胡桃木外壳温湿度监测套件：Arduino + NeoPixel + TFT 彩屏

项目背景与设计理念

这是一个融合木工工艺与电子制作的 DIY 项目：采用榫卯结构的胡桃木外壳，内置 Arduino Uno、DHT22 温湿度传感器、Adafruit 1.44″ TFT 彩屏、24 颗 WS2812 RGB 灯环（NeoPixel）与 MicroSD 卡模块。项目源于德克萨斯中部春季剧烈的温湿度波动对木工作品的影响，旨在提供直观、美观的环境监测预警。

核心组件清单

• Arduino UNO ×1
• DHT22 温湿度传感器 ×1：测温范围 -40~80℃，测湿 0~100% RH
• Adafruit 1.44″ ST7735R TFT 彩屏 (含 MicroSD 卡槽) ×1
• NeoPixel Ring (24×WS2812 5050 RGB LED) ×1
• 4×AA 电池盒 ×1：便携供电
• 通用面包板、跳线、焊锡、热熔胶 若干

软件库依赖

• Adafruit_NeoPixel / FastLED：灯环控制
• Adafruit_ST7735 / Adafruit_GFX：TFT 驱动
• cactus_io_DHT22：DHT22 读取（或 DHT sensor library）
• SD.h / SPI.h：SD 卡读写

接线要点

核心功能实现

温湿度采集与显示

主循环每 2 秒读取一次 DHT22，温度以华氏度 (℉) 显示在 TFT 上，采用位图数字字体（.bmp 存储于 SD 卡）逐位绘制；湿度映射为六档颜色驱动 NeoPixel 灯环：

• 红 (0–17%) → 橙 (18–34%) → 黄 (35–51%)
• 绿 (52–68%) → 蓝 (69–85%) → 紫 (86–100%)

颜色切换带渐变过渡，避免频繁闪烁。

TFT 位图绘制流程

1. 解析 BMP 文件头，校验 24-bit 无压缩格式
2. 计算行字节对齐 (rowSize = (width*3 + 3) & ~3)
3. 按行读取像素缓冲区 (sdbuffer[3*BMP_BUF])，BGR→RGB565 转色后推送至屏幕
4. 支持裁剪绘制，防止越界

SD 卡数据记录（可选扩展）

代码预留了 bmpDraw() 与底层 read16/read32 函数，可扩展为定时记录温湿度 CSV 日志。

木工外壳制作要点

• 材质：北美黑胡桃，榫卯结构免钉免胶
• 面板预留：TFT 窗口、灯环透光槽、传感器通气孔、电池仓盖
• 表面处理：矿物油/蜂蜡打磨，保留木质手感
• CAD 设计文件见项目 Custom parts 部分（PNG 示意图）

常见问题与优化

进阶玩法

• 加入 BMP280 气压计，构建完整气象站
• 接入 WiFi (ESP32 替代 Uno) 推送数据至 Home Assistant / MQTT
• 设计 3D 打印支架替代木工，降低门槛
• 增加触摸按钮切换显示模式（温度/湿度/趋势图/时钟）

• Arduino 气象时钟 – 实时显示日期、时间、温度与湿度

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