基於arduino的氣象站

bmp180的簡介：

• 壓力範圍：300~1100hPa（海拔 9000 米~-500 米）

• 電源電壓：1.8V~3.6V（VDDA）， 1.62V~3.6V（VDDD）

• 尺寸：3.6mmx3.8x0.93mm

• 低功耗：5μA，在標準模式

• 高精度：低功耗模式下，解析度為 0.06hPa（0.5 米）

• 高線性模式下，解析度為 0.03hPa（0.25 米）

• 含溫度輸出

• I2C 介面

• 溫度補償

• MSL 1 反應時間：7.5ms

• 待機電流：0.1μA

可以同時獲得所處環境的溫度和氣壓，甚至還可以通過氣壓、溫度間接求出海拔，此換算過程較為複雜，可自行百度，在此給出數值較為粗糙的公式：（p₀指的是標準海平面大氣壓，並不是此時此地的海拔為0m的大氣壓，p₀=101.325kpa）

憑個人觀點，相比於溫濕度感測器dht11，實現的功能可能會更多一些，但不知道，兩者哪個精度會高一點。dht11是數字信號輸入，bmp系列是模擬信號輸入，但是我發現利用公式測算的海拔高度altitude時鐘為負值，不知道這是什麼情況，暫時且用fabs函數套上，轉換為絕對值。

年前tb了一個bmp180的感測器，想用arduino獲得實現的可能。當然bmp085也可以，我才用的庫就是bmp085的庫，當時網路上找不到bmp180的庫，甚至動用了某工具。還有，最近在國內似乎連不上arduino的庫管理器，於是我從GitHub那獲得了庫文件，鏈接在此：https://github.com/drophair/BMP180-BMP085（這個庫比較早，而且bmp085已經停產了，其中計算海拔的方法粗在錯誤）https://github.com/drophair/bmp180（這個是專門用於bmp180的，不妨兩個都試一下，而且不用自己去推算海拔，有自己封裝的函數，直接就可以用了）

註意，利用以上公式求的是絕對海拔，誤差較大；相比之下，可以計算相對海拔，其計算原理下文詳細介紹。

接線方式：
arduino        bmp180
----------------------
VIN            VCC
GND            GND
SCL            A5
SDA            A4

 代碼：

 1 #include <SFE_BMP180.h>
 2 #include <Wire.h>
 3 SFE_BMP180 pressure;
 4 double baseline; // baseline pressure
 5 
 6 void setup()
 7 {
 8   Serial.begin(9600);
 9   Serial.print("重啟中");
10   Serial.print("，正在獲取最新校準值");
11   if (pressure.begin())
12   {
13     int i;
14     for(i=0;i<3;i++){
15     Serial.print(".");
16     delay(1000);}
17     Serial.println();
18     Serial.println("BMP180感測器初始化成功");
19   }
20   else
21   {
22     Serial.println("BMP180感測器初始化失敗  (請檢查連接是否正確)\n\n");
23     while(1); 
24   }
25   baseline = getPressure();
26   Serial.print("海平面氣壓: ");
27   Serial.print(baseline);
28   Serial.println(" 百帕");  
29 }
30 
31 void loop()
32 {
33   double a,P,T,status;
34   P = getPressure();
35   a = pressure.altitude(P,baseline);
36   Serial.print("實時氣壓: ");
37   Serial.print(P,2);
38   Serial.print(" 百帕, ");
39   Serial.print("相對高度: ");
40   if (a >= 0.0) Serial.print(" "); // add a space for positive numbers
41   Serial.print(a,2);
42   Serial.print(" 米, ");
43   status = pressure.startTemperature();
44   if(status!=0)
45   {
46     delay(status);
47     status = pressure.getTemperature(T);
48   
49   Serial.print("溫度: ");
50   Serial.print(T,2);
51   Serial.println(" 攝氏度");
52   }
53   delay(1000);
54 }
55  
56 double getPressure()
57 {
58   char status;
59   double T,P,p0,a;
60   status = pressure.startTemperature();
61   if (status != 0)
62   {
63     delay(status);
64     status = pressure.getTemperature(T);
65     if (status != 0)
66     {
67       status = pressure.startPressure(3);
68       if (status != 0)
69       {
70          for a number of pressure measurements.)
71                status = pressure.getPressure(P,T);
72         if (status != 0)
73         {
74           return(P);
75         }
76         else Serial.println("error retrieving pressure measurement\n");
77       }
78       else Serial.println("error starting pressure measurement\n");
79     }
80     else Serial.println("error retrieving temperature measurement\n");
81   }
82   else Serial.println("error starting temperature measurement\n");
83 }

工作原理:

1、首先感測器會進行一次重啟，之後才會正常工作；

2、內部先進行10次大氣壓的測量，然後計算平均值，作為基準壓強（baseline）；

3、先測一次溫度，然後再測大氣壓，若大氣壓的值較為穩定則利用內部的封裝函數，直接求得（至於封裝函數是怎麼樣的就不去深究了），若大氣壓不穩定就會一直等待穩定的時候，因此不管怎麼設置delay，時間間隔都會有偏差；

4、輸出列印。

 總結：

代碼在example中就有隻是將多個示例結合為一個整體代碼。

目前只在arduino上進行搭建，未來還會繼續增加溫濕度感測器dht11；由於對軟串口、串口通訊等方面的不瞭解，無法在esp8266上實現一旦時機成熟最終會整體移植到esp8266、樹莓派上。