Arduino无线气象站项目

在本教程中，我们将学习如何制作一个基于Arduino的无线气象站。你可以观看下面的视频或阅读下面的书面教程。

Arduino无线气象站电路图

让我们来看看电路图以及该项目的工作原理。请注意，我已经有详细的教程如何了解每个模块的工作，因此您可以查看更多详细信息：nrf24l01教程，DHT22教程，DS3231教程．

您可以从下面的链接获取此项目所需的组件：

• NRF24L01收发器模块 ..........亚马逊/伯格多德/阿里巴巴全球速卖通
• DHT22传感器 ........................................亚马逊/伯格多德/阿里巴巴全球速卖通
• DS3231实时时钟.....................亚马逊/伯格多德/阿里巴巴全球速卖通
• arduino nano .............................. ......亚马逊/伯格多德/阿里巴巴全球速卖通

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实时时钟模块和OLED显示屏都使用I2C协议进行与Arduino通信，因此它们连接到Arduino纳米板上的I2C引脚或模拟引脚数和5。在NRF24L01收发器模块旁边有一个电容器，可以使电源保持更稳定。还有一个连接到DHT22数据引脚的上拉电阻，以使传感器正常工作。

至于电源我使用12V直流电源适配器，用于室内机，另一侧，用于为室外单元供电，我使用两个LI-ON电池，产生约7.5V。通过这种配置，室外单元可以在电池放电前10天左右运行，因为我们周期性地传输数据，同时我们将Arduino放到睡眠模式，其中功耗仅为7mA。

定制设计PCB.

为了保持电子组件组织，根据电路图，我设计了必威lol一种使用该定制PCBEasyEDA免费在线电路设计软件。我们可以注意到，相同的PCB可用于室内和室外单元，只有Arduino板应该以不同的方式编程。

一旦我们完成这里的设计，我们可以简单地导出用于制造PCB的Gerber文件。可以查看Arduino无线气象站的EasyEDA项目文件这里．

然后我们可以从JLCPCB订购我们的PCB，这实际上是该视频的赞助商。

在这里，我们可以简单地拖放格柏文件，一旦上传，我们可以在Gerber Viewer中查看我们的PCB。如果一切都正确，那么我们可以继续，选择我们为PCB的属性，然后我们可以以合理的价格订购我们的PCB。请注意，如果它是jlcpcb的第一个订单，您只需2美元即可获得10台PCB即可。

