的第1步：硬件要求

1）任何Raspberry pi（我使用3b型）

2）LCM1602C LCD屏幕（可選，使可以使用其他LCD屏幕或觸摸屏，但最好不要使用Adafruit。）您還可以使用10 k歐姆的電位器來(lái)設(shè)置屏幕對(duì)比度。

3）Sensirion SDP810-125 PA（差壓/微熱流量傳感器）。 SDP810-500 PA也可以使用，但是提供的python代碼將需要修改。

4）Bosch BME 280溫度，濕度和大氣壓力傳感器（最好在Adafruit分支板上使用，其他可能也可以使用，但可能具有不同的i2c地址）。

5）具有VNC或SSH的iOs或android手機(jī)或平板電腦（如果不使用LCM1602C LCD或其他屏幕，則為可選）

6）樹(shù)莓派電池或移動(dòng)電源（可選，以使設(shè)備便攜式）

7）2個(gè)10 K歐姆電阻器

8）大面包板，一個(gè)小面包板和PI補(bǔ)鞋匠

9）一些跳線（35對(duì)公對(duì)公和10對(duì)公對(duì)母）。

10）盡管提供了所有代碼，但有些Python技能也會(huì)有所幫助。

11 ）2個(gè)內(nèi)徑為4mm的水族館（魚(yú)缸管）。您還將需要2個(gè)噴嘴，但可以3d打印它們。噴嘴上的孔的尺寸必須與SDP810的管道上的孔相同。我使用了來(lái)自廉價(jià)真空吸放泵的兩條吸管。皮托管也可以安裝在魚(yú)缸管上，但只能進(jìn)行一個(gè)方向的風(fēng)向測(cè)量和重新校準(zhǔn)。

12）3D打印機(jī)（可選，用于打印蓋子和噴嘴）

13）可能需要手持式風(fēng)速儀進(jìn)行校準(zhǔn)，

在繼續(xù)之前，我必須先說(shuō)說(shuō)硬件及其極高的質(zhì)量。我相信Raspberry pi是眾所周知的，不需要任何介紹。該項(xiàng)目中使用的兩個(gè)傳感器（Bosch BME280和Sensirion SDP810-125 PA）可能是同類(lèi)產(chǎn)品中價(jià)格最低的業(yè)余愛(ài)好中最好的。但是，它非常精確，并且為醫(yī)療環(huán)境中的精確度而生產(chǎn)。在https://www.bosch-sensortec.com/bst/products/all_products/bme280和https://www.sensirion.com/fileadmin/user_upload/customers/sensirion/Dokumente/0_Datasheets/Differential_Pressure/Sensirion_Differential_Pressure_Sensors_SDP中讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)表.pdf

步驟2：連接硬件

在使用GPIO引腳或連接/斷開(kāi)連接時(shí)請(qǐng)記住要關(guān)閉樹(shù)莓派

將Sensirion SDP 810連接到面包板上，如上圖和上圖所示。切記在Vdd和SDA以及Vdd和SCL之間使用兩個(gè)10 k歐姆上拉電阻。還要連接BME280（不需要上拉電阻）。由于兩個(gè)傳感器具有不同的i2c地址，因此可以將它們并行連接到同一i2c總線。我使用了顏色編碼Red = V，Green = SDA/SDI和Red = SCK/SCL

確保在系統(tǒng)上啟用了i2c（轉(zhuǎn)到“應(yīng)用程序菜單”，“首選項(xiàng)”，Raspberry PI配置，“接口”）

連接電路，打開(kāi)樹(shù)莓派。打開(kāi)一個(gè)終端窗口，然后運(yùn)行 sudo i2cdetect –y 1 。結(jié)果應(yīng)指示地址為0x25（SDP810）和x76或x77（BME280）上的2個(gè)設(shè)備。

