微型互聯網氣象站開源項目

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資料介紹

描述

有很多應用程序可以讓您將智能手機連接到物聯網。我已經嘗試了很多，但通常都很失望。布林克不是這樣！它非常靈活，擁有漂亮的用戶界面，適用于各種物聯網平臺，并且可以在 Android 和 iPhone 上運行。愛好者也可以免費使用！所以這是一個相對簡單的物聯網項目，讓我可以使用 Blynk 進行探索。

硬件

這個項目的硬件相當簡單。我們使用處理 WiFi 的 Arduino Nano 33 IoT、一個將溫度、濕度和氣壓全部集成在一個單元中的 BME280 傳感器板，以及一個 1 英寸的 OLED 顯示屏。這三個都在 3.3 伏電壓下運行良好。顯示顯然是可選的 - 目標是讓氣象站顯示在您的手機上。但是，在處理 Blynk 和您的智能手機之前，首先在 OLED 顯示屏上啟動和運行所有內容變得更加容易。

下面的示意圖顯示了硬件是如何互連的。傳感器和顯示接口均采用 I2C。理論上，一個 I2C 可以支持多個設備，但是傳感器和顯示器的庫有一些沖突，所以我最終得到了兩個不同的 I2C 端口。傳感器在模擬引腳 4 和 5 處使用正常的默認 I2C 端口。顯示器使用在數字引腳 4 和 5 處設置的輔助 I2C 端口。 （是的，它們是相反的 - SDA 是數字引腳 5））

硬件封裝在一個前面清晰的小塑料外殼中，以便可以查看顯示。它是塑料的，因為它需要對 WiFi 的 RF 透明。它需要相對防風雨，但傳感器通過底部的 1/2" 孔暴露在外部天氣中。傳感器的連接使其正好位于該孔內。我將所有東西都安裝在外殼內膠水，但如果你打算在夏天炎熱的時候把它放在外面，你可能想用環氧樹脂代替。

通過 USB 電纜供電。這樣，它可以通過開箱即用的單根電纜進行編程或供電。該電纜可以在編程時連接到您的計算機，或者在用作氣象站時連接到插入式 USB 電源。

軟件

在 Arduino 上運行的軟件不僅僅是傳感器、顯示器和 Blynk 庫示例的混搭。涉及的庫是傳感器的 Adafruit_BME280_Library、顯示器的 ss_oled 庫和 Blynk 的 Blynk 庫。這三個都可以直接從 Arduino 的庫管理器下載。您可能想分別試驗這些庫中的每一個，以便更好地理解每個庫。

Blynk 有很多關于如何配置硬件以與其交互的示例：https ://examples.blynk.cc/不幸的是，它沒有將 Nano 33 IoT 列為其支持的 Arduino 之一。但 Blynk 確實支持 WiFiNINA，它被 Nano 33 IoT 和其他幾個 Arduino 處理器使用。所以添加這兩個包含解決了這個問題：#include 和 #include

您將在我的代碼中看到的另一項添加是：#include 這是將傳感器輸出的數字轉換為適合在 OLED 顯示屏上顯示的字符串所必需的。讓我感到悲傷的一個小轉折是 Blynk 很樂意顯示數據，無論是作為字符串還是數字發送。起初，我向 Blynk 發送了與我發送到 OLED 相同的字符串。這可以很好地顯示數字，但是當我添加圖表時完全失敗了。為了讓圖表發揮作用，Blynk 顯然需要實際的數字。

注意 - 大氣壓力通常報告為校正到海平面。在較高海拔處，大氣壓力明顯下降，因此要將傳感器的值校正為海平面上的等效讀數，您必須在每 1000 英尺海拔的測量值中添加一個大約 1 英寸汞柱的值。在我自己的附加代碼中，你會看到我添加了 1.3 來補償我自己海拔 1300 英尺的高度。您將需要更改此值以匹配您自己的高度。每 1000 英尺 1 英寸汞柱只是一個粗略的估計。如果你想要一個精確的修正，網上有表格可以為你提供精確的海拔修正。

