基于RT-Thread与STM32F407的温湿度天气时钟设计案例

一、功能介绍

本次项目主要内容为温湿度天气时钟设计，显示日期时间，此外还可实时检测温湿度、获取当地天气、并显示在LCD屏幕上。

LCD上显示日期与时间，且实现时间的联网自动校准；
探测开发板所处空间的温度与湿度；
LCD显示当前地区天气情况，且实现天气数据的联网实时更新；
温湿度数据的上传与监控；

二、应用场景

温湿度天气时钟是一种集成了温度、湿度传感器和天气预报功能的时钟设备。它在多种应用场景中发挥作用，以下是一些典型的应用场景：

家居环境监测：温湿度天气时钟可以在家中放置，实时监测室内温度和湿度，帮助用户了解家居环境是否适宜，并根据天气预报提前做好应对措施。

办公室和工作场所：在办公室或其他工作场所放置温湿度天气时钟，有助于员工了解工作环境的舒适度，并可能影响员工的工作效率和健康。

温室和农业领域：在温室和农田中使用温湿度天气时钟，可以实时监测环境条件，帮助农民做出合理的灌溉和通风决策，提高作物产量。

室外运动和户外活动：运动员和户外活动爱好者可以携带温湿度天气时钟，及时了解天气预报，合理规划活动，避免恶劣天气对身体造成的不利影响。

旅行和旅游：旅行者可以携带温湿度天气时钟，根据天气预报安排旅行日程，提前做好准备，确保旅行的安全和舒适。

智能家居系统：温湿度天气时钟可以集成到智能家居系统中，作为环境监测的一部分，使智能家居系统更加智能化和人性化。

同时本温湿度天气时钟还有上传温湿度数据至云端的，功能有广泛的应用场景，特别是在物联网（IoT）和智能设备领域:

智能家居：在智能家居系统中，温湿度传感器可以安装在不同房间，实时监测室内环境的温度和湿度。这些数据可以上传到云端，并通过智能手机应用或网络平台供用户远程查看和控制。用户可以根据温湿度数据调整空调、加湿器等设备，实现智能环境控制，提高舒适度并节能。

业物联网：在农业领域，温湿度传感器安装在温室、大棚或农田中，实时监测环境温湿度。这些数据上传至云端后，农民可以通过移动设备远程监测和管理农作物的生长环境，自动化灌溉和通风系统，优化农业生产流程，提高产量和质量。

工业监测：在工业生产过程中，温湿度传感器可以监测生产环境的温湿度变化。将这些数据上传至云端后，生产管理人员可以实时了解生产环境状态，及时发现异常情况并进行调整，确保产品质量和生产效率。

物流和供应链管理：温湿度传感器可以安装在货物运输箱或仓储设施中，监测货物的温湿度条件。将这些数据上传至云端后，物流公司和供应链管理人员可以远程监控货物的运输和储存环境，确保货物的安全和质量。

健康和医疗：在医院、实验室和医疗设施中，温湿度传感器可以监测环境条件，例如手术室、药品储存室等。将这些数据上传至云端后，医护人员可以实时了解环境状态，确保医疗设备和药品的保存符合标准，确保患者的安全和健康。

气象和环境监测：温湿度传感器可以安装在气象站和环境监测站点，实时监测气象和环境条件。将这些数据上传至云端后，气象学家和环境保护机构可以进行天气预测、气候研究和环境污染监测。
总体而言，温湿度天气时钟在各种生活和工作场景中都能发挥作用，为用户提供温湿度信息和天气预报，帮助人们更好地适应和规划日常生活。温湿度检测并上传温湿度数据至云端的应用场景涵盖了许多不同的领域，这种数据上传到云端后，可以实现远程监测、远程控制和数据分析，为各行各业提供了更智能、更高效的解决方案。

三、整体框架

本设计使用了RT-Spark 星火一号 开发板，CPU为STM32F407，外部传感器使用ATH21采集环境温湿度，使用RW007连接室内WIFI获取时间与天气信息，然后通过ST7789V3驱动LCD屏显示我们所获取的信息，此外采集到的温湿度信息也会通过WIFI网络上传到ONENET平台。

四、硬件介绍

本作品采用RT-Spark 星火1号 芯片开发板STM32F407作为主控制器。STM32F407 芯片是一款功能强大且高度集成的微控制器，具有灵活的可编程性和丰富的外设支持。

五、软件实现

软件层面基于 RT-Thread，为了实现温湿度天气时钟项目的功能，使用了以下组件
AHT10: AHT10系列温湿度传感器的驱动。
Onenet: 针对 OneNET 平台连接做的的适配，可以让设备完成数据的发送、接收、设备的注册和控制等功能。
RW007-WiFi: RW007 模块的 SPI 驱动
Netutils：RT-Thread 网络小工具集

软件层面主要实现了以下功能:

1.传感器通信: 通过I2C3总线与温湿度传感器进行通信，获取实时的环境数据
2.数据处理: 将传感器数据进行处理，提取关键信息并进行上传显示。
3.LCD显示: 在ST7787显示屏上显示信息，包括传感器数据、时间和实时天气。.
4.NTP客户端: 通过NTP客户端，联网获取实时时间信息。
5.WiFi模组通信: 利用 RW007 WiFi 模组将传感数据和滑条信息上传到云端界面显示。

六、成果展示

此外，我们设计了LED矩阵，根据屏幕显示的时间点亮LED矩阵至时针所指位置。（下午五时，最外围LED灯珠从12点位置顺时针点亮6颗，即表示当前时间为 17：00）

温度数据上传

湿度数据上传