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风筝

发表于: 2017-4-13 17:05:03 | 显示全部楼层

楼主

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本文主要介绍如何制作一个微型气象站。

这个想法和大部分代码来自Daniel Eichhorn在这个网址上的博客，可以去看看，这里面有一些很酷的东西！

http://blog.squix.ch/2015/12/esp8266-weather-station-new-version.html

我已经根据自己的应用更新/更改了部分代码，使得其适用于具有不同控制芯片（SH1106与SSD1306）的较大OLED。我还添加了一些新功能和改进。

1）该气象站从互联网获取数据，显示当前的天气和3天预报；

2）该装置可以切换显示另一个城市的数据 - 也许您的亲戚或朋友住在那里；

3）该装置具有传感器，可显示室内的温湿度；

4）程序将在10分钟左右内将系统置于深度睡眠状态，按下本机顶部的按钮即可唤醒。

步骤1：所需的材料

除了3D打印的房屋外，您还需要的两个主要部分是：

1）ESP8266-13 WIFI电路板

2）1.3“OLED（或者是更小的0.96”OLED）

另外还需要以下：

3）SHT22温湿度传感器

4）按钮

5）振动传感器

6）USB插座和5v至3.3V稳压器

7）一些10k电阻（我同时使用了贴片型和直插型）。

步骤2：OLED屏幕侧面说明

在过去的一年中，我已经对这些OLED屏幕进行了很多实验。虽然不是这个制作的一部分，但我会写下几个想法/发现：

OLED屏幕有各种形状和尺寸，但目前有两种非常受欢迎的屏幕尺寸。

1）0.96“

2）1.3“

他们也有2种常见的颜色

1）蓝色

2）白色

驱动OLED的芯片常用的有两种。这两种芯片有许多非常相似的设置命令（在大多数情况下相同），但用于显示信息的命令集是不同的，所以你不能只是改变屏幕 - 你需要更改程序/库来适合相应的芯片！

1）SH1106

2）SSD1306

我上传了两个版本的气象站软件，一个适用于SH1106芯片，另一个适用于SDD1306芯片。

芯片接收数据的方式可以是以下三种形式的一个：

1）二线制I2C

2）三线制SPI

4）四线制SPI

SPI相对于I2C的优势在于写入屏幕的速度更快，缺点是需要更多的GPIO引脚来驱动。在这个项目中，速度不是关注的问题，所以使用I2C容易得多。一些显示屏（如上图所示）可以配置为SPI或I2C。我已经做到了这一点，但是我强烈建议您使用只有I2C的显示屏，因为我花了许多很长时间移动smd电阻，尝试将显示屏作为SPI正常工作，然后也作为I2C正常工作。我确实可以让他们正常工作（在大多数情况下），但是花费了太长的时间。

步骤3：为ESP8266芯片添加10k上拉电阻

FQIL2K5IKZSAOCY.LARGE.jpg

为了使ESP8266芯片正常工作，必须在电路板上添加多个上拉和下拉电阻。第一步在GPIO15和GND之间添加一个10k贴片电阻。我使用的是表贴电阻，因为它很好地适配在两个焊盘之间，但是它很适合附着，您可能更喜欢使用类似于以下步骤中使用的绕线电阻。

GPIO15拉低=正常启动，IE从芯片上的SPI闪存启动

步骤4：将上拉电阻添加到REST（复位引脚）

在此步骤中，我将一个10k上拉电阻从Vcc连接到RST引脚（复位引脚）。

这将使我们在将其设置成深度睡眠后重新唤醒ESP8266芯片。

如果你想省略这个功能，那么可以跳过这个步骤。

步骤5：向Cip使能引脚（Vcc-CH_PD）添加一个上拉电阻

将另一个10K线绕电阻从Vcc连接到CH_PD引脚，该引脚作为芯片使能。

步骤6：向GPIO 0（Vcc至GPIO 0）添加上拉电阻

将另一个10K线绕电阻从Vcc连接到GPIO 0引脚，该引脚正常工作时要求为高电平。

步骤7：将上拉电阻连接到GPIO 2（Vcc - GPIO 2）

将一个10k的绕线电阻从Vcc连接到GPIO 2引脚，该引脚正常工作时需要。

步骤8：开始添加接线

现在开始增加一些连接线。您需要最好的电线，因为长度都很短，不能承受太多的电流。

我使用的是多股线缆，这些电缆比较薄且灵活。不要尝试使用厚实的电线，因为当将其全部装入非常小的房屋时会出现问题！

步骤9：开始增加电源线

在这里，我添加了+ ve和-ve电线到ESP8266（红色和黑色）上的Vcc和GND引脚。

步骤10：OLED线

现在添加2条线，将信号传送到OLED（橙色和绿色）。连接的2个引脚是GPIO12（绿色）和GPIO13（橙色）

步骤11：添加一根线到GPIO 0

添加一根线到GPIO 0（蓝色）。正如您将看到的，这是编程ESP8266芯片所必需的。当您想要芯片在编程模式下启动时，GPIO 0引脚需要拉到地（LOW），但在正常操作时保持高电平。

