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[项目]【Arduino 动手做】使用 Nano 的综合环境监测系统

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2025-7-29 20:52:55 [显示全部楼层]
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[项目] 【Arduino 动手做】使用 Nano 的综合环境监测系统

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使用 Nano 的环境监测系统，具有 GPS、BME680、VEML6070、MiCS-5524、BH1750、128x64 OLED 和 NeoPixels。

我创建这个设备是为了个人的。它最终将与带有 3.5 英寸 LCD 的 Raspberry Pi 配对，以显示雷达。最终产品将使我无论身在何处都能看到当前的天气状况，包括使用当前 GPS 数据的实时雷达。
它目前使用：
• Arduino 纳米 （Rev3.0）
• Adafruit BME680（温度、湿度、气压和 AQI）
• Adafruit MiCS-5524 气体传感器（一氧化碳水平）
• Adafruit VEML6070（紫外线指数）
• BH1750（光强度）
• NEO 6M GPS（定位服务）
• OLED 单色 2.4 英寸 128x64 I2C（数值显示）
• Adafruit NeoPixel Stick（一目了然的显示屏）
它将显示温度、湿度、气压、空气质量指数（以 inHg 和 mb 为单位）空气质量指数、紫外线指数和光度;以及当前纬度/经度、高度、速度、航向和时间（UTC）。
Nano、BME680 和 CO 传感器目前安装在安装在塑料工艺容器中的 Adafruit Perma-Proto 四分之一尺寸板上。紫外线和勒克斯传感器安装在一块原型板上，并放置在设备内部的顶部。

我在代码中遇到了一个我还没有弄清楚的错误......似乎每当 BME680 代码运行时，高度、FIX、ACQUIRED 和 TRACKED 卫星的 GPS 值都会丢失。我还在努力弄清楚。
NeoPixels 以颜色编码格式显示当前值，通常遵循 NWS 格式。
• 0=温度水平（主观颜色）
• 1=压力读数（主观颜色）
• 2=湿度水平（主观颜色）
• 3= GPS 修复（绿色固定/红色无修复）
• 4=光强度（主观颜色）
• 5= 紫外线指数（遵循 NWS 指南）
• 6= 以 PPM 为单位的 CO 水平（主观颜色）
• 7=空气质素指数（遵循新创建指引）
我尝试将 NeoPixels 放在白标后面，图 1.1，但它太亮了。我最终在 NeoPixels 上放置了一条黑色电工胶带以扩散亮度，因此它们的外观，如图。

BME680 和 CO 传感器都安装在内部和接头上，而 UV 和 Lux 传感器安装在设备顶部的预备板上，并切出一块用于曝光，GPS 天线就坐在那里。
我的最后一步是在内部安装一个 5 毫米风扇，以使空气穿过内部传感器。

仅供参考，您可以使用 .96 英寸 128x64 IIC OLED 构建此项目，它将放置到位，无需任何代码修改。

【Arduino 动手做】使用 Nano 的综合环境监测系统图1

【Arduino 动手做】使用 Nano 的综合环境监测系统图2

【Arduino 动手做】使用 Nano 的综合环境监测系统图3

【Arduino 动手做】使用 Nano 的综合环境监测系统图5

【Arduino 动手做】使用 Nano 的综合环境监测系统图6

【Arduino 动手做】使用 Nano 的综合环境监测系统图4

【Arduino 动手做】使用 Nano 的综合环境监测系统图7

【Arduino 动手做】使用 Nano 的综合环境监测系统图8

【Arduino 动手做】使用 Nano 的综合环境监测系统图9

【Arduino 动手做】使用 Nano 的综合环境监测系统图10

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驴友花雕  中级技神
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发表于 昨天 20:54

【Arduino 动手做】使用 Nano 的综合环境监测系统

项目代码

  1. #include <NMEAGPS.h>

  2. #include <GPSport.h>

  3. #include <U8x8lib.h>

  4. #include <Adafruit_NeoPixel.h>

  5. #include <Adafruit_Sensor.h>

  6. #include "Adafruit_BME680.h"

  7. #include "Adafruit_VEML6070.h"

  8. #include <BH1750.h>

  9. 

