、分析和保存数据。

硬件连接

实物连接

环境配置

设备已支持两路 i2c 总线，终端执行 ls /dev/i2c* 查询 IIC 总线接口

/dev/i2c-0    /dev/i2c-1

若未显示，则执行 sudo raspi-config 进入图形配置界面使能 IIC 总线，依次选择 Interfacing Options - I2C - Enable 并退出保存；

执行 ls /dev/i2c* 重新验证。

安装 i2c-tools

安装 i2c-tools (系统默认已安装)

sudo apt-get update
sudo apt-get install i2c-tools python3-smbus

根据 IIC 总线的引脚对应关系，连接 AHT10 传感器与开发板

使用 i2cdetect 查看 i2c 总线上的设备

i2cdetect -y 0  #查看 i2c-0 总线上的设备
i2cdetect -y 1  #查看 i2c-1 总线上的设备

这里将 AHT10 接入 i2c-1 总线，因此执行 i2cdetect -y 1 显示 0x38

安装 smbus2

系统管理总线（System Management Bus，SMBus）是一种基于 IIC（Inter-Integrated Circuit）通信协议的子集，由 Intel 和 Duracell 共同制定，主要用于移动 PC 和桌面 PC 系统中的低速率通讯。

使用 pip 安装 smbus2 ，终端执行安装指令

pip install smbus2

等待安装完成即可。

工程代码

代码包括 AHT10 传感器驱动代码模块、终端打印温湿度的读取模块。

驱动模块

终端执行 touch aht10.py 新建 AHT10 传感器驱动文件，并添加如下代码

import smbus2
import time

class AHT10:
    def __init__(self, bus=1, address=0x38):
        self.bus = smbus2.SMBus(bus)
        self.address = address
        self._initialize()

    def _initialize(self):
        # 发送初始化命令（0xE1 + 0x08, 0x00）
        self.bus.write_i2c_block_data(self.address, 0xE1, [0x08, 0x00])
        time.sleep(0.5)  # 校准等待

    def read_data(self):
        # 触发测量（0xAC + 0x33, 0x00）
        self.bus.write_i2c_block_data(self.address, 0xAC, [0x33, 0x00])
        time.sleep(0.1)
        
        # 读取6字节数据
        data = self.bus.read_i2c_block_data(self.address, 0x00, 6)
        
        # 解析温湿度（参考AHT10数据手册）
        humidity = ((data[1] << 12) | (data[2] << 4) | (data[3] >> 4)) * 100 / 0x100000
        temperature = (((data[3] & 0x0F) << 16) | (data[4] << 8) | data[5]) * 200 / 0x100000 - 50
        return round(temperature, 1), round(humidity, 1)

保存代码，退出编辑模式；

读取模块

终端执行 touch aht10_test.py 新建传感器数据读取文件，并添加如下代码

import smbus2
import time
import sys
from aht10 import AHT10

try:
    sensor = AHT10()
    print("开始读取AHT10传感器数据，按 Ctrl+C 终止...")
    while True:
        temp, humi = sensor.read_data()
        print(f"温度: {temp}°C, 湿度: {humi}%", end='\r')  # 使用\r覆盖上一行
        time.sleep(1)  # 每秒更新一次
except KeyboardInterrupt:
    print("\n检测到用户中断，程序已终止！")
except Exception as e:
    print(f"发生错误: {e}", file=sys.stderr)
finally:
    print("感谢使用AHT10传感器监测程序。")

保存后执行 python3 aht10_test.py 即可。

效果

终端打印实时温湿度数据，并实现单行覆盖更新

动态效果见顶部视频。

MQTT 上传

在实现 AHT10 温湿度数据采集打印的基础上，进一步结合 MQTT 协议，实现温湿度数据的云端上传。

流程图

代码

终端执行 touch aht10_mqtt.py 新建文件，并添加如下代码

import smbus2
import time
import json
import paho.mqtt.client as mqtt
from datetime import datetime
from aht10 import AHT10

# ===== MQTT配置 =====
MQTT_BROKER = "192.168.1.121"  # MQTT服务器地址
MQTT_PORT = 1883
MQTT_TOPIC = "rm/sensor/aht10"
MQTT_USER = "xxx"          # MQTT用户名
MQTT_PASS = "xxx"          # MQTT密码

def on_connect(client, userdata, flags, rc):
    print(f"MQTT连接结果: {mqtt.connack_string(rc)}")