步骤12：添加Rx和Tx线

在这里，我们需要在ESP8266上的Rx（棕色）和Tx（灰色）引脚上添加2根电线。这些是使用FTDI编程器的Rx和Tx进行编程和调试所需要的。

注意：电线需要交叉Tx到Rx和Rx到Tx

步骤13：添加连接到SHT22温湿度传感器（GPIO 14）

添加一根线（紫色）将SHT22温湿度传感器连接到GPIO 14。

步骤14：准备OLED屏幕

在连接OLED液晶屏之前，请先修整焊接引脚的正面。这样可以确保在我们安装它们后不会与房屋进行通风。此外，您可以轻轻地将销钉倾斜，以便将安装放置在外壳中。

然后添加一个Vcc和GND线（红色和黑色）

步骤15：将OLED和ESP8266连接在一起

将橙色和绿色导线连接到OLED显示屏上的“Data”和“Clock”引脚。还可以将红色和黑色的电源线连接在一起。

引脚12连接到SDA

引脚13连接到SDC

SPI / I2C屏幕注意事项（6或7针）

如果您的屏幕不是专用的I2C，那么连接可能会被标记如下：

D0 ----------- SCL或CLK或SCK或Clock

D1 ----------- SDA或MOSI或Data

RES ---------- RST，RESET, Rest。将该引脚使用10k电阻上拉至Vcc- 同时建议将100nF电容连接到GND

DC ----------- A0数据/命令接地该引脚

CS -----------片选 - 将此引脚接地

VCC ---------- 3.3V

GND ---------- GND

步骤16：向振动传感器添加2根线

添加2根线（黄色）到振动传感器。另外还要添加一些热缩管到这个部分，因为要保证引脚是绝缘的。

步骤17：将振动传感器连接到GPIO 5

将振动传感器的两条线连接到GND和GPIO 5。不管传感器的哪个腿都连接到哪个引脚，所有的振动传感器都会在GPIO 5引脚短路，因此它没有极性。

电梯直达

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huaiqiao

发表于: 2017-4-14 09:23:27 | 显示全部楼层

沙发

感觉帖子没写完。。。。。。。

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风筝

发表于: 2017-4-14 14:57:33 | 显示全部楼层

板凳

步骤18：软件 - 请仔细阅读这些步骤！

虽然这个不是一个基于Arduino的电路板，我们可以使用Arduino IDE来编程该芯片。

不要将组件装配在箱子中，我认为最好测试它，以确保一切正常运行。在箱子外部排除设备故障要容易得多！

步骤19：软件 - A部分

如果您从未使用过ESP8266，那么您将需要设置Arduino IDE第一次与这种类型的芯片的通讯。如果您已经使用过ESP8266完成项目，请跳到下一步：

1）打开Arduino IDE - 我使用的是版本1.8.1

2）导航到File > Preferences

3）在“Additional Boards Manager URLs:”文本框中插入以下链接：

http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

4）单击“OK”关闭对话框。

5）转到Tools > Board > Board Manager，然后单击此选项

6）在文本框中键入“ESP8266”，搜索，并显示一个选项“ESP8266 by ESP8266 Community"

7）点击“more info”，然后点击出现的“安装”按钮。

8）安装过程完成后（可能需要一分钟或2分钟），可以按“关闭”按钮关闭对话框

9）回到Tools > Boards，您应该在列表底部列出一些“新”的开发板。选择“Generic ESP8266 Module”

步骤20：软件 - B部分

第二步添加必要的库

此外，您还需要添加一些标准的Arduino库。

如果您已经做过以前的项目，你可能已经安装有这些库了，但我会列出他们在这里以防万一。可以使用以下步骤上传这些库：

1）从Arduino IDE单击Sketch > Include Libraries > Manage Libraries...

在弹出的窗口中，使用搜索框来查找以下库（这将使用您的Internet连接获取文件）。一个接一个地进行安装；

2）键入“DHT”库 - 当我下载IDE时已经安装该库了，但是您可能需要添加它；

3）现在键入“Ticker”库。该库允许调用定时器功能，并且已经安装在我的IDE中。

4）现在键入“ESP8266WiFi”，顾名思义，这是针对ESP8266的WiFi功能，并且我的Arduino IDE版本中已经安装了该库。

5）现在输入“json streaming parser” - 由Danny Eichorn设计，需要安装该库 - 单击安装按钮等待完成。

步骤21：软件 - C部分

首先解压缩此步骤附带的文件（选中与屏幕芯片类型SH1106或SDD1306相匹配的文件）并打开.ino文件。有两个代码区域，您必须添加自己的个人数据。

1）您的家庭WIFI SSID和密码

在WeatherStationInstructable选项卡上找到这些代码行，并添加您自己的WIFI详细信息

// 无线上网
const char * WIFI_SSID =“你的SSID”;
const char * WIFI_PWD =“你的密码”;