尽管如此，在几天后，PCB已经到了。PCB的质量很大，一切都与设计完全相同。

我开始组装这个项目的电子元件，焊接引脚头到PCB上必威lol。通过这种方式，我们可以在需要时轻松地连接和断开组件。

然后我也插入并焊接电容器和上拉电阻。使用此步骤完成，我们现在可以简单地将组件附加到PCB的引脚标题上。

接下来，我继续为项目做案例。为了达到这个目的，我使用了8mm的中密度纤维板，并使用圆锯，我切割所有的碎片大小。

为了具有精确的温度和湿度测量，壳体的侧面必须允许空气进入这种情况。因此，使用钻头和锉刀，我在室内和室外单位的侧面板上制作了几个插槽。

我还为前面板上的OLED显示屏制作了一个插槽，以及将一小块铝制成尺寸，以至于我稍后将作为装饰附着在前面板上。

为了组装我用木材胶水和一些夹子以及一些螺钉。

我用喷漆把箱子涂上了。室外机用白色，室内机用黑色。油漆干后，我简单地把pcb插入到箱子里。

在室内单元的背面，我插入了电源插孔和电源开关，在室外单元上，我使用简单的跳线作为电源开关。

就这样，我们的Arduino无线气象站现在可以工作了，但在这个视频中，我们要看看这个程序是如何工作的。

Arduino无线气象站代码

Arduino气象站户外单位代码：

/* Arduino Wireless Communication Tutorial Outdoor unit - Transmitter by Dejan Nedelkovski, www.bet188官方网站HowToMechatronics.comNRF24L01 - TMRh20 / RF24 https://github.com/tmrh20/RF24/ DHT22 DHTlib, https://github.com/RobTillaart/Arduino/tree/master/libraries/DHTlib低电力——https://github.com/rocketscream/Low-Power * / # include < SPI.h > # include < nRF24L01.h > # include < RF24.h > # include < dht.h > # include < LowPower.h > # define dataPin 8 / / DHT22销dht dht的数据;//创建一个DHT对象RF24 radio(10,9);// CE, CSN const字节地址[6]= "00001";char thChar[32] = "";String thString = "";Void setup() {radio.begin();radio.openWritingPipe(地址);radio.setPALevel (RF24_PA_MIN);radio.stopListening (); } void loop() { int readData = DHT.read22(dataPin); // Reads the data from the sensor int t = DHT.temperature; // Gets the values of the temperature int h = DHT.humidity; // Gets the values of the humidity thString = String(t) + String(h); thString.toCharArray(thChar, 12); // Sent the data wirelessly to the indoor unit for (int i = 0; i <= 3; i++) { // Send the data 3 times radio.write(&thChar, sizeof(thChar)); delay(50); } // Sleep for 2 minutes, 15*8 = 120s for (int sleepCounter = 15; sleepCounter > 0; sleepCounter--) { LowPower.powerDown(SLEEP_8S, ADC_OFF, BOD_OFF); } }

描述:室外机是无线通信的发射机，所以首先我们需要包括RF24库,DHT图书馆以及低功耗库用来让Arduino进入睡眠模式。

在定义了它们的实例、模块连接到的引脚和一些变量之后，在设置部分我们需要初始化无线通信地址。然后在回路部分，首先我们从DHT22传感器读取数据，这是温度和湿度。最初，这些值是整数并且是分开的，因此我将它们转换为单个String变量，将它们放入字符数组中，并使用radio.write()函数将这些数据发送到室内单元。使用for循环，我们发送数据3次，以确保在控制器在发送时忙碌时，接收方将获得数据。

