Arduino Nano 迷你气象站：温湿度气压三合一，ST7735 彩屏显示

组件与物料清单

所需工具

• 电烙铁、焊锡丝
• 3D 打印机
• 双面胶

软件与服务

• Arduino IDE
• Autodesk Fusion 360（外壳建模）

项目介绍

引言

实时采集物理环境数据充满乐趣。本项目集成温度、湿度、大气压三大核心气象参数，并在 1.44" TFT 彩屏上实时显示，体积小巧可放入口袋。

工作原理与选型说明

• BMP280：测量温度（±0.5°C）与大气压，I2C 接口，地址 0x76/0x77。
• DHT11：仅用于测量相对湿度（温度精度 ±2°C，不如 BMP280，故仅取湿度）。
• 为何不直接用 BME280？成本考量：BMP280 + DHT11 组合更经济。
• Arduino Nano**：体积小、价格低、引脚兼容 UNO，性价比优于 UNO。
• ST7735 1.44" TFT**：SPI 接口，分辨率 128x128，色彩丰富，不占用过多 Nano 资源。
• 供电利用 Nano ICSP 接口的 5V/GND 与板载引脚并联，无需额外电源模块。

电路与编程要点

关键库：SPI.h、Wire.h、Adafruit_GFX.h、Adafruit_ST7735.h、Adafruit_BMP280.h、DHT.h。

• Wire.h 支持 BMP280 与 ST7735 的 I2C 通信（部分 ST7735 模块支持 I2C）。
• SPI.h 提供 ST7735 高速 SPI 通信。
• 初始化时设置屏幕方向、字体颜色、分隔线、标题栏（TEMPERATURE/HUMIDITY/PRESSURE）。
• 主循环每秒读取一次传感器，格式化显示：温度（黄、°C）、湿度（洋红、%）、气压（橙、hPa）。

结构组装与测试

• 原型采用跳线模块化连接，便于调试维修。
• 外壳为 Fusion 360 设计并 3D 打印，预留通风孔保证传感器暴露于环境中并散热。
• 通过 USB 供电（电脑或 5V 手机充电器），室内长时间运行测试，数据与在线气象数据对比误差在可接受范围。

结论

项目成本低、制作简单、实用性强，是一个随身携带的迷你气象站，极适合电子爱好者入门练手。

完整代码

#include <SPI.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_ST7735.h>
#include <Adafruit_BMP280.h>
#include "DHT.h"

#define DHTPIN 2
#define DHTTYPE DHT11
#define TFT_RST 8
#define TFT_CS 10
#define TFT_DC 9
#define BMP280_I2C_ADDRESS 0x76

Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735(TFT_CS, TFT_DC, TFT_RST);
Adafruit_BMP280 bmp280;
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

void setup() {
  dht.begin();
  tft.initR(INITR_144GREENTAB);
  tft.fillScreen(ST77XX_BLACK);
  tft.drawFastHLine(0, 15, tft.width(), ST77XX_CYAN);
  tft.setTextColor(ST77XX_CYAN, ST77XX_BLACK);
  tft.setTextSize(1);
  tft.setCursor(25, 5);
  tft.print("WEATHER BUDDY");

  if (!bmp280.begin(BMP280_I2C_ADDRESS)) {
    tft.setTextColor(ST77XX_RED, ST77XX_CYAN);
    tft.setTextSize(2);
    tft.setCursor(5, 76); tft.print("Connection");
    tft.setCursor(35, 100); tft.print("Error");
    while (1);
  }

  tft.drawFastHLine(0, 55, tft.width(), ST77XX_CYAN);
  tft.drawFastHLine(0, 95, tft.width(), ST77XX_CYAN);
  tft.setTextColor(ST77XX_RED, ST77XX_BLACK); tft.setCursor(30, 20); tft.print("TEMPERATURE");
  tft.setTextColor(ST77XX_CYAN, ST77XX_BLACK); tft.setCursor(40, 60); tft.print("HUMIDITY");
  tft.setTextColor(ST77XX_GREEN, ST77XX_BLACK); tft.setCursor(40, 100); tft.print("PRESSURE");
  tft.setTextSize(2);
}

void loop() {
  char buf[8];
  float temp = bmp280.readTemperature();
  float hum = dht.readHumidity();
  float pres = bmp280.readPressure(); // Pa

  // 温度
  if (temp < 0) sprintf(buf, "-%02u.%02u", (int)abs(temp), (int)(abs(temp)*100)%100);
  else sprintf(buf, " %02u.%02u", (int)temp, (int)(temp*100)%100);
  tft.setTextColor(ST77XX_YELLOW, ST77XX_BLACK);
  tft.setCursor(11, 34); tft.print(buf);
  tft.drawCircle(89, 34, 2, ST77XX_YELLOW); // 度符号
  tft.setCursor(95, 34); tft.print("C");

  // 湿度
  sprintf(buf, "%02u ", (int)hum);
  tft.setTextColor(ST77XX_MAGENTA, ST77XX_BLACK);
  tft.setCursor(45, 74); tft.print(buf);
  tft.setCursor(75, 74); tft.print("%");

  // 气压 (Pa -> hPa)
  sprintf(buf, "%04u.%02u", (int)(pres/100), (int)((uint32_t)pres % 100));
  tft.setTextColor(ST77XX_ORANGE, ST77XX_BLACK);
  tft.setCursor(3, 112); tft.print(buf);
  tft.setCursor(91, 112); tft.print("hPa");

  delay(1000);
}

3D 打印外壳文件

STL 文件已包含在项目文件中，可直接导入切片软件打印。

参考资料

• Google.com
• Arduino.cc
• Mytectutor.com