HTU21D是一个尺寸小、低功耗、响应快、性价比高的温湿度传感器，同时具有较高的精度。本次实验调用HTU21D获取温度和湿度，并保存到MySQL数据库中。
一、实验内容
- 通过树莓派读取HTU21D的温度、湿度信息，使用并将数据存储到MySQL数据库中。
- 使用脚本实现定时采集数据，用于后续展示和分析。
二、实验准备
硬件设备
- 树莓派3B
- HTU21D温湿度传感器1个（可能需要焊接排针，下图就是焊接之前的）
- 母对母杜邦线若干，用于连接树莓派和传感器
软件环境
- 树莓派搭载官方操作系统
- 使用Python3 来读取和采集数据
- 使用MySQL来存储采集到的数据
三、硬件连接
- HTU21D一共有4个引脚，分别是数据信号线SDA、时钟信号线SCL、电源输入3.3v和接地端GND，如下图所示：
- 树莓派3B的引脚定义如下图所示：
- 观察上图可以看出，3号引脚是SDA、5号引脚是SCL。所以接线方法如下：
3.3V <-------> 1号引脚SDA <-------> 3号引脚SCL <-------> 5号引脚GND <-------> 9号引脚
当然，3.3V和GND也可以接到其它引脚。 接线完成后如下图所示：
四、读取温度、湿度数据
HTU21D模块使用I²C与树莓派进行通信，I²C仅使用2条线（SDA和SCL）就能进行双向的信息交换。如果想进一步了解，可以查看维基百科I²C的介绍。 当然，不用了解I²C，也能完成这次实验。
首先启用树莓派I²C模块：
sudo raspi-config，进入Interfacing Options，然后选择I2C并启用。
检查Python3 和 pip3是否安装:
python3 --versionpip3 --version
能够输出版本号，则说明已经安装:pi@raspberrypi:~ $ python3 –version
Python 3.5.3
pi@raspberrypi:~ $** pip3 –version **
pip 9.0.1 from /usr/lib/python3/dist-packages (python 3.5)如果没有安装，则先安装python3和pip3 :
sudo apt-get install python3 python3-pip检查git是否安装:
git --version
如果能够输出版本号，则说明已经安装:pi@raspberrypi:~ $** git –version**
git version 2.11.0否则，请先安装git:
sudo apt-get install git使用pip安装sensor：
sudo pip3 install sensor使用命令行
i2cdetect -y 1查看传感器的地址，一般来说是0x40，输出结果如下:pi@raspberrypi:~ $ i2cdetect -y 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f 00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 40: 40 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 70: -- -- -- -- -- -- -- --创建一个
htu21d.py文件，用于读取温度湿度数据，文件内容如下:from sensor.HTU21D import HTU21D # 0x40 是第6步中获取到的传感器地址 htu = HTU21D(1, 0x40) h = htu.humidity() # 读取湿度 print(h.RH) # 打印相对湿度 t = htu.temperature() # 读取温度 print(t.C) # 打印温度（摄氏度）保存以上代码后，执行脚本:
python3 htu21d.py:pi@raspberrypi:~ $ python3 htu21d.py 96.386474609375 16.89998046875其中96开头的表示相对湿度，16开头的表示温度。到这里，温度和湿度就读取完成啦。
五、将数据存入数据库
安装数据库，安装了可以跳过。没有安装请参考在树莓派3B上安装PHP 7.3 + Nginx + Mariadb中的第四节:
安装Mariadb数据库。创建数据库。在本次实验中，数据库名为
sensor，数据表为htu21d，可以自行修改。
创建并切换到sensor数据库:create database sensor;use sensorpi@raspberrypi:~ $ mysql -u root -p Enter password: Welcome to the MariaDB monitor. Commands end with ; or \g. Your MariaDB connection id is 12 Server version: 10.3.12-MariaDB-2 Raspbian testing-staging Copyright (c) 2000, 2018, Oracle, MariaDB Corporation Ab and others. Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement. MariaDB [(none)]> create database sensor; Query OK, 1 row affected (0.001 sec) MariaDB [(none)]> use sensor Database changed MariaDB [sensor]>创建数据表
htu21d。在此时实验中，表格共有4个字段：id、humidity、temperature、time，分别表示流水号、湿度、温度和记录时间。
其中温度和湿度保存两位小数，数据类型为DECIMAL(5,2)，记录时间类型为datetime，格式为:2018-08-08 12:34:56。
创建表格的SQL如下:create table htu21d ( id int primary key, humidity decimal(5, 2), temperature decimal(5, 2), time datetime );创建完成后使用SQL
desc htu21d;查看表格结构如下:MariaDB [sensor]> desc htu21d; +-------------+--------------+------+-----+---------+-------+ | Field | Type | Null | Key | Default | Extra | +-------------+--------------+------+-----+---------+-------+ | id | int(11) | NO | PRI | NULL | | | humidity | decimal(5,2) | YES | | NULL | | | temperature | decimal(5,2) | YES | | NULL | | | time | datetime | YES | | NULL | | +-------------+--------------+------+-----+---------+-------+ 4 rows in set (0.011 sec)安装python的MySQL数据库驱动PyMySQL ：