最后，我们将Arduino设置为睡眠模式一段时间，以最小化功耗。

Arduino气象站室内单元代码：

/ * Arduino无线通信辅导室内单位 - 接收器由Dejan Nedelkovski，www.www.mfxpo.com图书馆：DS3231  -  http:/bet188官方网站/www.rinkydinkelectronics.com/library.php?id=73 U8G2必威lol  -  https://github.com/Olikraus / U8G2 * / #include  #include  #include  #include  #include  #include  #define Datapin 8 // DHT22传感器DHT DHT;//创建DHT对象DS3231 RTC（SDA，SCL）;U8G2_SSD1306_128X64_NONAME_1_HW_I2C U8G2（U8G2_R0，/ * RESET = * / U8X8_PIN_NONE）;RF24收音机（10,9）;// CE, CSN const字节地址[6]= "00001";char text [6] =“”;int readdht22，t，h;字符串Intemp，Inh​​um，OutTemp，Outhum;String RTCTIME，RTCDATE;int draw_state = 0; unsigned long previousMillis = 0; long interval = 3000; #define Temperature_20Icon_width 27 #define Temperature_20Icon_height 47 static const unsigned char Temperature_20Icon_bits[] U8X8_PROGMEM = { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x3f, 0x00, 0x00, 0x80, 0x7f, 0x00, 0x00, 0xc0, 0xe1, 0x00, 0x00, 0xe0, 0xc0, 0x01, 0x00, 0x60, 0x80, 0xf9, 0x03, 0x60, 0x80, 0x01, 0x00, 0x60, 0x80, 0x01, 0x00, 0x60, 0x80, 0x79, 0x00, 0x60, 0x80, 0x01, 0x00, 0x60, 0x80, 0x01, 0x00, 0x60, 0x80, 0xf9, 0x03, 0x60, 0x80, 0x01, 0x00, 0x60, 0x80, 0x01, 0x00, 0x60, 0x8c, 0x79, 0x00, 0x60, 0x9e, 0x01, 0x00, 0x60, 0x9e, 0x01, 0x00, 0x60, 0x9e, 0xf9, 0x03, 0x60, 0x9e, 0x01, 0x00, 0x60, 0x9e, 0x01, 0x00, 0x60, 0x9e, 0x79, 0x00, 0x60, 0x9e, 0x01, 0x00, 0x60, 0x9e, 0x01, 0x00, 0x60, 0x9e, 0xf9, 0x03, 0x60, 0x9e, 0x01, 0x00, 0x60, 0x9e, 0x01, 0x00, 0x60, 0x9e, 0x01, 0x00, 0x70, 0x9e, 0x03, 0x00, 0x38, 0x1e, 0x07, 0x00, 0x18, 0x3e, 0x0e, 0x00, 0x1c, 0x3f, 0x0c, 0x00, 0x0c, 0x7f, 0x18, 0x00, 0x8c, 0xff, 0x18, 0x00, 0x8e, 0xff, 0x38, 0x00, 0xc6, 0xff, 0x31, 0x00, 0xc6, 0xff, 0x31, 0x00, 0xc6, 0xff, 0x31, 0x00, 0x8e, 0xff, 0x38, 0x00, 0x8c, 0xff, 0x18, 0x00, 0x0c, 0x7f, 0x1c, 0x00, 0x3c, 0x1c, 0x0e, 0x00, 0x78, 0x00, 0x06, 0x00, 0xe0, 0x80, 0x07, 0x00, 0xe0, 0xff, 0x03, 0x00, 0x80, 0xff, 0x00, 0x00, 0x00, 0x1c, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 }; #define Humidity_20Icon_width 27 #define Humidity_20Icon_height 47 static const unsigned char Humidity_20Icon_bits[] U8X8_PROGMEM = { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x70, 0x00, 0x00, 0x00, 0x70, 0x00, 0x00, 0x00, 0x70, 0x00, 0x00, 0x00, 0xf8, 0x00, 0x00, 0x00, 0xdc, 0x00, 0x00, 0x00, 0xdc, 0x01, 0x00, 0x00, 0x8e, 0x01, 0x00, 0x00, 0x86, 0x03, 0x00, 0x00, 0x06, 0x03, 0x00, 0x00, 0x03, 0x07, 0x00, 0x80, 0x03, 0x06, 0x00, 0x80, 0x01, 0x0c, 0x00, 0xc0, 0x01, 0x1c, 0x00, 0xc0, 0x00, 0x18, 0x00, 0xe0, 0x00, 0x38, 0x00, 0x60, 0x00, 0x30, 0x00, 0x70, 0x00, 0x70, 0x00, 0x30, 0x00, 0xe0, 0x00, 0x38, 0x00, 0xc0, 0x00, 0x18, 0x00, 0xc0, 0x01, 0x1c, 0x00, 0x80, 0x01, 0x0c, 0x00, 0x80, 0x03, 0x0e, 0x00, 0x80, 0x03, 0x06, 0x00, 0x00, 0x03, 0x06, 0x00, 0x00, 0x03, 0x07, 0x00, 0x00, 0x07, 0x03, 0x00, 0x00, 0x06, 0x03, 0x00, 0x00, 0x06, 0x03, 0x00, 0x00, 0x06, 0x63, 0x00, 0x00, 0x06, 0x63, 0x00, 0x00, 0x06, 0x63, 0x00, 