  10. #define PIN 12

  11. #define NUMPIXELS 8

  12. int delayval = 50;

  13. 

  14. static NMEAGPS  gps;

  15. static gps_fix  fix;

  16. 

  17. Adafruit_BME680 bme;

  18. BH1750 lightMeter;

  19. Adafruit_VEML6070 uv = Adafruit_VEML6070();

  20. U8X8_SSD1306_128X64_NONAME_HW_I2C u8x8(/* reset=*/ U8X8_PIN_NONE);

  21. Adafruit_NeoPixel pixels = Adafruit_NeoPixel(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

  22. 

  23. 

  24. void setup() {

  25.   pixels.begin();

  26.   gpsPort.begin(9600);

  27.   bme.begin();

  28.   lightMeter.begin();

  29.   uv.begin(VEML6070_1_T);

  30.   //Serial.begin(9600);

  31.   

  32.   u8x8.begin();

  33.   u8x8.setFont(u8x8_font_chroma48medium8_r);

  34. 

  35.   u8x8.clearDisplay();

  36.   delay(10);

  37.   u8x8.drawString(4,3,"LocAware");

  38.   u8x8.drawString(3,4,"by PyreMage");

  39.   u8x8.drawString(6,5,"v4.0");

  40.   delay(1500);

  41.   u8x8.clearDisplay();

  42.   u8x8.drawString(0,0," Acquiring Fix");

  43. 

  44.   u8x8.inverse();

  45.   

  46.   u8x8.drawString(0, 1, "T");//Temp

  47.   u8x8.drawString(8, 1, "P");//Pressure

  48.   

  49.   u8x8.drawString(0, 2, "H");//Humidity

  50.   u8x8.drawString(8, 2, "P");//Pressure

  51. 

  52.   u8x8.drawString(0, 3, "L");//Lux

  53.   u8x8.drawString(8, 3, "UVI");//UV index

  54. 

  55.   u8x8.drawString(0, 4, "CO");//CO Gas

  56.   u8x8.drawString(8, 4, "AQI");//AQI 

  57. 

  58.   u8x8.drawString(0, 5, "Sp");//Speed

  59.   u8x8.drawString(11, 5, "Hd");//Heading

  60.   

  61.   u8x8.drawString(0, 6, "A");//Altitude

  62.   

  63.   u8x8.drawString(0, 7, "F");//Fix

  64.   u8x8.drawString(3, 7, "T");//Tracking

  65.   u8x8.drawString(6, 7, "A");//Acquired

  66.   u8x8.drawString(10, 7, "U");//UTC Time

  67.   

  68.   u8x8.noInverse();

  69. 

  70.   /* 

  71.   Neopixels definition

  72.   0=Temp

  73.   1=Pressure

  74.   2=Humidity

  75.   4=Lux

  76.   3=GPS Fix

  77.   5=UVI

  78.   6=CO

  79.   7=AQI  

  80.   */

  81. 

  82.   bme.setTemperatureOversampling(BME680_OS_8X);

  83.   bme.setHumidityOversampling(BME680_OS_2X);

  84.   bme.setPressureOversampling(BME680_OS_4X);

  85.   bme.setIIRFilterSize(BME680_FILTER_SIZE_3);

  86.   bme.setGasHeater(320, 150); // 320*C for 150 ms

  87. 

  88. 

  89.     for(int i=0;i<NUMPIXELS;i++){

  90.     pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0,255,0));

  91.     pixels.show();

  92.     delay(delayval);}

  93.     for(int i=0;i<NUMPIXELS;i++){

  94.     pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0,0,0));

  95.     pixels.show();

  96.     delay(delayval);}

  97. }

  98. 

