示意圖

氣象站如何工作？

電路本身并不新穎或獨(dú)特;它是一個(gè)帶傳感器輸入和功率控制的基本微控制器電路。功率控制基于7805線性穩(wěn)壓器，可為微控制器產(chǎn)生穩(wěn)定的5V電壓。穩(wěn)壓器還有兩個(gè)保護(hù)二極管; D4用于輸入極性保護(hù)，D5用于防止微控制器側(cè)的電壓尖峰損壞穩(wěn)壓器。

FTDI端口有兩個(gè)100歐姆電阻串聯(lián)數(shù)據(jù)線，以保護(hù)FTDI和微控制器免受任何一側(cè)的電壓尖峰影響。 DHT11數(shù)據(jù)線具有5.6K上拉電阻，它是一個(gè)開漏電路，微控制器或DHT11可以將線路拉至地。

風(fēng)速計(jì)輸入來自一個(gè)小型DIY風(fēng)速計(jì)，由直流電機(jī)和幾個(gè)小杯子制成。當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)兩端產(chǎn)生一個(gè)小電壓，這是通過模擬輸入將電壓發(fā)送到微控制器。隨著風(fēng)速增加，風(fēng)速計(jì)旋轉(zhuǎn)得更快，從而產(chǎn)生更大的電壓。因此，從風(fēng)速計(jì)讀取的電壓直接對(duì)應(yīng)于風(fēng)速。這個(gè)輸入通過使用D3來保護(hù)，D3是一個(gè)齊納二極管，這有兩個(gè)目的;它可以消除可能形成的負(fù)電壓并截?cái)噍斎耄苑乐鼓M電壓損壞微控制器引腳。

DHT11只能下降到0度，因此PCB上還包含一個(gè)熱敏電阻。該熱敏電阻與電阻器（必須仔細(xì)選擇）并聯(lián)，以使空氣溫度直接對(duì)應(yīng)于電壓。該電壓通過另一個(gè)模擬引腳讀入，因此允許微控制器從熱敏電阻而不是DHT11讀取溫度。電路的其余部分用于電源控制或保護(hù)，在設(shè)計(jì)功能中并不重要。其余的魔法發(fā)生在微控制器的代碼中，可以在這個(gè)項(xiàng)目中找到。雖然對(duì)代碼的解釋會(huì)很繁瑣，但會(huì)給出快速描述。代碼處于無限循環(huán)中，從各種設(shè)備獲取讀數(shù)。在每個(gè)循環(huán)（包括長(zhǎng)延遲）時(shí)，微控制器將通過UART將記錄的值流式傳輸?shù)侥x擇的串行設(shè)備。因此，為了最大限度地利用這個(gè)項(xiàng)目，可以制作一個(gè)可視化的基礎(chǔ)項(xiàng)目，它從串口獲取讀數(shù)，然后將它們記錄到文件中或在幾個(gè)圖形上顯示它們。從那里，收集的數(shù)據(jù)可以與當(dāng)前天氣相匹配，不久之后您的氣象站數(shù)據(jù)就可以用來嘗試預(yù)測(cè)天氣。

此項(xiàng)目包括氣象站本身的兩個(gè)主要部分和第三個(gè)可選項(xiàng)目，使氣象站更有用。第一步是構(gòu)建原理圖中所示的電路。這可以通過大多數(shù)電路構(gòu)造技術(shù)來完成，包括面包板，條板和PCB。對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，我使用在CNC上銑削的PCB以方便和更專業(yè)的外觀。所有CNC文件都可以在項(xiàng)目文件夾中找到，包括CNC 3020所需的所有G代碼（還包括自動(dòng)調(diào)平代碼）。

電路已經(jīng)建成，需要制作風(fēng)速計(jì)。這是使用小型馬達(dá)，幾個(gè)塑料杯和其他通用材料（如木頭和竹子串）完成的。這個(gè)想法是當(dāng)風(fēng)吹動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，因此在其端子處產(chǎn)生電壓。但在連接風(fēng)速計(jì)之前，在有風(fēng)的條件下找出哪個(gè)電機(jī)端子是正的，否則將產(chǎn)生負(fù)電壓，這將被微控制器識(shí)別。在內(nèi)置風(fēng)速計(jì)的情況下，將其連接到長(zhǎng)桿并使其豎直并將風(fēng)速計(jì)連接到電路。

有關(guān)構(gòu)建風(fēng)速計(jì)的更多說明，請(qǐng)參閱本教程：使用DIY風(fēng)速計(jì)測(cè)量風(fēng)速。

第三階段是可選的;使用您的首選語(yǔ)言對(duì)氣象站進(jìn)行編碼。雖然存在許多語(yǔ)言和環(huán)境，但我個(gè)人建議使用visual basic（特別是在使用串行端口時(shí)）。在不到10分鐘的時(shí)間內(nèi)，您可以使用Windows GUI程序通過FTDI串行端口連接記錄數(shù)據(jù)并將其顯示在圖表上。您對(duì)數(shù)據(jù)的處理取決于您，但有一個(gè)想法是收集數(shù)據(jù)并匹配當(dāng)前天氣。從那里，您可以預(yù)測(cè)天氣并擁有自己的氣象站！