連接LCM1602C。我按照adafruit的說(shuō)明進(jìn)行操作（https://learn.adafruit.com/drive-a-16x2-lcd-direct-with-a-raspberry-pi/overview），但是，adafruit修改了代碼中的引腳排列，因此請(qǐng)遵循以下說(shuō)明：

按照以下步驟將LCD連接到面包板上：

LCD的引腳1接地（黑線）

LCD的2號(hào)引腳變?yōu)? 5V（紅線）

3號(hào)引腳（Vo）連接到電位計(jì)的信號(hào)（橙色線）。如圖所示，將其余的電位器引腳連接到+ 5v和GND。如果不想讓屏幕對(duì)比度變化，請(qǐng)將LCD的引腳3連接到+ 5V

引腳4（RS）連接到Cobbler＃25（GPIO 25）（黃線）

針腳5（RW）接地（黑線）

針腳6（EN）連接到Cobbler＃24（GPIO 24）（綠線）

跳過(guò)LCD針＃7，＃8，＃9和＃10

針＃11（D4）連接到補(bǔ)鞋匠＃23（GPIO 23）（藍(lán)線）

針＃ 12（D5）連接到Cobbler＃17（GPIO 17）（紫線）

針＃13（D6）連接到Cobber＃21（GPIO 21）（灰線）

針腳14（D7）連接到Cobber＃22（GPIO 22）（白線）

針腳15（LED +）轉(zhuǎn)到+ 5V（紅線）

針腳＃ 16（LED-）接地（黑線）。

Adafruit i還提供以下警告：

在接線之前，請(qǐng)檢查您的LCD具有LED背光，而不是EL背光。 LED背光使用10-40mA的功率，EL背光使用200 + ma！ EL背光燈通常價(jià)格便宜但無(wú)法使用，請(qǐng)確保不要使用背光燈，否則Pi會(huì)過(guò)載。一些帶有LED背光的廉價(jià)LCD在LCD模塊的背光上沒(méi)有電阻，如果不確定，請(qǐng)?jiān)?5針和5V引腳之間連接一個(gè)1Kohm電阻，而不是直接連接。所有Adafruit液晶顯示器均具有帶內(nèi)置電阻器的LED背光燈，因此您不需要額外的電阻器。

您現(xiàn)在可以打開(kāi)樹(shù)莓派。屏幕將點(diǎn)亮。如果看起來(lái)不像提供的照片上的屏幕，請(qǐng)檢查您的連接。如果屏幕點(diǎn)亮，但您看不到障礙物，請(qǐng)轉(zhuǎn)動(dòng)鍋。如果添加了1 k ohm電阻，則可能必須將其刪除才能使塊可見(jiàn)。

步驟3：準(zhǔn)備RASPBERRY PI軟件

我的代碼已在最新的Raspbian Stretch上進(jìn)行了測(cè)試。

確保您的系統(tǒng)是最新的

打開(kāi)終端并運(yùn)行：

$ sudo apt -get update

$ sudo apt-get upgrade

還請(qǐng)確保已安裝以下軟件包。它們可能已經(jīng)安裝。

$ sudo apt-get install python-dev

$ sudo apt-get install python-setuptools

$ sudo easy_install -U分發(fā)