  99.   

  100. void loop() {

  101.     uint16_t lux = lightMeter.readLightLevel();

  102.     

  103.     char tmpchar[4]; 

  104.     int bmetmp=(bme.readTemperature() * 9/5 + 32-10);

  105.     dtostrf((bme.readTemperature() * 9/5 + 32-10), 3, 2, tmpchar);

  106.     if (bmetmp>100){pixels.setPixelColor(1, pixels.Color(255,0,0));//red

  107.     pixels.show();}else

  108.     if (bmetmp>90  && bmetmp<99){pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(255,125,0));//orange

  109.     pixels.show();}else

  110.     if (bmetmp>80  && bmetmp<89){pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(255,255,0));//yellow

  111.     pixels.show();}else

  112.     if (bmetmp>70  && bmetmp<79){pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(0,255,125));//turquiose

  113.     pixels.show();}else

  114.     if (bmetmp>60  && bmetmp<69){pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(0,255,0));//green

  115.     pixels.show();}else

  116.     if (bmetmp<59){pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(0,0,255));//blue

  117.     pixels.show();}else

  118.     if (bmetmp<1){pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(0,0,0));pixels.show();}//off

  119.     u8x8.drawString(1, 1, tmpchar);

  120.     u8x8.drawString(6, 1, "F");

  121.     delay(10);

  122. 

  123.     char prschar[4]; 

  124.     dtostrf((bme.readPressure()/3365.3*1+.15), 3, 2, prschar);

  125.     u8x8.drawString(9, 1, prschar);

  126.     u8x8.drawString(14, 1, "Hg");

  127. 

  128.     char prs2char[4]; 

  129.     dtostrf(bme.readPressure()*.01+12, 4, 2, prs2char);

  130.     int bmeprs=(bme.readPressure()*.01+12);

  131.     dtostrf((bme.readTemperature() * 9/5 + 32-10), 3, 2, tmpchar);

  132.     if (bmeprs>1020){pixels.setPixelColor(1, pixels.Color(255,125,0));//orange

  133.     pixels.show();}else

  134.     if (bmeprs>1010  && bmeprs<1019){pixels.setPixelColor(1, pixels.Color(0,255,0));//green

  135.     pixels.show();}else

  136.     if (bmeprs>1000  && bmeprs<1009){pixels.setPixelColor(1, pixels.Color(0,255,125));//turquiose

  137.     pixels.show();}else

  138.     if (bmeprs>990  && bmeprs<9999){pixels.setPixelColor(1, pixels.Color(255,125,0));//orange

  139.     pixels.show();}else

  140.     if (bmeprs>970  && bmeprs<989){pixels.setPixelColor(1, pixels.Color(255,255,0));//yellow

  141.     pixels.show();}else

  142.     if (bmeprs<969){pixels.setPixelColor(1, pixels.Color(255,0,0));//red

  143.     pixels.show();}else

  144.     if (bmeprs<1){pixels.setPixelColor(1, pixels.Color(0,0,0));pixels.show();}//off

  145.     u8x8.drawString(9, 2, prs2char);

  146.     //u8x8.drawString(14, 1, "mB");

  147. 

  148.     char humchar[4]; 

  149.     int bmehum=(bme.readHumidity()+14.5);

  150.     dtostrf(bme.readHumidity()+14.5, 3, 2, humchar);

  151.     if (bmehum>100){pixels.setPixelColor(2, pixels.Color(255,0,0));//red

  152.     pixels.show();}else

  153.     if (bmehum>90  && bmehum<99){pixels.setPixelColor(2, pixels.Color(255,125,0));//orange

  154.     pixels.show();}else

  155.     if (bmehum>80  && bmehum<89){pixels.setPixelColor(2, pixels.Color(255,255,0));//yellow

  156.     pixels.show();}else

  157.     if (bmehum>70  && bmehum<79){pixels.setPixelColor(2, pixels.Color(0,0,255));//blue

