利用Arduino Nano 33 IoT构建的微型互联网气象站

该项目是一个易于构建的简单气象站，可通过WiFi和Blynk连接到您的智能手机。

背景

实际上，有很多应用程序可以让您将智能手机连接到物联网，在此期间我尝试了很多，不过带来的结果通常都让我很失望。但Blynk不是这样！它非常灵活，拥有漂亮的用户界面，适用于各种物联网平台，并且可以在Android和iPhone上运行。爱好者也可以免费使用！所以这是一个相对简单的物联网项目，让我可以使用Blynk进行探索。

硬件

这个项目的硬件相当简单。我们使用ArduinoNano33IoT、一个将温度、湿度和气压全部集成在一个单元中的BME280传感器板，以及一个1英寸的OLED显示屏。这三个部件都在3.3V电压下运行良好。

显示方面是可选的-目标是让气象站显示在您的手机上。但是，在处理Blynk和您的智能手机之前，我们首先得让OLED显示屏上启动和运行所有内容。

下面的示意图显示了硬件是如何互连的。传感器和显示接口均采用I2C。理论上，一个I2C可以支持多个设备，但是传感器和显示器的库有一些冲突，所以我最终得到了两个不同的I2C端口。传感器在模拟引脚4和5处使用正常的默认I2C端口。显示器使用在数字引脚4和5处设置的辅助I2C端口。（是的，它们是相反的-SDA是数字引脚5））

硬件封装在一个前面清晰的小塑料外壳中，以便我们可以查看内容，同时。它需要相对防风雨，传感器通过底部的1/2“孔暴露在外部天气中，使传感器的连接使其正好位于该孔内。我将所有东西都安装在外壳内胶水，但如果你打算在夏天炎热的时候把它放在外面，你可能还想用环氧树脂代替。

该项目通过USB电缆供电。它通过开箱即用的单根电缆进行编程或供电。该电缆可以在编程时连接到您的计算机，或者在用作气象站时连接到插入式USB电源。

软件

在Arduino上运行的软件不仅仅是传感器、显示器和Blynk库示例的混搭。涉及的库还有传感器的Adafruit_BME280_Library、显示器的ss_oled库和Blynk的Blynk库。这三个都可以直接从Arduino的库管理器下载。

Blynk有很多关于如何配置硬件以与其交互的示例：https：//examples.blynk.cc/但它没有将Nano33IoT列为其支持的Arduino之一。但Blynk确实支持WiFiNINA，它被Nano33IoT和其他几个Arduino处理器使用。所以添加这两个包含解决了这个问题：#include《WiFiNINA.h》和#include《BlynkSimpleWiFiNINA.h

您将在我的代码中看到的另一项添加是：#include《avr/dtostrf.h》这是将传感器输出的数字转换为适合在OLED显示屏上显示的字符串所必需的。起初，我向Blynk发送了与我发送到OLED相同的字符串。这可以很好地显示数字，但是当我添加图表时完全失败了。为了让图表发挥作用，Blynk显然需要实际的数字。

注意-大气压力通常报告为校正到海平面。在较高海拔处，大气压力明显下降，因此要将传感器的值校正为海平面上的等效读数，您必须在每1000英尺海拔的测量值中添加一个大约1英寸汞柱的值。在我自己的附加代码中，你会看到我添加了1.3来补偿我自己海拔1300英尺的高度。您将需要更改此值以匹配您自己的高度。每1000英尺1英寸汞柱只是一个粗略的估计。如果你想要一个精确的修正，网上有表格可以为你提供精确的海拔修正。

此时，您可以设置硬件，并使用我的附加软件在OLED显示屏上显示天气数据。只需在Setup中注释掉Blynk.begin（）行，即可让气象站自行运行。（如果您不注释掉Blink.begin（），没有与Blynk的有效连接，则草图将停止或挂起。）在

Blynk

Blynk很容易安装在你的iPhone或Android上，并附带详细的文档：http：//docs.blynk.cc/但是那里有太多的信息和太多的选项，一开始我发现文档有点混乱，所以我会在这里提供我自己的如何开始使用Blynk的版本。

我在iPhone上使用了Blynk，但我认为与Android的使用情况非常相似，您可以按照我的说明使用其中任意一个。

在拥有应用程序后，您需要创建一个帐户。从那里，在应用程序中，您创建一个新项目。您的项目提供了一个身份验证代码，用于将您的硬件与您的项目链接。你需要做的第一项工作是通过WiFi将您的硬件连接到您的Blynk项目。您可以使用示例.blynk.cc上名为BlynkBlink的Blynk默认草图/程序来完成此操作并进行测试，它允许您打开和关闭Nano33IoT上的板载LED。

但我的建议是，在尝试让气象站与Blynk合作之前，先尝试一下并让它工作。

我们已经讨论了一些关于配置我们的软件以使我们的Nano33IoT与Blynk一起工作的内容。如果您打开examples.blynk.cc，它默认为ESP8266板。找到#include《ESP8266WiFi.h》和#include《BlynkSimpleEsp8266.h》并将它们替换为#include《WiFiNINA.h》和#include《BlynkSimpleWiFiNINA.h用于我们的Nano33IoT板。

