气象站·传感器实战

01

课程导论与项目全景

系统架构 传感器选型 工具链

什么是嵌入式气象站？ →

02

温湿度传感器 SHT30

I2C 寄存器 驱动

工作原理 · 数据读取 →

03

气压传感器 BMP280

SPI/I2C 校准 补偿

气压 · 温度补偿 →

04

光照传感器 BH1750

I2C 测量模式 光照度

环境光检测 →

05

风速传感器

脉冲计数 外部中断 超声波

三杯式 / 超声波 →

06

风向传感器

ADC 电位器 相位差

模拟电压 / 超声波 →

07

雨量传感器 (翻斗式)

中断 去抖 雨量计算

翻斗计数 · 驱动 →

08

PM2.5 传感器 PMS5003

串口 数据帧 AQI

空气质量 · 驱动 →

09

土壤湿度传感器 (电容式)

ADC 校准 百分比

模拟量 · 湿度换算 →

10

传感器数据融合与滤波

卡尔曼 滑动平均 中值

融合策略 · 滤波 →

11

低功耗设计策略

休眠 定时唤醒 电池

省电 · 续航 →

12

通信模块 LoRa (SX1278)

LoRa 寄存器 收发

远距离 · 低功耗 →

13

通信模块 NB-IoT (BC26)

AT指令 数据上云 NB-IoT

蜂窝 · 低功耗 →

14

通信模块 Wi-Fi (ESP8266)

MQTT AT指令 ESP32

Wi-Fi · 数据上传 →

15

数据存储 SD卡 (SPI+FATFS)

SPI FATFS 日志

文件系统 · 记录 →

16

数据存储 EEPROM/Flash

I2C 磨损均衡 掉电保存

关键参数 · 持久化 →

17

实时时钟 DS3231

I2C 温度补偿 定时任务

高精度RTC →

18

显示模块 OLED SSD1306

I2C/SPI U8g2 菜单

图形库 · 实时显示 →

19

电源管理模块

太阳能 CN3065 MAX17048

充电 · 电量监测 →

20

传感器接口标准化与抽象层

抽象层 统一接口 插件化

驱动标准化 →

21

传感器故障检测与诊断

自检 有效性校验 报警

异常检测 · 诊断 →

22

多传感器同步采集与时间戳

时间同步 多任务 数据帧

同步 · 封装 →

23

Bootloader与远程升级

Flash分区 YModem 远程升级

固件更新 →

24

数据协议设计 JSON/二进制

JSON 二进制 压缩校验

协议 · 编解码 →

25

边缘计算与本地决策

阈值 趋势分析 联动控制

本地智能 →

26

系统可靠性设计

看门狗 电源监测 数据冗余

稳定 · 恢复 →

27

电磁兼容性 (EMC) 与防护

接口防护 PCB布局 屏蔽接地

抗干扰 · 设计 →

28

标定与校准方法

标定流程 多点校准 温漂补偿

精度 · 校准 →

29

系统集成与调试

硬件联调 软件调试 整机测试

集成 · 性能评估 →

30

项目总结与展望

复盘 性能优化 AI预测

未来扩展 · 边缘智能 →