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利用BMP280制作一个气象站-气象观测所需要的仪器有哪些

2023-04-18 03:57:24

该项目是一个无需任何互联网连接即可显示当地大气压力、温度湿度和紫外线指数的气象站。

背景

之前很长一段时间，我想在不使用互联网的情况下制作一个气象站，测量周围的天气数据并在需要时查看数据。所以，如今我着手做了一个看起来很酷的当地气象站，可以测量你周围的气压、温度、湿度和当天的紫外线指数（如果你把它放在窗户附近）。它还有一个时钟屏幕，用于显示时间、日期和星期几。

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利用BMP280制作一个气象站-气象观测所需要的仪器有哪些1

利用BMP280制作一个气象站-气象观测所需要的仪器有哪些2

在本文中，我将向您展示如何通过这些步骤制作这个凉爽的气象站。

第 1 步：构建外壳

我使用Autodesk fusion 360创建外壳并用绿色 PLA 打印。它需要支撑，我在我的 Ender 3 上以 70mm/s 的速度以 20% 的填充量打印它。

利用BMP280制作一个气象站-气象观测所需要的仪器有哪些3

第 2 步：BMP280

BMP280 是大气压力和温度传感器，它使用 I2C 或 SPI 协议与 Arduino 通信。这里我使用 SPI。要使用 SPI，请连接-

CS到D10

SDA 转 D11

SDO 到 D12

SCK 到 D13

在代码部分，要使用这个传感器，我们需要一个库。首先，我将库包含在代码中#include 《Adafruit_BMP280.h》。你可以在本文下方找到跳转。

然后我定义传感器的 SPI 引脚。在 setup 函数中，我初始化 BMP 传感器，在 loop 函数中，我使用bmp.readPressure（）andbmp.readTemperature（）命令读取压力和温度数据。我将压力值除以 100 以测量以 hPa 为单位的压力。要测量我使用bmp.readAltitude（1005.47）命令的高度。在这一步，您必须根据您所在地区的平均压力更改值。（1005.47）

第 3 步：DS3231 RTC

这个气象站还有一个时间屏幕，可以显示当前时间、日期和星期的日子。为此，我使用了 DS231 RTC 模块，它使用 I2C 协议进行通信。所以要使用这个，连接 –

SCL 到 A5

SDA 转 A4

首先，您必须使用库示例中的DS3231_set.ino程序在 RTC 上设置时间和日期。

在主程序中，我包含库#include 《DS3231.h》并根据库中的指令读取时间数据。这里我使用库中的示例作为代码的参考。我为一周中的每一天创建了一个案例来查找当前日期。

第 4 步：DHT11

我用这个传感器来测量湿度。为此，我将其数据连接到 Arduino D2 。在程序中，我包含 DHT 库，#include 《DHT.h》然后在设置中初始化传感器，在循环中，我使用dht.readHumidity（）命令读取湿度值。

第 5 步：GUVA-S12SD 紫外线传感器

GUVA-S12SD是基于氮化镓的肖特基型光电二极管。它具有240-370nm的典型UV检测波长（覆盖UVB和大部分UVA光谱）。它输出一个校准的模拟电压，该电压随紫外光强度而变化。因此，我们可以通过 Arduino ADC 读取模拟值。

在循环功能中，我模拟读取传感器值并计算紫外线指数

float sensorValue = analogRead（A0）;

float sensorVoltage = sensorValue / 1024 * 5.0;

int UV_index = sensorVoltage / 0.1;

第 6 步：OLED 显示屏

我在这个项目中使用 0.96“ 128*64 OLED 显示器，它使用 I2C 协议，所以我将它连接到 Arduino，如下所示 –

SCK 到 A5

SDA 转 A4

在程序中，我首先涵盖了Adafruit_SSD1306和Adafruit_GFX库

#include 《Adafruit_GFX.h》

#include 《Adafruit_SSD1306.h》

然后我创建显示变量并添加一些位图来显示一些图像。在设置中，我初始化了显示。然后在循环中，我使用该display.print（）函数显示每个数据。我在四个页面上显示数据，时间、压力、温度和湿度以及 UV_index。每页之间有 5 秒的延迟。

Local weather station code：

#include

#include

然后我创建显示变量并添加一些位图来显示一些图像。在设置中，我初始化了显示。然后在循环中，我使用该display.print()函数显示每个数据。我在四个页面上显示数据，时间、压力、温度和湿度以及 UV_index。每页之间有 5 秒的延迟。

Local weather station code：

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

//#include

#define SCREEN_WIDTH 128

#define SCREEN_HEIGHT 64

#define OLED_RESET 4

Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

#define BMP_SCK (13)

#define BMP_MISO (12)

#define BMP_MOSI (11)

#define BMP_CS (10)

DS3231 clock;

bool century = false;

bool h12Flag;

bool pmFlag;

Adafruit_BMP280 bmp(BMP_CS, BMP_MOSI, BMP_MISO, BMP_SCK);