除了为Nano33IoT添加WiFiNINA支持外，正如我们已经讨论过的，您需要添加WiFi凭据和Blynk项目的身份验证代码。

首先，检查连接。正确配置并运行BlynkBlink草图后，打开Arduino的串行监视器，您应该能够看到与Blynk云服务器的连接。此时，我们可以搁置硬件，在手机上使用Blynk应用程序。

我发现Blynk应用程序的界面有些混乱：

左上角的图标允许您在项目之间进行选择，也可以注销您的帐户；

右上角允许您进入和退出编辑项目模式。中间那个做什么取决于你在哪里。

要控制我们的板载LED，我们需要在应用程序中进入编辑模式。然后您将看到一个空白屏幕。如果您向左滑动，它将移到一边以显示小部件工具箱。通过单击选择一个按钮，它现在将出现在主屏幕上。在此处单击它，它将打开以进行配置。将其从推送模式移至切换模式。使用引脚选择来选择板载LED-Nano33IoT上的数字引脚13。现在点击确定，然后点击右上角的图标退出编辑模式。您的按钮现在应该控制LED。

带有Blynk的气象站

我们现在准备将我们的气象站链接到我们的Blynk项目。打开我附加的软件，在设置中取消注释Blynk.begin（）行，添加您的项目身份验证代码和WiFi凭据，然后上传到Arduino。

在手机上打开Blynk。如果您按照本篇进行操作，您的按钮仍然存在，并且应该仍然能够打开和关闭板载LED。进入编辑模式，单击按钮进行配置，然后使用最底部的Delete将其删除。现在转到工具箱并选择一个标签值。它在显示下方的列表中。返回显示页面，单击标签值显示进行配置。单击pin，然后选择VirtualpinV3。我们将在下一段中解释虚拟引脚。现在对于标签，它说“例如温度”类型“温度/pin.#/deg.F”。.#告诉应用程序显示小数点后一位。选择大文本大小，并将刷新间隔保留为推送，文本颜色保留为绿色。

现在单击确定。您的标签值现在几乎可以显示温度了，但它的显示界面太窄了，我们需要慢慢选择它-足够慢以至于它不会重新进入配置模式。标签的轮廓将亮起。现在可以拉伸它以显示整行。它也可以四处移动，尽管我们不会在这里这样做。将其拉伸到屏幕上大约3/4的位置。然后退出编辑模式，您应该会看到手机上显示的温度。

在我们完成配置Blynk之前，有必要解释一下我们刚刚在设置温度显示时看到的一些事情。

Blynk使用了一个有点独特的功能，称为虚拟引脚。显示值小部件可以设置为读取我们处理器上的模拟引脚，或设置为读取数字引脚是高电平还是低电平。但更多时候，我们想要显示变量的内容。我们通过为该变量分配一个虚拟引脚号来做到这一点，从那时起，Blynk应用程序将通过它的虚拟引脚号引用该变量。因此，在我的软件中，您将看到我将华氏温度分配给虚拟引脚V3的位置。

另一个值得一提的Blynk想法是我们在Push模式下留下的RefreshInterval。这意味着Arduino草图正在持续输出数据，在我们的例子中，每分钟更新一次温度、湿度和气压。但Blynk也支持Pull方法，其中Blynk应用程序设置间隔并询问硬件以获取新数据。

所以现在让我们完成在Blynk上显示我们的气象站。您将需要另外两个标签值显示，一个用于湿度百分比（虚拟引脚V4），另一个用于“英寸汞柱”或英寸汞柱（虚拟引脚V5）的压力。对于湿度，我显示小数点后一位；对于压力，我显示了小数点后两位。

如果您现在有显示温度、湿度和气压的三个标签值显示，您可以添加所有三个的图表。这是通过添加SuperChart小部件来完成的。首先，将其向下拉伸，使其充满屏幕的其余部分。然后点击它进行配置。我打开了显示x轴值，并选择了实时分辨率、1小时、6小时、1天、1周、1个月。和3个月。我们需要三个数据流——一个用于我们的3个变量中的每一个。要配置每个数据流，请单击其右侧的图标。我们需要再次为每个选择虚拟引脚。对于y轴缩放，选择高度。然后对于温度，将高度设置为67-100。对于湿度，将高度设置为34-66。对于压力，将高度设置为0-33。设置颜色以匹配标记值。打开显示Y轴。就是这样。退出编辑模式，你的手机显示应该和我的一样。图表需要一点时间才能开始。要获得快速结果，请查看实时或1小时分辨率。

您可能想了解的Blynk的另一项功能是与其他智能手机共享您完成的Blynk项目，以便不止一部手机可以查看气象站。要启动共享，请将您的项目置于编辑模式，然后单击项目设置的顶部中间图标。打开共享，然后生成一个链接。它会给你一个二维码，你可以通过电子邮件发送或以其他方式分享。新用户需要Blynk应用程序，但不需要Blynk上的帐户。未注册用户的应用程序有一个链接，用于加载另一个人的Blynk项目的二维码。

这是对Blynk的一个非常有限的介绍，但应该会带给你一个很好的使用起点。