硬件编程 · 小型气象站上报网页 · 2026-09-27

需求洞察

目标用户是阳台种植者、花园爱好者、小型温室玩家。他们通常种番茄、草莓、多肉、香草或兰花，面积不大，但环境变化很敏感。真实痛点有三个：第一，阳台和花园的温湿度与室内差异大，闷热高湿容易导致霉病、烂根，但人不可能一直守着。第二，很多成品气象站只能看数据，不能联动通风，发现时已经晚了。第三，商用物联网设备依赖云平台，断网就失效，还存在隐私和长期费用问题。

为什么值得做？ESP32 加 BME280 的方案成本低、资料多、可本地运行。网页直接由 ESP32 提供，不依赖外部服务器。风扇按阈值自动启停，既能降温除湿，又能减少人工干预。对新手来说，这是一个完整的“感知—控制—执行—上报”闭环项目，学到 I2C、PWM、Web Server 和 Wi-Fi 联网，后续还能加土壤湿度、光照、水泵。

方案设计

感知层：BME280 通过 I2C 与 ESP32 通信，周期读取温度、湿度、气压。气压可辅助判断天气趋势，例如短时下降可能预示降雨。

控制层：ESP32 做主循环，每 2 秒采样一次。设定两级阈值：温度大于 28℃或湿度大于 70% 时风扇低速；温度大于 30℃或湿度大于 75% 时风扇高速。阈值可写在代码顶部，方便调整。

执行层：GPIO25 输出 PWM，经过小功率 MOSFET 驱动 5V 风扇。LED 接 GPIO2，每秒翻转一次作为心跳。风扇启停时网页同步显示状态。

日志/联网层：ESP32 连接家庭 Wi-Fi，启动本地 Web Server。根路径返回自动刷新的 HTML 页面，/data 返回 JSON。最近 60 条采样可保存在内存环形缓冲区，网页显示趋势简表。串口同时输出日志，便于调试。

物料清单

接线与结构

• BME280：VCC 接 3.3V，GND 接 GND，SDA 接 GPIO21，SCL 接 GPIO22。
• 风扇 PWM：GPIO25 接 MOSFET 信号脚，风扇接 5V 与 MOSFET 输出，共地。
• LED 心跳：GPIO2 串 220Ω 电阻接 LED 正极，负极接 GND。
• 微调说明：保留给定 GPIO 不变。若风扇电流大于 500mA，建议独立 5V 供电并共地；GPIO25 只负责 PWM 信号，不直接带负载。BME280 使用 3.3V，避免电平不匹配。

结构上，ESP32 和模块放入小防水盒，BME280 开百叶通风口，避免阳光直射和雨水。风扇对准盒内或植物区。电源线从盒底进出，留滴水弯。

核心代码

#include <WiFi.h>
#include <WebServer.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_BME280.h>

#define SDA_PIN 21
#define SCL_PIN 22
#define FAN_PWM 25
#define LED_PIN 2

const char* ssid = "你的WiFi";
const char* password = "你的密码";

Adafruit_BME280 bme;
WebServer server(80);

float temp = 0, hum = 0, pres = 0;
int fanDuty = 0;
unsigned long lastSample = 0;

void handleRoot() {
  String html = "<meta http-equiv='refresh' content='3'>";
  html += "<h2>小型气象站</h2>";
  html += "<p>温度: " + String(temp) + " C</p>";
  html += "<p>湿度: " + String(hum) + " %</p>";
  html += "<p>气压: " + String(pres) + " hPa</p>";
  html += "<p>风扇 PWM: " + String(fanDuty) + "</p>";
  server.send(200, "text/html; charset=utf-8", html);
}

void handleData() {
  String json = "{\"t\":" + String(temp) + ",\"h\":" + String(hum) +
                ",\"p\":" + String(pres) + ",\"fan\":" + String(fanDuty) + "}";
  server.send(200, "application/json", json);
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
  ledcSetup(0, 25000, 8);
  ledcAttachPin(FAN_PWM, 0);
  Wire.begin(SDA_PIN, SCL_PIN);
  if (!bme.begin(0x76)) {
    while (1) { digitalWrite(LED_PIN, !digitalRead(LED_PIN)); delay(200); }
  }
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(500); Serial.print("."); }
  server.on("/", handleRoot);
  server.on("/data", handleData);
  server.begin();
}

void loop() {
  server.handleClient();
  if (millis() - lastSample > 2000) {
    lastSample = millis();
    temp = bme.readTemperature();
    hum = bme.readHumidity();
    pres = bme.readPressure() / 100.0F;
    if (temp > 30 || hum > 75) fanDuty = 180;
    else if (temp > 28 || hum > 70) fanDuty = 120;
    else fanDuty = 0;
    ledcWrite(0, fanDuty);
    digitalWrite(LED_PIN, !digitalRead(LED_PIN));
    Serial.printf("T=%.1f H=%.1f P=%.1f FAN=%d\n", temp, hum, pres, fanDuty);
  }
}