#define DHTPIN 2

#define DHTTYPE DHT11

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

const unsigned char PROGMEM frame0 [] = {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0xFF, 0x80, 0x00, 0x00, 0x0F, 0xFF, 0xF0, 0x00, 0x00, 0x3F, 0xFF, 0xFC, 0x00, 0x00, 0x7F, 0x81, 0xFE, 0x00, 0x00, 0xFC, 0x00, 0x3F, 0x00, 0x01, 0xF0, 0x00, 0x0F, 0x80, 0x03, 0xE0, 0x18, 0x07, 0xC0, 0x07, 0x86, 0x18, 0x61, 0xE0, 0x0F, 0x02, 0x00, 0x40, 0xF0, 0x0F, 0x02, 0x00, 0x40, 0xF0, 0x1E, 0x00, 0x00, 0x00, 0x78, 0x1C, 0x40, 0x00, 0x02, 0x38, 0x3C, 0x61, 0x00, 0x06, 0x3C, 0x3C, 0x01, 0x80, 0x00, 0x3C, 0x38, 0x00, 0x80, 0x00, 0x1C, 0x38, 0x00, 0xC0, 0x00, 0x1C, 0x78, 0x00, 0xE0, 0x00, 0x1E, 0x79, 0xC0, 0xF0, 0x03, 0x9E, 0x79, 0xC0, 0x7C, 0x03, 0x9E, 0x78, 0x00, 0x7E, 0x00, 0x1E, 0x38, 0x00, 0x7E, 0x00, 0x1C, 0x38, 0xFC, 0xFF, 0x3F, 0x1C, 0x3C, 0xFC, 0x7E, 0x3F, 0x3C, 0x3C, 0xFE, 0x7E, 0x7F, 0x3C, 0x1C, 0x7E, 0x18, 0x7E, 0x38, 0x1E, 0x3F, 0x00, 0xFC, 0x78, 0x0F, 0x3F, 0xC3, 0xFC, 0xF0, 0x0F, 0x0F, 0xFF, 0xF8, 0xF0, 0x07, 0x87, 0xFF, 0xE1, 0xE0, 0x03, 0xC1, 0xFF, 0x83, 0xC0, 0x03, 0xF0, 0x3C, 0x0F, 0xC0, 0x01, 0xFC, 0x00, 0x3F, 0x80, 0x00, 0x7F, 0x81, 0xFE, 0x00, 0x00, 0x3F, 0xFF, 0xFC, 0x00, 0x00, 0x0F, 0xFF, 0xF0, 0x00, 0x00, 0x01, 0xFF, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00};

const unsigned char PROGMEM frame1 [] = {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x18, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x7E, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xC3, 0x00, 0x00, 0x01, 0x00, 0x9D, 0x80, 0x00, 0x03, 0x80, 0xB4, 0xE0, 0x00, 0x06, 0x80, 0xA6, 0x80, 0x00, 0x04, 0xC0, 0xA6, 0xE0, 0x00, 0x0C, 0x40, 0xA6, 0xE0, 0x00, 0x08, 0x60, 0xA6, 0x80, 0x00, 0x08, 0x20, 0xA6, 0xE0, 0x00, 0x08, 0x60, 0xA6, 0x80, 0x00, 0x0E, 0xC0, 0xA6, 0xE0, 0x00, 0x03, 0x80, 0xA6, 0x80, 0x00, 0x00, 0x10, 0xA6, 0xC0, 0x00, 0x00, 0x38, 0xA6, 0xE0, 0x00, 0x00, 0x38, 0xA6, 0x80, 0x00, 0x00, 0x6C, 0xA6, 0xE0, 0x00, 0x00, 0x44, 0xA6, 0x80, 0x00, 0x00, 0x6C, 0xA6, 0xE0, 0x00, 0x00, 0x38, 0xA6, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0xA6, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0xA4, 0xE0, 0x00, 0x00, 0x00, 0xA6, 0x80, 0x00, 0x00, 0x40, 0xA6, 0xE0, 0x00, 0x00, 0xC0, 0xA6, 0x80, 0x00, 0x01, 0xA0, 0xA6, 0xE0, 0x00, 0x01, 0x30, 0xA6, 0xE0, 0x00, 0x03, 0x10, 0xA6, 0x80, 0x00, 0x02, 0x18, 0xA6, 0xE0, 0x00, 0x06, 0x08, 0xA6, 0x80, 0x00, 0x06, 0x08, 0xA6, 0x80, 0x00, 0x02, 0x19, 0xA6, 0xC0, 0x00, 0x03, 0xF3, 0x26, 0x60, 0x00, 0x00, 0xC6, 0x26, 0x30, 0x00, 0x00, 0x0C, 0xE3, 0x10, 0x00, 0x00, 0x09, 0x80, 0x98, 0x00, 0x00, 0x19, 0x00, 0xC8, 0x00, 0x00, 0x13, 0x00, 0x6C, 0x00, 0x00, 0x12, 0x00, 0x6C, 0x00, 0x00, 0x12, 0x00, 0x6C, 0x00, 0x00, 0x12, 0x00, 0x6C, 0x00, 0x00, 0x1B, 0x00, 0x4C, 0x00, 0x00, 0x09, 0x80, 0xC8, 0x00, 0x00, 0x0C, 0xC1, 0x98, 0x00, 0x00, 0x04, 0x7F, 0x30, 0x00, 0x00, 0x06, 0x1C, 0x60, 0x00, 0x00, 0x03, 0x81, 0xC0, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00};