沒有 Blynk 的氣象站

此時，您可以設置硬件，并使用我的附加軟件在 OLED 顯示屏上顯示天氣數據。只需在 Setup 中注釋掉 Blynk.begin() 行，即可讓氣象站自行運行。（如果您不注釋掉 Blink.begin()，沒有與 Blynk 的有效連接，則草圖將停止或掛起。）在下一節中，我們將討論 Blynk，如何設置它在 Arduino 草圖和智能手機上顯示手機上的氣象站。

布林克

Blynk 很容易安裝在你的 iPhone 或 Android 上，并附帶詳細的文檔：http ://docs.blynk.cc/ 但是那里有太多的信息和太多的選項，一開始我發現事情有點混亂，所以我會在這里提供我自己的如何開始使用 Blynk 的版本。

我在 iPhone 上使用了 Blynk，但我認為與 Android 的體驗非常相似，您可以按照我的說明使用任何一個。擁有應用程序后，您需要創建一個帳戶。從那里，在應用程序中，您創建一個新項目。您的項目提供了一個身份驗證代碼，用于將您的硬件與您的項目鏈接。您的第一項工作是通過 WiFi 將您的硬件連接到您的 Blynk 項目。您可以使用示例.blynk.cc 上名為 Blynk Blink 的 Blynk 默認草圖/程序來完成此操作并進行測試，它允許您打開和關閉 Nano 33 IoT 上的板載 LED。我的建議是，在嘗試讓氣象站與 Blynk 合作之前，先嘗試一下并讓它工作。

我們已經討論了一些關于配置我們的軟件以使我們的 Nano 33 IoT 與 Blynk 一起工作的內容。如果您打開examples.blynk.cc ，它默認為 ESP8266 板。找到 #include 和 #include 并將它們替換為 #include 和 #include

除了為 Nano 33 IoT 添加 WiFiNINA 支持外，正如我們已經討論過的，您需要添加 WiFi 憑據和 Blynk 項目的身份驗證代碼。我們將在一分鐘內解釋打開和關閉 LED，但首先，讓我們檢查連接。正確配置并運行 Blynk Blink 草圖后，打開 Arduino 的串行監視器，您應該能夠看到與 Blynk 云服務器的連接。此時，我們可以擱置硬件，在手機上使用 Blynk 應用程序。

我承認我發現 Blynk 應用程序有些混亂。左上角的圖標允許您在項目之間進行選擇，也可以注銷您的帳戶。右上角允許您進入和退出編輯項目模式。中間那個做什么取決于你在哪里。

要控制我們的板載 LED，我們需要在應用程序中進入編輯模式。然后您將看到一個空白屏幕。如果您向左滑動，它將移到一邊以顯示小部件工具箱。通過單擊選擇一個按鈕，它現在將出現在主屏幕上。在此處單擊它，它將打開以進行配置。將其從推送模式移至切換模式。使用引腳選擇來選擇板載 LED - Nano 33 IoT 上的數字引腳 13。現在點擊確定，然后點擊右上角的圖標退出編輯模式。您的按鈕現在應該控制 LED。

帶有 Blynk 的氣象站

我們現在準備將我們的氣象站鏈接到我們的 Blynk 項目。打開我附加的軟件，在設置中取消注釋 Blynk.begin() 行，添加您的項目身份驗證代碼和 WiFi 憑據，然后上傳到 Arduino。

在手機上打開 Blynk。如果您按照本教程進行操作，您的按鈕仍然存在，并且應該仍然能夠打開和關閉板載 LED。進入編輯模式，單擊按鈕進行配置，然后使用最底部的 Delete 將其刪除。現在轉到工具箱并選擇一個標簽值。它在顯示下方的列表中。返回顯示頁面，單擊標簽值顯示進行配置。單擊 pin，然后選擇 Virtual pin V3。我們將在下一段中解釋虛擬引腳。現在對于標簽，它說“例如溫度”類型“溫度/pin.#/deg.F”。.# 告訴應用程序顯示小數點后一位。選擇大文本大小，并將刷新間隔保留為推送，文本顏色保留為綠色。現在單擊確定。您的標簽值現在幾乎可以顯示溫度了，但它太窄了。慢慢選擇它 - 足夠慢以至于它不會重新進入配置模式。標簽的輪廓將亮起。現在可以拉伸它以顯示整行。它也可以四處移動，盡管我們不會在這里這樣做。將其拉伸到屏幕上大約 3/4 的位置。然后退出編輯模式，您應該會看到手機上顯示的溫度。

