自制 10 美元便携 Arduino 气象站 - Nano + DHT22 + BMP180 + LCD

元器件清单

工具：电烙铁、尖嘴钳、剥线钳
软件：Arduino IDE

项目背景

应老师邀请参加校园科技展，两天内制作教学演示项目。当地气温 34-40°C，决定制作便携气象站展示电子技术。本站测量温度、湿度、气压、海拔，成本约 $10，适合初学者和教学演示。

传感器选型解析

DHT22 vs DHT11 vs SHT1x

DHT22 兼顾精度、量程和性价比，最适合本项目。

DHT22 接线

• VCC → 5V 或 3.3V
• GND → GND
• DATA → Arduino D2（需 10kΩ 上拉电阻到 VCC）

BMP180 原理与接线

BMP180 通过 I2C 通信（Nano: SDA→A4, SCL→A5），测量绝对气压。气压随天气和海拔变化：气压下降预示雨天，上升预示晴天。海拔计算公式：alti = 44330 * [1 - (p/p0)^(1/5.255)]，其中 p0=1013.25 hPa（海平面标准气压）。

注意事项：

• 需通风但避免强气流直吹
• 远离发热元件，避免温度突变
• 防潮、避光（芯片顶部感光孔需遮挡）
• 本项目模块自带 3.3V 稳压器，直接接 3.3V 供电

电路组装

在万用板上焊接 Nano 排母、DHT22 排母（含 10kΩ 上拉）、BMP180 排母、I2C LCD 排母。所有 I2C 设备共享 A4/A5 总线。预留一个插槽供后续扩展 RTC 时钟模块。

代码实现

需安装库：

• SFE_BMP180 库
• Adafruit DHT 库
• LiquidCrystal_I2C 库（库管理器搜索安装）

#include 
#include 
#include 
#include 

SFE_BMP180 pressure;
#define ALTITUDE 20.56  // 你的当地海拔(米)
#define I2C_ADDR 0x27   // LCD I2C 地址，常见 0x27/0x3F
#define DHTPIN 2
#define DHTTYPE DHT22

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
LiquidCrystal_I2C lcd(I2C_ADDR, 16, 2);  // 1602 LCD
float bmpTemp, dhtTemp;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  lcd.init(); lcd.backlight();
  lcd.print("Weather Station");
  delay(2000);
  dht.begin();
  pressure.begin();
}

void loop() {
  char status;
  double T, P, p0, alt;

  // 读取 BMP180 温度和气压
  status = pressure.startTemperature();
  if (status) { delay(status);
    status = pressure.getTemperature(T);
    if (status) {
      bmpTemp = T;
      status = pressure.startPressure(3);  // 最高精度
      if (status) { delay(status);
        status = pressure.getPressure(P, T);
        if (status) {
          p0 = pressure.sealevel(P, ALTITUDE);
          alt = pressure.altitude(P, p0);
          
          // 显示 BMP180 数据
          lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0);
          lcd.print("BMP Temp: "); lcd.print(T,1); lcd.print(" C");
          delay(2000);
          lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0);
          lcd.print("Pressure: "); lcd.print(P,1); lcd.print(" hPa");
          delay(2000);
          lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0);
          lcd.print("Altitude: "); lcd.print(alt,0); lcd.print(" m");
          delay(2000);
        }
      }
    }
  }

  // 读取 DHT22 温湿度
  float h = dht.readHumidity();
  float t = dht.readTemperature();
  if (!isnan(h) && !isnan(t)) {
    dhtTemp = t;
    lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0);
    lcd.print("Humidity: "); lcd.print(h,1); lcd.print(" %");
    delay(2000);
    lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0);
    lcd.print("DHT Temp: "); lcd.print(t,1); lcd.print(" C");
    delay(2000);
    // 显示双传感器平均温度
    lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0);
    lcd.print("Avg Temp: "); lcd.print((bmpTemp+dhtTemp)/2,1); lcd.print(" C");
    delay(2000);
  }
}

原理图

扩展建议

• 添加 DS3231 RTC 模块显示时间
• 接入 ESP8266/ESP32 上传数据到云端 (ThingSpeak/Blynk)
• 3D 打印外壳做成真正便携设备
• 加入光照、紫外线、风速传感器