复制代码

2）您的天气密钥和城市，您想要的天气数据来自：

https://www.wunderground.com/

添加在你自己的个人天气密钥：

// Wunderground设置
const boolean IS_METRIC = true; const String WUNDERGRROUND_API_KEY =“你的WU api键”;
String WUNDERGROUND_COUNTRY =“UK”; String WUNDERGROUND_CITY =“Leeds_Bradford”;

复制代码

注意 !!! - 如果城市中有一个空格，如Cape Town，使用下划线_替代：

const String city1 =“Leeds_Bradford”;
const String country1 =“UK”;
const String city2 =“Sydney”;
const String country2 =“AU”;

复制代码

现在保存更改并编译程序，以确保您没有错误。

WeatherStationInstructableSH1106.zip (46.38 KB, 下载次数: 227)

WeatherStationInstructableSSD1306.zip (46.33 KB, 下载次数: 267)

步骤22：软件 - D部分

现在加载程序到ESP8266：

对于此步骤，您将需要一个USB线和一个FTDI编程器（3.3v版本）和一些临时导线。

http://www.ebay.com.au/itm/like/142313799130?chn=ps

1）将FTDI的Tx和Rx连接至ESP8266芯片的Rx和Tx。（Tx到Rx和Rx到Tx）

2）将FTDI的接地线连接到ESP8266

3）将USB导线连接到计算机的USB端口，等待它被识别。然后在Arduino IDE中，进入Tools > Port：并选择FTDI的正确Com端口

4）下一部分有点棘手，因为您必须在将GPIO15接地来启动ESP8266，这样可以确保ESP8266以准备加载数据的模式下启动。

5）现在按Arduino IDE中的上传按钮，观察上传进度，大约需要1分钟。

上传后，ESP8266将自动重新启动，您应该有一个正常工作的装置！

步骤23：电源

如编程步骤所述，ESP8266芯片运行在3.3v。由于我想从USB为设备供电，我们需要将5VDC转换为3.3VDC。最简单的方法是使用3.3V固定稳压器。

我将稳压器连接到带有微型USB插座的PCB上，我设法将稳压器的3条腿放在PCB左侧的3个孔中。相对于稳压器，GND脚处于正确的孔中，但输入和输出电压脚需要做更多的工作。

1）将稳压器焊接到UBS电路板上，然后从USB 5V连接到稳压器上的输入电压脚（Vin）

2）切断PCB上的数据线。

3）我还在GND和输出之间加装了一个10uF钽电容，按照数据表中的推荐。

4）在稳压器的3.3v + ve输出端加上一根红线，这是稳压器的中间引脚，但稳压器背面的接头也是输出端，所以我把红线焊在那里，因为它更容易！

5）将黑线连接到调节器的GND -ve端子。

6）测试输出是否是3.3v！

步骤24：3D打印盒

以下是3D打印盒的2个文件（1.3寸液晶屏）

打印完成后，我在顶部钻了一个孔用于按钮，然后用湿布和干砂纸（300粒度）擦拭外面，然后使用Dulux“Duramax”快干喷漆对盒子进行喷涂。

https://www.bunnings.com.au/dulux-duramax-340g-gloss-antique-white-usa-spray-paint_p1400692

OLED FRAME BACK.STL (28.21 KB, 下载次数: 53)

oled_frame.STL (157.99 KB, 下载次数: 54)

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风筝

发表于: 2017-4-14 16:30:04 | 显示全部楼层

地板

步骤25：将屏幕装入外壳

首先确保您的液晶屏装入外壳。虽然屏幕尺寸可能相同，但您可能需要更换外壳内部以适应屏幕PCB的变化。一些PCB有椭圆形孔，而其他PCB有圆形孔。

一旦你确定屏幕整齐地装入了外壳，可以使用胶水将其固定位置。要做到这一点，您可以使用超级胶、热胶或者是我喜欢使用的5分钟两部分的环氧树脂胶。

两部分的环氧树脂胶 - 5分钟固化

步骤26：添加两根导线到按键开关

添加两根导线到按键开关，与振动传感器一样，导线可以是相同的颜色，因为连接是非极性的。

可选项 - 如果您不希望气象站进入睡眠状态（因此省略此复位按钮），则可以注释掉这部分代码：

// Shutdown and go to sleep function
timerSleep = millis();
if (timerSleep >= 10*60000 && ui.getUiState().frameState == FIXED){ // after 2 minutes go to sleep
drawSleep(&display);
// go to deepsleep for xx minutes or 0 = permanently
ESP.deepSleep(0, WAKE_RF_DEFAULT); // 0 delay = permanently to sleep
delay(1000); // delay to allow the ESP to go to sleep.
}

复制代码

步骤27：将开关装入外壳

FJMP1V2J0X4Z2C0.LARGE.jpg