0x00, 0x06, 0xe3, 0x00, 0x00, 0x06, 0xc7, 0x00, 0x00, 0x06, 0xc6, 0x01, 0x00, 0x07, 0x86, 0x03, 0x00, 0x03, 0x0e, 0x1f, 0x00, 0x03, 0x0e, 0x1e, 0x80, 0x01, 0x1c, 0x00, 0xc0, 0x01, 0x38, 0x00, 0xe0, 0x00, 0x78, 0x00, 0x70, 0x00, 0xf0, 0x00, 0x38, 0x00, 0xe0, 0x07, 0x1f, 0x00, 0x80, 0xff, 0x0f, 0x00, 0x00, 0xff, 0x03, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 }; void setup() { radio.begin(); radio.openReadingPipe(0, address); radio.setPALevel(RF24_PA_MIN); radio.startListening(); u8g2.begin(); rtc.begin(); } void loop() { if (radio.available()) { radio.read(&text, sizeof(text)); // Read incoming data outTemp = String(text[0]) + String(text[1]) + char(176) + "C"; // Outdoor Temperature outHum = String(text[2]) + String(text[3]) + "%"; // Outdoor Humidity } unsigned long currentMillis = millis(); if (currentMillis - previousMillis > interval) { previousMillis = currentMillis; u8g2.firstPage(); do { switch (draw_state ) { case 0: drawDate(); break; case 1: drawInTemperature(); break; case 2: drawInHumidity(); break; case 3: drawOutTemperature(); break; case 4: drawOutHumidity(); break; } } while ( u8g2.nextPage() ); draw_state++; if (draw_state > 4) { draw_state = 0; } } } void drawDate() { String dowa = rtc.getDOWStr(); dowa.remove(3); rtcDate = dowa + " " + rtc.getDateStr(); u8g2.setFont(u8g2_font_timB14_tr); u8g2.setCursor(0, 15); rtcTime = rtc.getTimeStr(); // DS3231 RTC time rtcTime.remove(5); u8g2.print(rtcDate); u8g2.setFont(u8g2_font_fub30_tf); u8g2.setCursor(8, 58); u8g2.print(rtcTime); } void drawInTemperature() { readDHT22 = DHT.read22(dataPin); // Reads the data from the sensor t = DHT.temperature; // Gets the values of the temperature inTemp = String(t) + char(176) + "C"; u8g2.setFont(u8g2_font_helvR14_tr); u8g2.setCursor(24, 15); u8g2.print("INDOOR"); u8g2.setFont(u8g2_font_fub30_tf); u8g2.setCursor(36, 58); u8g2.print(inTemp); u8g2.drawXBMP( 0, 17, Temperature_20Icon_width, Temperature_20Icon_height, Temperature_20Icon_bits); } void drawInHumidity() { h = DHT.humidity; // Gets the values of the humidity inHum = String(h) + "%"; u8g2.setFont(u8g2_font_helvR14_tr); u8g2.setCursor(24, 15); u8g2.print("INDOOR"); u8g2.setFont(u8g2_font_fub30_tf); u8g2.setCursor(36, 58); u8g2.print(inHum); u8g2.drawXBMP( 0, 17, Humidity_20Icon_width, Humidity_20Icon_height, Humidity_20Icon_bits); } void drawOutTemperature() { u8g2.setFont(u8g2_font_helvR14_tr); u8g2.setCursor(12, 15); u8g2.print("OUTDOOR"); u8g2.setFont(u8g2_font_fub30_tf); u8g2.setCursor(36, 58); u8g2.print(outTemp); u8g2.drawXBMP( 0, 17, Temperature_20Icon_width, Temperature_20Icon_height, Temperature_20Icon_bits); } void drawOutHumidity() { u8g2.setFont(u8g2_font_helvR14_tr); u8g2.setCursor(12, 15); u8g2.print("OUTDOOR"); u8g2.setFont(u8g2_font_fub30_tf); u8g2.setCursor(36, 58); u8g2.print(outHum); u8g2.drawXBMP( 0, 17, Humidity_20Icon_width, Humidity_20Icon_height, Humidity_20Icon_bits); }

