单片机农业气象站 · 从零搭建 | 课程目录

项目概述与硬件选型

了解农业气象站能干啥，选对单片机（STM32/ESP32）和传感器（温湿度、光照、风速）。

开发环境搭建

安装Keil/Arduino IDE，配置STM32CubeMX或ESP-IDF，点亮第一个LED。

GPIO基础与按键输入

学习GPIO模式配置，用按键控制LED开关，理解上拉/下拉电阻。

串口通信（UART）

掌握UART协议，用串口打印“Hello World”，实现电脑与单片机对话。

ADC采样与光敏传感器

了解ADC原理，读取光敏电阻值，通过串口发送光照强度。

I2C通信与温湿度传感器

学习I2C协议，读取DHT12/SHT30温湿度数据并显示。

SPI通信与风速传感器

掌握SPI协议，读取风速传感器数据，计算瞬时风速。

定时器与PWM输出

配置定时器中断，用PWM模拟风速报警器或控制LED亮度。

外部中断与雨量传感器

学习外部中断，实现雨量计脉冲计数，计算降雨量。

OLED显示屏驱动（I2C/SPI）

驱动0.96寸OLED，显示温湿度、光照、风速等实时数据。

EEPROM/Flash数据存储

保存校准参数和历史数据，掉电不丢失。

RTC实时时钟（DS3231/PCF8563）

配置RTC模块，获取准确时间，给数据打时间戳。

低功耗设计

进入睡眠模式，用定时唤醒或外部中断唤醒，延长电池寿命。

传感器数据融合与滤波

用滑动平均、中值滤波处理噪声数据，提高测量精度。

LCD触摸屏交互（进阶）

驱动TFT彩屏，设计触摸菜单，切换显示页面。

Wi-Fi模块（ESP8266/ESP32）

配置AT指令或SDK，连接路由器，实现数据上传。

MQTT协议与云平台

使用MQTT协议连接阿里云/OneNET，发布传感器数据。

HTTP/HTTPS数据上传

通过HTTP POST将数据上传到自己的服务器或云平台。

蓝牙通信（HC-05/BLE）

实现手机APP与气象站蓝牙连接，实时查看数据。

LoRa远距离通信

配置LoRa模块，实现1公里以上数据传输，适合大田场景。

4G/NB-IoT通信（Cat.1）

使用4G模块（如Air724UG）上云，适合无WiFi环境。

本地数据存储与SD卡

用SPI方式读写SD卡，存储历史数据为CSV文件。

上位机开发（Python/C#）

编写PC端软件，通过串口接收数据并绘制实时曲线。

手机APP开发（Android简易版）

用MIT App Inventor或Android Studio开发显示APP。

Web服务器搭建（ESP32）

在ESP32上运行简易Web服务器，手机浏览器查看数据。

太阳能供电系统设计

选择太阳能板、锂电池、充放电管理模块，实现自供电。

PCB设计与打样

用立创EDA设计原理图和PCB，打样焊接，制作成品板。

整机装配与防水处理

设计外壳，做防水防尘处理，部署到户外实测。

数据可视化与报表

用Excel/Tableau/阿里云IoT Studio制作仪表盘和日报。

项目总结与拓展

回顾整个项目，讨论如何增加土壤湿度、气压、CO2等传感器。