2. 传感器数据采集：温湿度传感器（DHT22）、光照传感器（BH1750）、风速风向传感器、雨量传感器，通过ESP32采集数据

好，咱们进入实战的第二关。

传感器选好了，板子也定了，接下来就是真刀真枪地让ESP32把数据读上来。这一章我会带着你，把四个典型的农业传感器挨个搞定。DHT22、BH1750、风速风向、雨量传感器，一个都不能少。

我个人习惯，先把每个传感器的脾气摸透，再写代码。你想想看，传感器就像人一样，有的用单总线通信，有的走I2C，有的就是个简单的开关量。不了解清楚，代码写得再漂亮也白搭。

2.1 温湿度传感器 DHT22

DHT22，也叫AM2302。精度比DHT11高不少，温度±0.5°C，湿度±2%RH。农业大棚里用，完全够用。

它用的是单总线协议，说白了就是一根数据线既发命令又收数据。时序要求比较严格，我建议直接用现成的库，别自己折腾时序——我在项目中吃过这个亏，自己写时序，结果不同批次的DHT22时序有细微差异，折腾了两天才发现是库的问题。

接线很简单：VCC接3.3V，GND接地，DATA接一个GPIO（比如GPIO4）。注意，DATA引脚需要上拉一个4.7kΩ电阻到VCC。嗯，这里要注意，有些开发板内部有上拉，但为了稳定，我建议还是外接一个。

#include <DHT.h>

#define DHTPIN 4
#define DHTTYPE DHT22

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  dht.begin();
}

void loop() {
  float h = dht.readHumidity();
  float t = dht.readTemperature();

  if (isnan(h) || isnan(t)) {
    Serial.println("读取DHT22失败！");
    return;
  }

  Serial.print("湿度: ");
  Serial.print(h);
  Serial.print(" %\t");
  Serial.print("温度: ");
  Serial.print(t);
  Serial.println(" *C");

  delay(2000);
}

2.2 光照传感器 BH1750

BH1750是个数字光照传感器，直接输出lux值。它用I2C通信，地址默认是0x23（ADDR引脚接地），也可以改成0x5C（ADDR接VCC）。

我特别喜欢这个传感器，因为它不需要校准，拿来就用。不像某些模拟光照传感器，还得自己算公式，麻烦得很。

#include <Wire.h>
#include <BH1750.h>

BH1750 lightMeter;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Wire.begin();
  lightMeter.begin();
}

void loop() {
  float lux = lightMeter.readLightLevel();
  Serial.print("光照强度: ");
  Serial.print(lux);
  Serial.println(" lx");
  delay(1000);
}

这里有个小细节：BH1750有几种测量模式，连续高分辨率模式最常用，精度1lx。如果你需要快速响应，可以用连续低分辨率模式，精度4lx，但测量时间从120ms降到16ms。农业场景下，我建议用高分辨率模式，数据更平滑。

2.3 风速风向传感器

风速风向传感器，市面上常见的有两种：一种是模拟输出的，一种是脉冲输出的。

模拟输出的风速传感器，输出0-5V电压，对应0-30m/s。风向传感器通常是8个或16个方向，也是模拟电压输出。ESP32的ADC是0-3.3V，所以需要分压电阻或者用ADS1115外部ADC。

脉冲输出的风速传感器，每转一圈输出一个脉冲。比如三杯风速计，每转一圈对应一个脉冲频率。这种传感器，用ESP32的脉冲计数功能（PCNT）或者外部中断来测量频率，再换算成风速。

// 脉冲式风速传感器示例
// 假设每转一圈产生一个脉冲，风速 = 频率 * 0.1 (m/s)

volatile unsigned long pulseCount = 0;
unsigned long lastTime = 0;

void IRAM_ATTR pulseCounter() {
  pulseCount++;
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(5, INPUT_PULLUP);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(5), pulseCounter, RISING);
}

void loop() {
  if (millis() - lastTime >= 1000) {
    noInterrupts();
    unsigned long count = pulseCount;
    pulseCount = 0;
    interrupts();

    float freq = count; // 每秒脉冲数
    float windSpeed = freq * 0.1; // 换算系数根据传感器手册调整

    Serial.print("风速: ");
    Serial.print(windSpeed);
    Serial.println(" m/s");

    lastTime = millis();
  }
}

2.4 雨量传感器

雨量传感器，农业上常用的是翻斗式雨量计。原理很简单：雨水积满一个小斗，翻倒一次，产生一个脉冲。每个脉冲代表0.5mm或1mm的降雨量。

还有一种电容式雨量传感器，输出模拟电压，但精度不如翻斗式。我个人更推荐翻斗式，机械结构简单，不容易坏。

// 翻斗式雨量计示例
// 每个脉冲代表0.5mm降雨量

volatile unsigned long rainCount = 0;
unsigned long lastRainTime = 0;

void IRAM_ATTR rainDetected() {
  // 去抖处理，防止机械抖动
  if (millis() - lastRainTime > 100) {
    rainCount++;
    lastRainTime = millis();
  }
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(14, INPUT_PULLUP);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(14), rainDetected, FALLING);
}

void loop() {
  // 每10秒上报一次累计雨量
  static unsigned long lastReport = 0;
  if (millis() - lastReport >= 10000) {
    noInterrupts();
    unsigned long count = rainCount;
    rainCount = 0;
    interrupts();

    float rainfall = count * 0.5; // 单位mm
    Serial.print("10秒内降雨量: ");
    Serial.print(rainfall);
    Serial.println(" mm");

    lastReport = millis();
  }
}

2.5 多传感器整合采集

四个传感器都单独调通了，接下来就是整合。我建议用定时器，每2秒采集一次DHT22和BH1750，每1秒采集一次风速，雨量用中断累计，每10分钟上报一次累计值。

// 整合采集框架
void collectAllSensors() {
  // 1. 采集温湿度
  float temp = dht.readTemperature();
  float hum = dht.readHumidity();

  // 2. 采集光照
  float lux = lightMeter.readLightLevel();

  // 3. 采集风速（从中断累计值计算）
  float windSpeed = getWindSpeed();

  // 4. 雨量累计（从中断累计值计算）
  float rainfall = getRainfall();

  // 5. 打包成JSON或结构体，准备上传
  // 这部分下一章会详细讲
}

这里有个坑：DHT22的读取间隔必须大于2秒，否则会出错。BH1750连续模式没问题，但如果你用单次模式，也要注意间隔。我建议把DHT22放在主循环里，每2.5秒读一次，其他传感器可以更频繁。

好了，四个传感器的数据采集，咱们都过了一遍。下一章，我会讲怎么把这些数据打包成标准格式，通过WiFi或者4G模块上传到云端。到时候，你就能在手机或电脑上实时看到大棚里的环境数据了。

记住，传感器采集是物联网项目的地基。地基不稳，上层建筑再漂亮也没用。多花点时间在传感器调试上，后面会省很多事。