打造电池供电的 MKR FOX 1200 气象站

组件与物料

应用与在线服务

• Arduino Web Editor
• ThingSpeak API
• Sigfox 后台

项目简介

注意：本教程可能已过时，请参考最新版本。

本项目演示如何将 MKR FOX 1200 与多个 I2C 传感器结合，打造一个简易的电池供电气象站。

使用的传感器

• 板载温度传感器（精度较低，±1°C）
• HTU21D I2C 传感器测量湿度
• Bosch BMP280 测量气压和精确温度
• TSL2561 光照传感器测量光照度

硬件连接

硬件连接非常简单：所有传感器均使用 I2C 接口，工作电压 3.3V。只需从 MKR FOX 1200 引出四根线：GND、3.3V、SDA（引脚 11）和 SCL（引脚 12）。由于每个传感器拥有唯一的 I2C 地址，三个传感器可并联共享这四根线，由库函数自动区分。

整个系统可由两节串联的 AA 或 AAA 碱性电池（3V）通过板载螺丝端子供电。

Sigfox 数据封装

Sigfox 网络每天最多发送 140 条消息，单条消息最大 12 字节。为充分利用带宽，我们将读数压缩为紧凑的二进制格式。float 类型占 4 字节，超出限制，因此需根据部署环境设定安全量程，在后端还原真实数值。

云服务配置

使用两个云服务：

• Sigfox 后台
• ThingSpeak

使用 FirstConfiguration 示例提供的 PAC 和 ID 在 Sigfox 后台注册开发板（若已注册可跳过）。两者需相互配置以正确解析数据。在 ThingSpeak 创建两个通道：readChannelID 接收原始数据，writeChannelID 存储还原后的数据。

Sigfox 回调配置

1. 进入 DEVICE TYPE → LIST，右键开发板选择 Edit
2. 左侧菜单点击 CALLBACKS → New → 选择 Custom callback
3. 设置关键参数：
   • TYPE: DATA/UPLINK
   • Channel: URL
   • Http method: GET
4. Custom Payload 设为：

   status::uint:8 temp1::int:16:little-endian temp2::int:16:little-endian press::uint:16:little-endian hum::uint:16:little-endian light::uint:16:little-endian lastMsg::uint:8

5. URL Pattern 设为：

   https://api.thingspeak.com/update?api_key=XXXXXXXXXXXX&field1={customData#temp1}&field2={customData#press}&field3={customData#temp2}&field4={customData#hum}&field5={customData#light}&field6={customData#status}&field7={customData#lastMsg}

   将 api_key 替换为 ThingSpeak Channel1 的 Write API Key。

保存后打开串口，即可观测首条消息发送成功。

从原始数据到图表展示

配置完成后数据已路由至 ThingSpeak，但仍为原始格式。利用 ThingSpeak 分析工具（MATLAB 代码）将数据还原：

% 替换为你的通道 ID 和 API Key
readChannelID = []; readAPIKey = 'T6UK7XO6A4H2AGT7';
writeChannelID = []; writeAPIKey = 'XU4TGY261P6B5USN';

%% 读取数据
data = thingSpeakRead(readChannelID, 'ReadKey', readAPIKey,'OutputFormat','table');
analyzedData = data;

%% 数据还原
INT16_MAX = 32767; UINT16_MAX = 65536;
analyzedData.('Temperature1') = data.('Temperature1') / INT16_MAX * 120;
analyzedData.('Temperature2') = data.('Temperature2') / INT16_MAX * 120;
analyzedData.('Pressure') = data.('Pressure') / UINT16_MAX * 200000;
analyzedData.('Light') = data.('Light') / UINT16_MAX * 100000;
analyzedData.('Humidity') = data.('Humidity') / UINT16_MAX * 110;

%% 写入还原后的数据
thingSpeakWrite(writeChannelID, analyzedData, 'WriteKey', writeAPIKey);
%% 设置 React 每 10 分钟执行一次

替换通道 ID 后，在 React 中设置每 10 分钟触发一次分析，即可获得温度、气压、湿度、光照的实时图表。

代码

完整代码请参考项目仓库：WeatherMonitor