  158.     pixels.show();}else

  159.     if (bmehum>60  && bmehum<69){pixels.setPixelColor(2, pixels.Color(0,255,125));//turquiose

  160.     pixels.show();}else

  161.     if (bmehum<59){pixels.setPixelColor(2, pixels.Color(0,255,0));//green

  162.     pixels.show();}else

  163.     if (bmehum<1){pixels.setPixelColor(2, pixels.Color(0,0,0));pixels.show();}//off

  164.     u8x8.drawString(1, 2, humchar);

  165.     u8x8.drawString(6, 2, "%");

  166. 

  167.     char luxchar[5];

  168.     dtostrf(lux, 5, 0, luxchar);

  169.     //Serial.println(luxchar);

  170.     if (lux>34001){pixels.setPixelColor(4, pixels.Color(255,0,0));//red

  171.     pixels.show();}else

  172.     if (lux>20001  && lux<34000){pixels.setPixelColor(4, pixels.Color(255,125,0));//orange

  173.     pixels.show();}else

  174.     if (lux>10001  && lux<20000){pixels.setPixelColor(4, pixels.Color(255,255,0));//yellow

  175.     pixels.show();}else

  176.     if (lux>5001  && lux<10000){pixels.setPixelColor(4, pixels.Color(0,0,255));//blue

  177.     pixels.show();}else

  178.     if (lux>2000  && lux<5000){pixels.setPixelColor(4, pixels.Color(0,255,125));//turquiose

  179.     pixels.show();}else

  180.     if (lux<2000){pixels.setPixelColor(4, pixels.Color(0,255,0));//green

  181.     pixels.show();}else

  182.     if (lux<1){pixels.setPixelColor(4, pixels.Color(0,0,0));pixels.show();}//off

  183.     u8x8.drawString(1, 3, "     ");

  184.     u8x8.drawString(1, 3, luxchar);

  185. 

  186.     char uvchar[4];

  187.     uv.readUV();

  188.     if (uv.readUV()>2055) {u8x8.drawString(11, 3, "      ");u8x8.drawString(11, 3, "Extre");

  189.     pixels.setPixelColor(5, pixels.Color(255,0,0));//red

  190.     pixels.show();}else

  191.     if (uv.readUV()>1494  && uv.readUV()<2054) {u8x8.drawString(11, 3, "     ");u8x8.drawString(11, 3, "VHigh");

  192.     pixels.setPixelColor(5, pixels.Color(255,125,0));//orange

  193.     pixels.show();}else

  194.     if (uv.readUV()>1121  && uv.readUV()<1493) {u8x8.drawString(11, 3, "     ");u8x8.drawString(11, 3, "High");

  195.     pixels.setPixelColor(5, pixels.Color(255,255,0));//yellow

  196.     pixels.show();}else

  197.     if (uv.readUV()>561  && uv.readUV()<1120) {u8x8.drawString(11, 3, "     ");u8x8.drawString(11, 3, "Moder");

  198.     pixels.setPixelColor(5, pixels.Color(0,0,255));//blue

  199.     pixels.show();}else

  200.     if (uv.readUV()<560) {u8x8.drawString(11, 3, "     ");u8x8.drawString(11, 3, "Low");

  201.     pixels.setPixelColor(5, pixels.Color(0,255,0));//green

  202.     pixels.show();}else

  203.     if (uv.readUV()<1){pixels.setPixelColor(5, pixels.Color(0,0,0));pixels.show();}//off

  204. 

  205.     char vocchar[5];

  206.     dtostrf(bme.gas_resistance, 5, 0, vocchar);

  207.     

