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基于 Arduino Mega 与 Nextion 显示屏的交互式气象站

项目背景

想用绚丽图形做项目,却受限于 Arduino 存储空间?Nextion 智能屏将图形渲染内置于屏端,仅通过串口通信,大幅降低主控资源占用。本项目利用 Arduino Mega 2560 与 2.4 英寸 Nextion 屏,结合多种传感器与 433MHz 无线接收,打造功能丰富、界面美观的气象站:实时显示温湿度、气压、时间,支持历史曲线、天气预报背景切换、SD 卡数据记录、外部看门狗防死机。

核心硬件

模块数量备注
Arduino Mega 25601主控,多串口优势明显
Nextion HMI 2.4"1智能串口屏,内置 UI 与图片资源
Mega Proto Shield1扩展板,便于焊接固定
DHT22 温湿度传感器1室内基准测量
BME280 大气传感器1温湿度+气压,I2C 接口
DS3231 RTC 模块1高精度实时时钟
RXB6 433MHz 超外差接收机1接收 Oregon THGN123N 等无线传感器
SD 卡读卡器1数据记录存储
NE555 定时器 + 电阻各 1外部看门狗复位电路
5V 交直流电源模块1系统供电

软件工具

系统架构与 UI 设计

1. 天气预报背景切换策略

Nextion 不支持透明图片,故采用“全屏背景+控件背景同步切换”方案。根据气压趋势判断晴/多云/雨(雪),结合日/夜(RTC 判断),共需 8 套全屏界面:晴天白天/夜晚、多云白天/夜晚、雨天白天/夜晚、雪天白天/夜晚。所有界面共用相同控件名称(温度、湿度、气压文本框),主控先切换页面再写入数值。

2. 主界面布局

基于 Arduino Mega 与 Nextion 显示屏的交互式气象站

3. 扩展界面

基于 Arduino Mega 与 Nextion 显示屏的交互式气象站

关键技术点

外部看门狗防死机

利用 NE555 组成约 2-3 分钟复位定时器,连接 Arduino A2 引脚。主程序定期翻转 A2 电平“喂狗”,若程序跑飞无法喂狗,NE555 触发复位,保证长期稳定运行(已连续稳定半年以上)。

基于 Arduino Mega 与 Nextion 显示屏的交互式气象站

无线传感器协议解析

代码中实现了对 Oregon 协议(如 THGN123N)的解码,自动识别传感器 ID 并校验 CRC,支持多通道共存。

代码与原理图获取

总结

本项目展示了“智能屏+强主控+外部看门狗”架构在嵌入式图形交互中的优势:主控专注数据采集与协议处理,UI 渲染完全下放屏端,资源占用极低且界面华丽。适合作为家庭气象站、温室监测、教学演示等场景的进阶参考。

制造工艺

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