Погодная станция на Arduino Nano: BMP280, DHT11, UV, DS3231, OLED 0.96″

Компоненты и материалы

• Arduino Nano R3 — 1 шт.
• BMP280 (давление + температура) — 1 шт. (Grove / Breakout, SPI)
• DHT11 (температура + влажность) — 1 шт.
• OLED 0.96″ 128×64 (SSD1306, I2C) — 1 шт.
• GUVA-S12SD (UV-индекс, аналоговый) — 1 шт.
• DS3231 RTC (часы реального времени) — 1 шт.
• Корпус (3D-печать, STL в проекте) — 1 шт. (PLA, 20% наполнение, поддержки нужны)

Инструменты

• Паяльник, припой (бессвинцовый)
• 3D-принтер (Ender 3 / любой FDM)

ПО и библиотеки

• Arduino IDE 1.6.7+
• Autodesk Fusion 360 (для корпуса)
• Библиотеки (через менеджер):
  • Adafruit_BMP280
  • DS3231 (by Rinky-Dink Electronics / jarzebski)
  • DHT sensor library (Adafruit)
  • Adafruit_GFX + Adafruit_SSD1306
  • Fonts/FreeSans9pt7b.h, Fonts/FreeMonoBoldOblique12pt7b.h (встроены в Adafruit_GFX)

Подключение (проводка)

Логика работы и код

Дисплей циклически показывает 4 экрана по 5 секунд:

1. Время/Дата/День недели — от DS3231.
2. Давление (hPa) + Высота (м) — от BMP280. Высота считается относительно среднего давления вашего региона (в коде 1005.47 — замените на своё).
3. Температура (°C) + Влажность (%) — T от BMP280 (точнее), RH от DHT11.
4. UV Index — от GUVA-S12SD: UV_index = (analogRead(A0) / 1024.0 * 5.0) / 0.1.

Настройка RTC

Перед первым запуском прошейте пример DS3231_set.ino из библиотеки для установки текущего времени/даты. Батарея CR2032 на модуле держит время при отключении питания.

Формула UV Index

float sensorValue = analogRead(A0);
float sensorVoltage = sensorValue / 1024.0 * 5.0;
int UV_index = sensorVoltage / 0.1; // 0.1 В на единицу UV Index (по даташиту)

Полный скетч (основные моменты)

#include <Wire.h> #include <SPI.h>
#include <Adafruit_BMP280.h> #include <DS3231.h>
#include <DHT.h> #include <Adafruit_GFX.h> #include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <Fonts/FreeSans9pt7b.h> #include <Fonts/FreeMonoBoldOblique12pt7b.h>

#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64
#define OLED_RESET 4
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

#define BMP_SCK 13 #define BMP_MISO 12 #define BMP_MOSI 11 #define BMP_CS 10
Adafruit_BMP280 bmp(BMP_CS, BMP_MOSI, BMP_MISO, BMP_SCK);

DS3231 clock;
bool century=false, h12Flag, pmFlag;

#define DHTPIN 2
#define DHTTYPE DHT11
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

// ... bitmap-массивы frame0, frame1, frame2 для иконок (druck, temp/rh, uv) ...

void setup() {
  Serial.begin(57600);
  if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) { /* error */ }
  Wire.begin(); dht.begin();
  if(!bmp.begin()) { /* error */ }
  // Приветствие
  display.clearDisplay();
  display.setFont(&FreeSans9pt7b);
  display.setCursor(0,9); display.println("**** LOCAL ****");
  display.setFont(&FreeMonoBoldOblique12pt7b);
  display.setCursor(0,38); display.println("wather");
  display.setCursor(27,58); display.println("Station");
  display.display(); delay(2000);

  bmp.setSampling(Adafruit_BMP280::MODE_NORMAL,
                  Adafruit_BMP280::SAMPLING_X2,
                  Adafruit_BMP280::SAMPLING_X16,
                  Adafruit_BMP280::FILTER_X16,
                  Adafruit_BMP280::STANDBY_MS_500);
}

void loop() {
  // 1. TIME
  display.clearDisplay();
  display.setFont(&FreeMonoBoldOblique12pt7b);
  display.setCursor(13,15); display.print(clock.getHour(h12Flag,pmFlag));
  display.setCursor(38,15); display.print(":");
  display.setCursor(50,15); display.print(clock.getMinute());
  display.setCursor(70,15); display.print(pmFlag?" PM":" AM");
  display.setFont(&FreeSans9pt7b);
  display.setCursor(20,60); display.print(clock.getDate());
  display.setCursor(40,60); display.print("/");
  display.setCursor(46,60); display.print(clock.getMonth(century));
  display.setCursor(65,60); display.print("/20");
  display.setCursor(90,60); display.print(clock.getYear());
  display.setCursor(30,30);
  switch(clock.getDoW()){
    case 1: display.print("Saturday"); break;
    case 2: display.print("Sunday"); break;
    case 3: display.print("Monday"); break;
    case 4: display.print("Tuesday"); break;
    case 5: display.print("Wednesday"); break;
    case 6: display.print("Thursday"); break;
    case 7: display.print("Friday"); break;
  }
  display.display(); delay(5000);

  // 2. PRESSURE + ALTITUDE
  display.clearDisplay();
  display.drawBitmap(0,0,frame0,40,40,1);
  display.setFont(&FreeSans9pt7b);
  display.setCursor(41,28); display.print(bmp.readPressure()/100.0);
  display.setCursor(110,28); display.setFont(); display.print("hPa");
  display.setCursor(0,55); display.setFont(&FreeSans9pt7b); display.print("Altitude:");
  display.setCursor(65,62); display.print(bmp.readAltitude(1005.47)); // <-- СВОЁ ДАВЛЕНИЕ!
  display.setCursor(113,62); display.print("m");
  display.display(); delay(5000);

  // 3. TEMP + HUMIDITY
  display.clearDisplay();
  display.setFont(&FreeMonoBoldOblique12pt7b);
  display.drawBitmap(0,5,frame1,40,51,1);
  display.setCursor(35,30); display.print(bmp.readTemperature());
  display.setFont(&FreeSans9pt7b);
  display.setCursor(102,28); display.print(" *"); display.setCursor(110,31); display.print("C");
  display.setFont(); display.setCursor(66,45); display.print("RH :");
  byte RH = dht.readHumidity();
  display.setCursor(95,45); display.print(RH); display.setCursor(110,45); display.print("%");
  display.drawBitmap(0,56,frame2,135,15,1);
  display.display(); delay(5000);

  // 4. UV INDEX
  display.clearDisplay();
  float sv = analogRead(A0); float volt = sv/1024.0*5.0;
  int uv = volt/0.1;
  display.setFont(&FreeSans9pt7b);
  display.setCursor(0,15); display.print(" UV INDEX ");
  display.setCursor(58,45); display.print(uv);
  display.display(); delay(5000);
}

Корпус (3D-печать)

STL-файлы прикреплены к проекту. Напечатаны зелёным PLA на Ender 3 (20% infill, 70 мм/с, с поддержками). Корпус закрытый, датчики вынесены наружу / в вентиляционные щели.

Видео-демонстрация

См. видео в оригинале проекта (раздел Video Clip).