在我們完成配置 Blynk 之前，有必要解釋一下我們剛剛在設置溫度顯示時看到的一些事情。Blynk 使用了一個有點獨特的想法，稱為虛擬引腳。顯示值小部件可以設置為讀取我們處理器上的模擬引腳，或設置為讀取數字引腳是高電平還是低電平。但更多時候，我們想要顯示變量的內容。我們通過為該變量分配一個虛擬引腳號來做到這一點，從那時起，Blynk 應用程序將通過它的虛擬引腳號引用該變量。因此，在我的軟件中，您將看到我將華氏溫度分配給虛擬引腳 V3 的位置。

另一個值得一提的 Blynk 想法是我們在 Push 模式下留下的 Refresh Interval。這意味著 Arduino 草圖正在推出數據，在我們的例子中，每分鐘更新一次溫度、濕度和氣壓。但 Blynk 也支持 Pull 方法，其中 Blynk 應用程序設置間隔并詢問硬件以獲取新數據。

所以現在讓我們完成在 Blynk 上顯示我們的氣象站。您將需要另外兩個標簽值顯示，一個用于濕度百分比（虛擬引腳 V4），另一個用于“英寸汞柱”或英寸汞柱（虛擬引腳 V5）的壓力。為了讓它看起來像我的，你會想要金色的濕度和紅色的壓力。對于濕度，我顯示小數點后一位；對于壓力，我顯示了小數點后兩位。

如果您現在有顯示溫度、濕度和氣壓的三個標簽值顯示，您可以添加所有三個的圖表。這是通過添加 SuperChart 小部件來完成的。首先，將其向下拉伸，使其充滿屏幕的其余部分。然后點擊它進行配置。我打開了顯示 x 軸值，并選擇了實時分辨率、1 小時、6 小時、1 天、1 周、1 個月。和 3 個月。我們需要三個數據流——一個用于我們的 3 個變量中的每一個。要配置每個數據流，請單擊其右側的圖標。我們需要再次為每個選擇虛擬引腳。對于 y 軸縮放，選擇高度。然后對于溫度，將高度設置為 67 - 100。對于濕度，將高度設置為 34 - 66。對于壓力，將高度設置為 0 - 33。設置顏色以匹配標記值。打開顯示 Y 軸。就是這樣。退出編輯模式，你的手機顯示應該和我的一樣。圖表需要一點時間才能開始。要獲得快速結果，請查看實時或 1 小時分辨率。

您可能想了解的 Blynk 的另一項功能是與其他智能手機共享您完成的 Blynk 項目，以便不止一部手機可以查看氣象站。要啟動共享，請將您的項目置于編輯模式，然后單擊項目設置的頂部中間圖標。打開共享，然后生成一個鏈接。它會給你一個二維碼，你可以通過電子郵件發送或以其他方式分享。新用戶需要 Blynk 應用程序，但不需要 Blynk 上的帳戶。未注冊用戶的應用程序有一個鏈接，用于加載另一個人的 Blynk 項目的二維碼。而已。

這是對 Blynk 的一個非常有限的介紹，但應該給你一個很好的起點。我之前提到 Blynk 是免費的 - 幾乎是免費的。小部件和共享都消耗了 Blynk 稱之為能量的點。我認為您可以免費獲得 2500 分。這對于免費完成這個項目來說已經綽綽有余了。但分享或添加它可能會導致你耗盡 Blynk 能量。我花了 6 美元獲得了額外的 5000 積分。如果您開始使用 Blynk 進行其他項目，您可能需要花費幾美元購買 Blynk 燃料。