sudo pip3 install PyMySQL编写python代码，获取温湿度数据并存入数据库中:
from sensor.HTU21D import HTU21D import pymysql import time #0x40 是第6步中获取到的传感器地址 htu = HTU21D(1, 0x40) h = htu.humidity() # 读取湿度 t = htu.temperature() # 读取温度 #打开数据库连接，用户名密码改成自己的 db = pymysql.connect("localhost","root","password","sensor") #使用 cursor() 方法创建一个游标对象 cursor cursor = db.cursor() #数据采集时间 record_time = time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", time.localtime()) #生成SQL sql = "INSERT INTO htu21d (humidity, temperature, time)"\ "VALUES ('%.2f', '%.2f', '%s')" % (h.RH, t.C, record_time) #插入数据库 cursor.execute(sql) #提交结果 db.commit() #关闭数据库连接 db.close()保存并执行上述代码，没有任何输出表示执行成功。然后登录数据库查看是否有数据，SQL:
select * from htu21d;
执行结果如下，可以看到，温度、湿度和采集时间已经被记录到数据库中:MariaDB [sensor]> select * from htu21d; +----+----------+-------------+---------------------+ | id | humidity | temperature | time | +----+----------+-------------+---------------------+ | 1 | 78.44 | 18.92 | 2019-03-10 10:01:38 | +----+----------+-------------+---------------------+ 1 row in set (0.001 sec) MariaDB [sensor]>
六、定时采集数据
测试完数据采集和存储后，定时采集就是小菜一碟了。例如将执行python脚本的命令放入crontab中，然后完事，不用继续往下看。但是这样有一个缺点，就是每次执行python脚本可能会消耗一两秒时间，导致每次采集数据的间隔不均匀。
如果想获得比较均匀的采集时间，可以继续往下看。
步骤分两步：循环采集、后台执行。
循环采集只需要将采集和存储数据的部分用放到while中执行即可：
while True: 1. 采集温湿度数据 2. 连接数据库 3. 存入数据库 4. 断开数据库连接 5. 暂停10秒如上所示， 如果需要每30秒采集1次，就暂停30秒，以此类推。不过，为什么要将连接数据库和断开数据库的代码写进循环中呢，放到循环外面不是更省事吗？
因为程序暂停太久，数据库连接可能会超时断开。
完整代码如下：
from sensor.HTU21D import HTU21D import pymysql import time htu = HTU21D(1, 0x40) while True: h = htu.humidity() # 获取温度 t = htu.temperature() # 获取湿度 db = pymysql.connect("localhost","root","password","sensor") cursor = db.cursor() record_time = time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", time.localtime()) sql = "INSERT INTO htu21d (humidity, temperature, time) "\ "VALUES ('%.2f', '%.2f', '%s')" % (h.RH, t.C, record_time) cursor.execute(sql) db.commit() db.close() time.sleep(10)使用
python3 htu21d.py执行上面的代码后，新建另外一个命令行窗口，再查看数据库，发现每隔10秒采集一次的数据已经存入数据库中：MariaDB [sensor]> select * from htu21d; +----+----------+-------------+---------------------+ | id | humidity | temperature | time | +----+----------+-------------+---------------------+ | 1 | 78.43 | 18.52 | 2019-03-10 10:46:17 | | 2 | 79.85 | 18.52 | 2019-03-10 10:46:27 | | 3 | 80.70 | 18.53 | 2019-03-10 10:46:37 | | 4 | 80.04 | 18.52 | 2019-03-10 10:46:47 | | 5 | 79.14 | 18.51 | 2019-03-10 10:46:57 | | 6 | 78.79 | 18.50 | 2019-03-10 10:47:08 | +----+----------+-------------+---------------------+ 6 rows in set (0.001 sec)但是使用命令
python3 htu21d.py执行采集数据，程序会一直在前台运行，并且当命令行窗口关闭后，程序就会停止执行。怎样才能让程序后台运行，且关闭命令行窗口也不中断呢？下面介绍2种通用的方法，通用，意味着你可以将此方法应用到其它程序上，并且不需要修改程序代码。
第一种方法：使用nohup。
nohup 要后台执行的命令 > /dev/null 2>&1 &
所以，在本次实验中，命令行为:nohup python3 htu21d.py > /dev/null 2>&1 &第二种方法： Linux使用systemctl创建自定义服务及开机启动。