const unsigned char PROGMEM frame2 [] = {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0x80};

void setup() {

Serial.begin(57600);

if (!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) {

Serial.println(F(“SSD1306 failed”));

}

Wire.begin();

dht.begin();

if (!bmp.begin()) {

Serial.println(F(“Problem.bmp”));

while (1) delay(10);

}

display.clearDisplay();

display.setTextColor(WHITE);

display.setTextSize(1);

display.setCursor(0, 9);

display.setFont(&FreeSans9pt7b);

display.println(“**** LOCAL ****”);

display.setCursor(0, 38);

display.setFont(&FreeMonoBoldOblique12pt7b);

display.println(“wather”);

display.setCursor(27, 58);

display.println(“Station”);

display.display();

delay(2000);

bmp.setSampling(Adafruit_BMP280::MODE_NORMAL, /* Operating Mode. */

Adafruit_BMP280::SAMPLING_X2, /* Temp. oversampling */

Adafruit_BMP280::SAMPLING_X16, /* Pressure oversampling */

Adafruit_BMP280::FILTER_X16, /* Filtering. */

Adafruit_BMP280::STANDBY_MS_500); /* Standby time. */

}

void loop() {

//Time

display.clearDisplay();

display.setTextColor(WHITE);

display.setTextSize(1);

display.setCursor(13, 15);

display.setFont(&FreeMonoBoldOblique12pt7b);

display.print(clock.getHour(h12Flag, pmFlag));

display.setCursor(38, 15);

display.println(“:”);

display.setCursor(50, 15);

display.println(clock.getMinute());

display.setCursor(70, 15);

if (pmFlag) {

display.println(” PM”);

} else {

display.println(” AM “);

}

display.setFont(&FreeSans9pt7b);

display.setCursor(20, 60);

display.println(clock.getDate());

display.setCursor(40, 60);

display.println(“/”);

display.setCursor(46, 60);

display.println(clock.getMonth(century));

display.setCursor(65, 60);

display.println(“/”);

display.setCursor(70, 60);

display.println(“20”);

display.setCursor(90, 60);

display.println(clock.getYear());

display.setCursor(30, 30);

display.setFont(&FreeSans9pt7b);

switch (clock.getDoW()) {

case 1:

display.println(“Saturday”);

break;

case 2:

display.println(“Sunday”);

break;

case 3:

display.println(“Monday”);

break;

case 4:

display.println(“Tuesday”);

break;

case 5:

display.println(“Wednesday”);

break;

case 6:

display.println(“Thursday”);

break;

case 7:

display.println(“Friday”);

break;

}

display.display();

delay(5000);

//P

display.clearDisplay();

display.drawBitmap(0, 0, frame0, 40, 40, 1);

display.setFont(&FreeSans9pt7b);

display.setCursor(41, 28);

display.println(bmp.readPressure() / 100);

display.setCursor(110, 28);

display.setFont();

display.println(“hPa”);

display.setCursor(0, 55);

display.setFont(&FreeSans9pt7b);

display.println(“Altitude:”);

display.setCursor(65, 62);

display.println(bmp.readAltitude(1005.47));

display.setCursor(113, 62);

display.println(“m”);

display.display();

delay(5000);

//T&RH

display.clearDisplay();

display.setFont(&FreeMonoBoldOblique12pt7b);

display.drawBitmap(0, 5, frame1, 40, 51, 1);

display.setCursor(35, 30);

display.print(bmp.readTemperature());

display.setFont(&FreeSans9pt7b);

display.setCursor(102, 28);

display.println(” *”);

display.setCursor(110, 31);

display.println(” C”);

display.setFont();

display.setCursor(66, 45);

display.println(“RH :”);

byte RH = dht.readHumidity();

display.setCursor(95, 45);

display.println(RH);

display.setCursor(110, 45);

display.println(“%”);

display.drawBitmap(0, 56, frame2, 135, 15, 1);

display.display();

delay(5000);

//UV

display.clearDisplay();

float sensorValue = analogRead(A0);

float sensorVoltage = sensorValue / 1024 * 5.0;

int UV_index = sensorVoltage / 0.1;

display.setFont(&FreeSans9pt7b);

display.setCursor(0, 15);

display.print(” UV INDEX “);

display.setCursor(58, 45);

display.println(UV_index);

display.display();

delay(5000);

}

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