$ sudo apt-get install python-pip

$ sudo pip install rpi.gpio

$ sudo pip install rpi.gpio

現(xiàn)在您需要安裝適用于BME280和LCM1602C的adafruit模塊。它們可以在Github上獲得

首先安裝git來(lái)啟用github上目錄的克隆。運(yùn)行

$ sudo apt-get install git

移動(dòng)到要安裝模塊的目錄。我建議您使用puthon目錄。運(yùn)行：

$ cd mkdir/home/pi/python

$ cd/home/pi/python

使用以下命令克隆Adafruit_Python_CharLCD目錄：

$ git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_CharLCD.git

移至Adafruit_Python_CharLCD目錄

$ cd Adafruit_Python_CharLCD

運(yùn)行以下命令注冊(cè)模塊：

$ sudo python setup.py安裝

LCM1602 python模塊現(xiàn)在可用于所有python應(yīng)用程序，方法是：

將Adafruit_CharLCD作為L(zhǎng)CD導(dǎo)入LCD 在您的python編輯器中

您可以通過(guò)運(yùn)行附件LCD_Hello_world.py來(lái)測(cè)試LCD。如果您不根據(jù)物理插腳（在附件LCD_Hello_world.py和我提供的所有腳本中更正），不修改python中的插腳，則github上的示例（在示例目錄中可用）將無(wú)法工作。如果屏幕上沒(méi)有顯示“ hello world”，請(qǐng)檢查引腳排列，連接并轉(zhuǎn)動(dòng)電位計(jì)。如果這不起作用，則添加了1 k ohs電阻器。

您還需要安裝BME280模塊。使用以下shell命令移動(dòng)到python目錄。

$ cd/home/pi/python

運(yùn)行以下命令：

$ git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_BME280.git

$ cd Adafruit_Python_BME280

$ sudo python setup.py install

現(xiàn)在，通過(guò)導(dǎo)入Adafruit_BME280模塊，adafruit BME280模塊將可用于所有python腳本。

在運(yùn)行第一個(gè)腳本之前，請(qǐng)通過(guò)運(yùn)行

$ sudo i2cdetect –y 1

，確保BME280在i2c地址77上（其他BME280板可能在76上）。 BME280正在使用i2c地址76，將文件Adafruit_BME280.py第30行修改為BME280_I2CADDR = 0x76

可以使用附加的Reading_BME280.py示例來(lái)測(cè)試BME280。

Sensirion SDP810 micro熱流量傳感器不需要任何特殊模塊，并且可以通過(guò)smbus協(xié)議（i2c總線協(xié)議的子集）進(jìn)行通信。我在網(wǎng)上很難找到SDP810的python示例，不得不用辛苦的方式和使用它的數(shù)據(jù)表弄清楚它的工作方式。結(jié)果可在Github上找到，網(wǎng)址為https://github.com/JJSlabbert/Sensirion_SDP810_125PA。

第4步：運(yùn)行氣象臺(tái)軟件

當(dāng)前，我有兩個(gè)可用的python腳本：

weather_log_and_display.py 將讀取所有傳感器，將讀數(shù)打印到樹(shù)莓派屏幕上（如果已連接），將數(shù)據(jù)記錄在data.txt中并打印液晶顯示屏上的讀數(shù)。

anemometer.py 可以非?？焖俚刈x取風(fēng)速數(shù)據(jù)。您可以在Python腳本中增加/減少讀取間隔。根據(jù)SDP810的數(shù)據(jù)表，每0.5 ms可獲得一個(gè)新的讀數(shù)。這是用于python和LCD屏幕的快速方法。該腳本還顯示了最小和最大讀數(shù)，是檢測(cè)陣風(fēng)的理想選擇。

您還可以使用智能手機(jī)/平板電腦通過(guò)VNC監(jiān)視氣象站。有關(guān)更多信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)https://www.raspberrypi.org/magpi/vnc-raspberry-pi/。檢查應(yīng)用商店中的vnc查看器。

如果您需要在啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)運(yùn)行腳本，請(qǐng)?zhí)砑?/p>

@python/home/pi/python/Portable_Weather_Station/weather_log_and_display.py

對(duì)于/home/pi/.config/lxsession/LXDE-pi

關(guān)于海拔高度計(jì)算的注意事項(xiàng)：

海拔高度是計(jì)算得出的作為局部大氣壓，溫度和可見(jiàn)水壓的函數(shù)?？匆?jiàn)水平的實(shí)際壓力在1013，25 hPa附近頻繁波動(dòng)。我在Python腳本中使用了1013，25 hPa。因此，由Python腳本計(jì)算出的海拔高度只是估計(jì)值。