Arduino 无线气象站：DIY 便携式天气监测套件

组件与供应

	Arduino Due（或 Arduino Mega）	×	1
	3.2" TFT HX8357C 显示屏	×	1
	DS3231 实时时钟模块	×	1
	DHT22 温湿度传感器	×	1
	SparkFun nRF24L01+ 收发模块	×	1
	面包板	×	1
	公排针 36P 单排（0.1"）7 针	×	1
	跳线若干	×	1
	Arduino Nano R3	×	1
	小米移动电源	×	1

关于项目

构建无线气象站是绝佳的学习体验。完成后你将更理解无线通信、传感器工作原理及 Arduino 平台的强大。以此为基础，未来能轻松构建更复杂的项目。

气象站是利用多种传感器收集天气和环境数据的设备。可测量：

• 温度
• 湿度
• 风速
• 气压
• 紫外线指数
• 雨量

本项目测量两个位置的温湿度，并显示当前日期时间。制作气象站很简单，但能否用开源软硬件打造媲美商用产品的彩色 TFT 显示气象站？答案是肯定的！

项目分两部分：发射端和接收端。

• 发射端测量温湿度，无线发送数据给接收端。
• 接收端测量本地温湿度，接收远程数据，在彩色 TFT 大屏显示所有信息。

开始构建吧！

步骤 1：获取所有零件

所需零件：

• Arduino Due ▶ https://educ8s.tv/part/ArduinoDue
• Arduino Mega ▶ https://educ8s.tv/part/ArduinoMega
• Arduino Nano ▶ https://educ8s.tv/part/ArduinoNano
• 3.2" TFT 显示屏 ▶ https://educ8s.tv/part/32TFT
• DHT22 ▶ https://educ8s.tv/part/DHT22
• NRF24L01 ▶ https://educ8s.tv/part/NRF24L01
• DS3231 RTC ▶ https://educ8s.tv/part/DS3231
• 面包板 ▶ https://educ8s.tv/part/SmallBreadboard
• 导线 ▶ https://educ8s.tv/part/Wires
• 排针 ▶ https://educ8s.tv/part/HeaderPins
• 小米移动电源 ▶ https://educ8s.tv/part/Powerbank

项目成本约 40 美元。 用 Arduino Mega 替代 Due 可省 5 美元。我选 Due 是因其速度快、内存大，为后续加功能留有余地。

步骤 2：温湿度传感器 - DHT22

DHT22 是流行的温湿度传感器，便宜、易用、精度好。内部含电容式湿度传感器、热敏电阻和信号处理芯片，输出数字信号，单片机易读取。

DHT22 特性

• 低成本
• 3-5V 供电和 I/O
• 转换时最大电流 2.5mA
• 0-100% 湿度读数，精度 2-5%
• -40 至 125°C 温度读数，精度 ±0.5°C
• 响应较慢

接线极简：传感器“+”脚接 Arduino 5V 或 3.3V，“-”脚接 GND，OUT 脚接任意数字引脚。

使用需 DHT 库：https://github.com/adafruit/DHT-sensor-library

步骤 3：DS3231 实时时钟模块

DS3231 是实时时钟，自带电池，极低功耗可走时数年。模块成本极低，约 2 美元（含电池）。本项目用它计时。

步骤 4：NRF24L01+ 无线模块

NRF24L01 是低成本双向收发模块，<3 美元。工作在 2.4GHz 频段，速率达 2Mbps。通过 SPI 与 Arduino 通信，易用。需连接模块 8 脚中的 7 脚。

模块不能直接插面包板，需公母线连接。引脚定义：1-GND，2-VCC（接 3.3V，严禁接 5V），3-CE（任意数字脚，例接 D7），4-CSN（任意数字脚，例接 D8），5-SCK（接 D13），6-MOSI（接 D11），7-MISO（接 D12）。

配合库使用：https://github.com/TMRh20/RF24

初次使用建议观看附件视频，通过简单项目理解工作原理。

步骤 5：构建发射端

发射端极简：

• Arduino Nano
• DHT22 传感器
• NRF24L01+ 无线模块
• 面包板
• 导线

传感器 OUT 脚接 Nano D4，电源接 5V/GND。按第三张图连接无线模块。详情见前步骤视频。发射端完成，转接收端。

步骤 6：构建接收端

接收端需：

• Arduino Due 或 Mega
• DS3231 RTC 模块
• DHT22 传感器
• NRF24L01+ 无线模块
• 3.2" 彩色 TFT 显示屏
• 面包板
• 7 排针
• 导线

先弯曲 7 排针插入 Due 对应引脚：1 个 GND、1 个 3.3V、2 个 I2C 引脚、3 个数字引脚 (D6-D8)。另需焊接 3 根线到 Due 硬件 SPI 引脚 (MOSI, MISO, SCK)。仔细核对原理图，连接排针后即可安装显示屏。

连接 DS3231

• VCC → Arduino 3.3V
• GND → Arduino GND
• SDA → Arduino SDA
• SCL → Arduino SCL

连接 DHT22

• VCC → Arduino 3.3V
• GND → Arduino GND
• OUT → Arduino D8

连接 NRF24L01

• GND → Arduino GND
• VCC → Arduino 3.3V
• 第 3 脚 → Arduino D6
• 第 4 脚 → Arduino D7
• 第 5 脚 → 焊接的 SCK
• 第 6 脚 → 焊接的 MOSI
• 第 7 脚 → 焊接的 MISO

步骤 7：发射端代码

需安装 RF24 库（NRF24L01）和 DHT 库（DHT22）。

• DHT22 库：https://github.com/adafruit/DHT-sensor-library

发射端代码发送包含温度、湿度两个 float 的简单结构体。建立通信需创建“管道”，双方读写同一管道。管道地址设为“0”，通道设为 115（共 126 信道），发射功率设最大以延长距离，数据率设 250kbps（最低）以获更好范围。然后打开管道准备写入。

循环中读取传感器温湿度，存入结构体，写入管道发送。完整代码见附件。 FU361QHIQFCEYSE.ino

步骤 8：接收端代码

需 4 个库：

1. 显示屏库：https://github.com/Bodmer/TFT_HX8357_Due。下载后修改 User_Setup.h：注释第 13 行，取消注释第 14 行（因显示屏用 HX8357C 驱动）。
2. NRF24L01：https://github.com/TMRh20/RF24
3. DHT22：https://github.com/adafruit/DHT-sensor-library
4. DS3231：https://github.com/SodaqMoja/Sodaq_DS3231

代码逻辑：setup 中初始化所有传感器/模块并打印 UI。loop 中持续检查无线数据，有新数据则保存并显示。每分钟读取本地温湿度，仅当值变化时更新显示以减少闪烁。附带华氏度版本代码。 F053BTXIQFCEZ09.ino FNV3X4LIQFCEZ0C.ino

步骤 9：测试项目

上电测试。正常时顶部显示日期时间，底部显示远程和本地温湿度。

若远程传感器无数据，靠近发射端——可能超出范围。持续无数据请复查连线。

本项目展示开源软硬件的威力，几小时即可构建如此令人印象深刻的项目！这只是开始，可添加按钮切换图表/模式、更多传感器、数据记录、联网等。Due 内存充足，扩展空间大。欢迎评论区留下你的想法！

更多细节请看简介中的 YouTube 视频或访问我的网站。谢谢观看！

代码

GitHub 仓库

• DHT 传感器库
• RF24 库
• TFT_HX8357_Due 显示屏库
• Sodaq_DS3231 RTC 库