  208.     if (bme.gas_resistance>140901) {u8x8.drawString(11, 4, "     ");u8x8.drawString(11, 4, "Good");

  209.     pixels.setPixelColor(7, pixels.Color(0,255,0));//green

  210.     pixels.show();}else

  211.     if (bme.gas_resistance>75001  && bme.gas_resistance<140900) {u8x8.drawString(11, 4, "     ");u8x8.drawString(11, 4, "Moder");

  212.     pixels.setPixelColor(7, pixels.Color(0,255,125));//turquiose

  213.     pixels.show();}else

  214.     if (bme.gas_resistance>37400  && bme.gas_resistance<75000) {u8x8.drawString(11, 4, "     ");u8x8.drawString(11, 4, "USG");

  215.     pixels.setPixelColor(7, pixels.Color(0,0,255));//blue

  216.     pixels.show();}else

  217.     if (bme.gas_resistance>18770  && bme.gas_resistance<37399) {u8x8.drawString(11, 4, "     ");u8x8.drawString(11, 4, "Unhlt");

  218.     pixels.setPixelColor(7, pixels.Color(255,0,255));//magenta

  219.     pixels.show();}else

  220.     if (bme.gas_resistance>9001  && bme.gas_resistance<18771) {u8x8.drawString(11, 4, "     ");u8x8.drawString(11, 4, "VUnhl");

  221.     pixels.setPixelColor(7, pixels.Color(225,125,0));//orange

  222.     pixels.show();}else

  223.     if (bme.gas_resistance>8371  && bme.gas_resistance<9000) {u8x8.drawString(11, 4, "     ");u8x8.drawString(11, 4, "Hazar");

  224.     pixels.setPixelColor(7, pixels.Color(255,0,0));//red

  225.     pixels.show();}else

  226.     if (bme.gas_resistance<8370) {u8x8.drawString(11, 4, "     ");u8x8.drawString(11, 4, "Vacat");

  227.     pixels.setPixelColor(7, pixels.Color(255,0,0));//red

  228.     pixels.show();}else

  229.     if (bme.gas_resistance<1){pixels.setPixelColor(7, pixels.Color(0,0,0));pixels.show();}//off

  230. 

  231.     char gaschar[4];

  232.     int reading = analogRead(A0);

  233.     dtostrf(reading, 3, 0, gaschar);

  234.     u8x8.drawString(2, 4, gaschar); 

  235.     u8x8.drawString(5, 4, "PPM");  

  236.     //Serial.println(reading);

  237.     if (reading>1000){pixels.setPixelColor(6, pixels.Color(255,0,0));pixels.show();}//red

  238.     if (reading>501 && reading<999){pixels.setPixelColor(6, pixels.Color(225,125,0));pixels.show();}else//orange 

  239.     if (reading>151 && reading<500){pixels.setPixelColor(6, pixels.Color(255,255,0));pixels.show();}else//yellow

  240.     if (reading>71 && reading<150){pixels.setPixelColor(6, pixels.Color(0,0,255));pixels.show();}else//blue

  241.     if (reading>1 && reading<70){pixels.setPixelColor(6, pixels.Color(0,255,0));pixels.show();}else//green

  242.     if (reading<1){pixels.setPixelColor(6, pixels.Color(0,0,0));pixels.show();}//off

  243. 

  244.   GPSloop();

  245. 

  246. }

  247. 

  248. 

  249. static void GPSloop()

  250. {

  251.   pixels.setPixelColor(3, pixels.Color(255,0,0));pixels.show();//red

  252.   while (gps.available( gpsPort )) {

  253.     pixels.setPixelColor(3, pixels.Color(0,255,0));pixels.show();//green

  254.     GetGPS();

  255.   }

  256. }

  257. 

  258. static void GetGPS()

  259. {

  260. 

  261.   fix = gps.read();

  262. 

  263.   int totalSatellites, trackedSatellites;

  264.   totalSatellites = gps.sat_count;

  265.   for (uint8_t w = 0; w < totalSatellites; w++) {

  266.     if (gps.satellites[w].tracked) {

  267.       trackedSatellites++;

  268.  }

  269. }

  270.   

