示意圖

氣象站如何工作？

電路本身并不新穎或獨特;它是一個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線性穩壓器，可為微控制器產生穩定的5V電壓。穩壓器還有兩個保護二極管; D4用于輸入極性保護，D5用于防止微控制器側的電壓尖峰損壞穩壓器。

FTDI端口有兩個100歐姆電阻串聯數據線，以保護FTDI和微控制器免受任何一側的電壓尖峰影響。 DHT11數據線具有5.6K上拉電阻，它是一個開漏電路，微控制器或DHT11可以將線路拉至地。

風速計輸入來自一個小型DIY風速計，由直流電機和幾個小杯子制成。當電機旋轉時，電機兩端產生一個小電壓，這是通過模擬輸入將電壓發送到微控制器。隨著風速增加，風速計旋轉得更快，從而產生更大的電壓。因此，從風速計讀取的電壓直接對應于風速。這個輸入通過使用D3來保護，D3是一個齊納二極管，這有兩個目的;它可以消除可能形成的負電壓并截斷輸入，以防止模擬電壓損壞微控制器引腳。

DHT11只能下降到0度，因此PCB上還包含一個熱敏電阻。該熱敏電阻與電阻器（必須仔細選擇）并聯，以使空氣溫度直接對應于電壓。該電壓通過另一個模擬引腳讀入，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，在設計功能中并不重要。其余的魔法發生在微控制器的代碼中，可以在這個項目中找到。雖然對代碼的解釋會很繁瑣，但會給出快速描述。代碼處于無限循環中，從各種設備獲取讀數。在每個循環（包括長延遲）時，微控制器將通過UART將記錄的值流式傳輸到您選擇的串行設備。因此，為了最大限度地利用這個項目，可以制作一個可視化的基礎項目，它從串口獲取讀數，然后將它們記錄到文件中或在幾個圖形上顯示它們。從那里，收集的數據可以與當前天氣相匹配，不久之后您的氣象站數據就可以用來嘗試預測天氣。

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

電路已經建成，需要制作風速計。這是使用小型馬達，幾個塑料杯和其他通用材料（如木頭和竹子串）完成的。這個想法是當風吹動時電動機旋轉，因此在其端子處產生電壓。但在連接風速計之前，在有風的條件下找出哪個電機端子是正的，否則將產生負電壓，這將被微控制器識別。在內置風速計的情況下，將其連接到長桿并使其豎直并將風速計連接到電路。

有關構建風速計的更多說明，請參閱本教程：使用DIY風速計測量風速。

第三階段是可選的;使用您的首選語言對氣象站進行編碼。雖然存在許多語言和環境，但我個人建議使用visual basic（特別是在使用串行端口時）。在不到10分鐘的時間內，您可以使用Windows GUI程序通過FTDI串行端口連接記錄數據并將其顯示在圖表上。您對數據的處理取決于您，但有一個想法是收集數據并匹配當前天氣。從那里，您可以預測天氣并擁有自己的氣象站！