# ===== 主程序 =====
def main():
    # 初始化MQTT客户端
    client = mqtt.Client()
    client.username_pw_set(MQTT_USER, MQTT_PASS)
    client.on_connect = on_connect

    try:
        # 连接MQTT
        client.connect(MQTT_BROKER, MQTT_PORT, 60)
        client.loop_start()

        # 初始化传感器
        sensor = AHT10()
        print("AHT10传感器监测已启动，按Ctrl+C终止...")

        while True:
            temp, humi = sensor.read_data()
            
            # 构建JSON数据（含时间戳）
            payload = {
                "timestamp": datetime.now().isoformat(),
                "temperature": temp,
                "humidity": humi,
                "sensor": "AHT10",
                "unit": {
                    "temperature": "°C",
                    "humidity": "%"
                }
            }

            # 发布数据
            client.publish(
                topic=MQTT_TOPIC,
                payload=json.dumps(payload),
                qos=1
            )
            print(f"已发送: {payload}")
            time.sleep(2)  # 2秒间隔

    except KeyboardInterrupt:
        print("\n用户终止程序")
    except Exception as e:
        print(f"错误: {e}")
    finally:
        client.disconnect()
        client.loop_stop()
        print("MQTT连接已关闭")

if __name__ == "__main__":
    main()

保存代码，终端执行 python3 aht10_mqtt.py 运行程序。

效果

终端打印 MQTT 服务器连接、JSON 数据上传状态等

测试

使用 MQTTX 软件测试数据接收情况；

• 新建连接
• 配置 MQTT Broker 信息，如 ip 地址、MQTT 账户密码等 -
• 添加订阅主题，实现数据监听；

数据每 2 秒更新一次。

Home Assistant 测试

使用 Docker 部署 HA 平台，并添加 MQTT 集成和传感器，实现 ADC 温度计和电压表的物联网设计。

• 进入 HA 界面，依次打开设置 - 设备与服务 - 添加集成 - MQTT；
• 输入 MQTT 配置信息，包括 ip 地址、MQTT 账户密码等；
• 打开 HA 目录下的 config/configuration.yaml 文件，添加如下代码

mqtt:
  sensor:
    - name: "Temperature"
      state_topic: "rm/sensor/aht10"
      suggested_display_precision: 1
      unit_of_measurement: "°C"
      value_template: "{{ value_json.temperature }}"
    - name: "Humidity"
      state_topic: "rm/sensor/aht10"
      suggested_display_precision: 1
      unit_of_measurement: "%"
      value_template: "{{ value_json.humidity }}"

• 在 HA 概览界面添加温度和电压表传感器卡片即可。

动态效果见顶部视频。

HA 部署方案详见：Home Assistant .

LabVIEW 上位机

为了实现 AHT10 温湿度数据的自动化采集，设计了 LabVIEW 上位机，通过 MQTT 协议，自动捕获信息并提取数据，获得演化曲线以及数据保存等。

前面板

前面板的设计主要包括发布和订阅两部分，订阅部分包括控制按钮、主题、保存路径等参数配置、数据指针显示、演化曲线等。

程序面板

使用方法

1. 填写 MQTT 连接信息，包括 IP 地址、用户名、密码、订阅主题等；
2. 运行程序，点击 Connect 连接到 EMQX MQTT Broker 服务器，当 subscribe Success 绿灯亮起，表明订阅初始化成功；
3. 点击 Subscribe 按钮，此时 RX Value 接收到 json 消息，并成功获得温湿度数据；
4. 采集完成后，点击 Quit 按钮结束进程。

需安装 VIPM JSONtext 软件库，实现 JSON 条目查找和数字提取。

数据保存

数据采集完成后，结束程序并自动保存数据至指定文件夹，包括日期、时间、温度值、湿度值。

动态效果见底部视频。

总结

本文介绍了上海晶珩睿莓 1 开发板通过 AHT10 传感器实现环境温湿度采集，结合 WiFi 和 MQTT 协议实现数据实时上传至 Home Assistant 平台，实现物联网温湿度计，并进一步结合 LabVIEW 上位机实现演化曲线分析及数据采集的项目设计，为该开发板在物联网、工业和科研等领域的开发和应用提供了参考。