  271.     enum {BufSizeTracked = 3}; //Space for 2 characters + NULL

  272.     char trackedchar[BufSizeTracked];

  273.     snprintf (trackedchar, BufSizeTracked, "%d", trackedSatellites);

  274.     u8x8.drawString(4, 7, "  ");

  275.     u8x8.drawString(4, 7, trackedchar);

  276.   

  277.     enum {BufSizeTotal = 3};

  278.     char availchar[BufSizeTotal];

  279.     snprintf (availchar, BufSizeTotal, "%d", totalSatellites);

  280.     u8x8.drawString(7, 7, "  ");

  281.     u8x8.drawString(8, 7, availchar);

  282. 

  283.   if (fix.valid.time) {

  284. 

  285.     enum {BufSizeTime = 3};

  286.     int hour = fix.dateTime.hours;

  287.     int minute = fix.dateTime.minutes;

  288. 

  289.     char hourchar[BufSizeTime];

  290.     char minutechar[BufSizeTime];

  291.     snprintf (hourchar, BufSizeTime, "%d", hour);

  292.     snprintf (minutechar, BufSizeTime, "%d", minute);

  293.     if ( hour < 10 )

  294.     {

  295.       snprintf (hourchar, BufSizeTime, "%02d", hour);

  296.     }

  297.     if ( minute < 10 )

  298.     {

  299.       snprintf (minutechar, BufSizeTime, "%02d", minute);

  300.     }

  301. 

  302.     u8x8.drawString(11, 7, hourchar);

  303.     u8x8.drawString(13, 7, ":");

  304.     u8x8.drawString(14, 7, minutechar);

  305.   }

  306.     char latchar[7]; // Buffer big enough for 4-character float

  307.     dtostrf(fix.latitude(), 3, 4, latchar);

  308.     u8x8.drawString(0, 0, "               ");

  309.     u8x8.drawString(0, 0, latchar);

  310.     char longchar[7];

  311.     dtostrf(fix.longitude(), 3, 4, longchar);

  312.     u8x8.drawString(8, 0, longchar);

  313. 

  314.     char altchar[5]; // Buffer big enough for 4-character float

  315.     dtostrf((fix.altitude()*3.28084), 3, 2, altchar);

  316.     u8x8.drawString(1, 6, "      ");

  317.     u8x8.drawString(1, 6, altchar);

  318.     u8x8.drawString(7, 6, "ft");

  319. 

  320.     char headchar[3]; 

  321.     dtostrf (fix.heading(), 3, 0, headchar); 

  322.     if (headchar<10){u8x8.drawString(12, 5, "00");u8x8.drawString(14, 5, headchar);}else

  323.     if (headchar<99){u8x8.drawString(12, 5, "0");u8x8.drawString(13, 5, headchar);}else

  324.     u8x8.drawString(12, 5, headchar);   

  325. 

  326.     char spdchar[4]; 

  327.     dtostrf((fix.speed_kph()*0.621371), 2, 2, spdchar); 

  328.     u8x8.drawString(2, 5, spdchar); 

  329.     u8x8.drawString(7, 5, "Mph");

  330. 

  331.     char satchar2[3];

  332.     dtostrf(fix.satellites, 2, 0, satchar2);

  333.     u8x8.drawString(1, 7, "  ");

  334.     u8x8.drawString(1, 7, satchar2);

  335. 

  336. }
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驴友花雕  中级技神
 楼主|

发表于 昨天 20:56

【Arduino 动手做】使用 Nano 的综合环境监测系统

【Arduino 动手做】使用 Nano 的综合环境监测系统
项目链接：https://www.hackster.io/PyreMage ... itoring-tool-2ebf0a
项目作者：柴堆法师

项目视频 ：https://www.youtube.com/watch?v=jhZbnQCLt0w
项目代码：https://www.hackster.io/code_files/213798/download

【Arduino 动手做】使用 Nano 的综合环境监测系统图1

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