描述:在另一边，在室内单位或接收器，我们需要包括两个图书馆，一个是一个DS3231实时时钟模块一个用于OLED显示屏，U8G2库．与前面一样，我们需要定义下面程序所需的实例、引脚和一些变量。这里我们还需要将温度和湿度图标定义为位图。

温度图标位图：

#define温度_20iCon_width 27 #define温度_20iCon_height 47静态const unsigned char温度_20iCon_bits [] u8x8_progmem = {0x00，0x00，0x00，0x00，0x00，0x3f，0x00,0x00，0x80，0x7f，0x00，0x00，0xc0，0xe1,0x00,0x00，0x00，0xe0,0xc0,0x01,0x00,0x60,0x80,0xf9,0x03,0x60,0x80,0x01,0x00,0x60,0x0，0x01,0x00,0x60，0x01,0x00,0x60,0x80,0x79,0x00,0x60,0x79,0x00,0x60,0x80,0x01,0x60,0x80,0x01,0x00,0x80，0x01,0x00，0x0，0x01,0x00，0x60，0x80,0x01,0x00,0x03,0x60,0x0,0x01,0x00,0x60,0x0，0x01,0x0,0x0，0x01,0x00,0x60,0x01,0x79,0x0，0x0，0x79,0x0，0x60，0x9e，0x01,0x60，0x9e，0x01,0x00，0x0，0x01，0x00，0x60，0x01,0x00，0x60，0x01,0x00，0x60，0x01,0x00，0x0，0x0，0x01,0x00,0x60，0x0，0xF9,0x03,0x60,0x9e，0x01,0x0，0x60，0x9e，0x01,0x00,0x60,0x0，0x79,0x0，0x0，0x79，0x01,0x60,0x9e，0x01,0x00,0x60，0x01,0x00,0x60，0x01,0x01，0x60，0x01,0x01，0x00,0x60，0x9e，0xf9,0x03,0x60,0x9e，0x01,0x00,0x60,0x0，0x01,0x00,0x60，0x0，0x01,0x00,0x70，0x01,0x00,0x70，0x9e，0x03，0x00，0x38，0x1e，0x07,0x00，0x18，0x3e，0x0e，0x00，0x1c，0x3f，0x0c，0x00，0x0c，0x7f，0x18，0x00，0x8c，0xff，0x18，0x00，0x0，0xff，0x38，0x00，0xC6，0xF，0x31，0x00，0xC6，0xff，0x31，0x00,0xc6，0xff，0x31,0x00,0x8e，0xff，0x38，0x00，0x8c，0xff，0x18，0x00，0x0c，0x7f，0x1c，0x00,0x3c，0x1c，0x0，0x3c，0x1c，0x0e，0x00，0x78，0x00，0x06,0x00，0x00，0xe0,0x80,0x07,0x00,0xe0，0xff，0x03,0x00,0x80，0xFF，0x00，0x00，0x00，0x1c，0x00，0x00，0x00，0x00，0x00，0x00};

为此，我们可以使用GIMP，一个开源图像编辑器，通过它我们可以绘制任何东西，然后将其导出为位图(.xbm)。

然后我们可以使用记事本和从那里打开此文件，我们可以将位图复制到Arduino代码中。

请注意，这里我们可以使用progmem变量修改器将位图定义为常量，这使得位图将存储在闪存中而不是Arduino板的SRAM。

static const unsigned char Temperature_20Icon_bits[] U8X8_PROGMEM //保存在Flash内存中static unsigned char Temperature_20Icon_bits[] //保存在SRAM中

在设置部分中，我们需要初始化无线通信，以及初始化OLED显示和实时时钟模块。

然后在循环部分，我们不断检查是否有一个传入的数据可以通过NRF24L01模块读取。如果为真，使用radio.read()函数读取它，并将前两个字符存储到temperature String变量中，将后两个字符存储到humidity String变量中。

然后，我们使用Millis（）函数以以与我将其设置为3秒的间隔变量的间隔显示显示的各种数据。我们正在使用Millis（）函数，因为通过这种方式，可以重复执行代码的其余部分，而在我们使用延迟（）函数时，程序会等待该期间，以便我们可能会错过传入数据从室外单位。

接下来，使用U8G2库的firstPage()和nextPage()函数，我们打印用自定义函数定义的五个不同的屏幕。

drawDate()自定义函数从实时时钟模块获取日期和时间信息，并将其打印在适当的显示器上。drawwintemperature()函数读取室内温度，并将其适当地打印在显示器上。事实上，同样的方法用于打印显示屏上的所有屏幕。

所以这就是全部，我希望你喜欢这个Arduino项目并学会了新的东西。随意询问以下意见部分中的任何问题。