硬件编程 · 小型气象站上报网页 · 2026-10-26

需求洞察

目标用户是喜欢养花、种菜或关注阳台微气候的普通爱好者，也包括需要低成本环境监测的创客学生。真实痛点有三类：普通温湿度计只能看本地读数，不能远程查看；市售气象站价格高、封闭、难扩展；阳台昼夜温差和湿度变化大，植物易闷根或冻伤，用户希望及时通风。做一个百元内、能网页查看、能控制风扇的小型气象站，既有实用价值，也是学习 ESP32、I2C、PWM 和 Web Server 的完整项目，值得作为入门到进阶的硬件编程实践。

方案设计

感知层使用 BME280，通过 I2C 读取温度、湿度、气压，精度和稳定性适合室内外微气候。控制层由 ESP32 负责采样、滤波、阈值判断和网页服务，采用非阻塞心跳灯提示运行状态。执行层用 GPIO25 输出 PWM，经 MOS 管低边驱动 5V 小风扇，占空比可网页调节，用于除湿和空气循环。日志/联网层连接家庭 Wi-Fi，启动 HTTP 服务，网页展示实时数据、风扇档位和刷新时间；后续可扩展为定时上报到局域网服务器或 MQTT。整机采用 5V USB 供电，结构上注意 BME280 远离风扇和发热件，保证测量代表性。

物料清单

接线与结构

BME280 接 3.3V、GND，SDA 接 GPIO21，SCL 接 GPIO22；LED 经 220Ω 接 GPIO2 到 GND；风扇 PWM 信号从 GPIO25 经 1kΩ 电阻接 MOS 管栅极，源极接地，漏极接风扇负极，风扇正极接 5V，并在风扇两端反并联 1N4148。GPIO25 只输出 PWM 信号，不直接带风扇，避免过流损坏。结构上把 ESP32 与电源放入防水盒，BME280 靠近百叶通风口且远离风扇出风口，风扇向外抽风。若风扇电流较大，建议独立 5V 电源并与 ESP32 共地；本方案小风扇可由 USB 电源共用。

核心代码

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

Adafruit_BME280 bme;
WebServer server(80);
const char* SSID = "你的WiFi";
const char* PASS = "你的密码";
const int FAN_PIN = 25, LED_PIN = 2;
int fanDuty = 0;
unsigned long lastBlink = 0;
bool ledOn = false;

void handleRoot() {
  float t = bme.readTemperature();
  float h = bme.readHumidity();
  float p = bme.readPressure() / 100.0F;
  String html = "<!doctype html><meta charset='utf-8'><h2>小型气象站</h2>";
  html += "<p>温度：" + String(t, 1) + " ℃</p>";
  html += "<p>湿度：" + String(h, 1) + " %</p>";
  html += "<p>气压：" + String(p, 1) + " hPa</p>";
  html += "<p>风扇PWM：" + String(fanDuty) + "</p>";
  html += "<p><a href='/fan?duty=0'>关风扇</a> ";
  html += "<a href='/fan?duty=128'>中档</a> ";
  html += "<a href='/fan?duty=255'>全速</a></p>";
  server.send(200, "text/html; charset=utf-8", html);
}

void handleFan() {
  if (server.hasArg("duty")) {
    fanDuty = constrain(server.arg("duty").toInt(), 0, 255);
    ledcWrite(0, fanDuty);
  }
  server.sendHeader("Location", "/");
  server.send(303);
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
  Wire.begin(21, 22);
  if (!bme.begin(0x76)) Serial.println("BME280未找到");
  ledcSetup(0, 25000, 8);
  ledcAttachPin(FAN_PIN, 0);
  ledcWrite(0, 0);
  WiFi.begin(SSID, PASS);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) delay(500);
  server.on("/", handleRoot);
  server.on("/fan", handleFan);
  server.begin();
}

void loop() {
  server.handleClient();
  if (millis() - lastBlink > 1000) {
    lastBlink = millis();
    ledOn = !ledOn;
    digitalWrite(LED_PIN, ledOn);
  }
}