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哈尔滨的冬天比较寒冷，从11月初就开始零下，整个冬天最冷能到 -30~-40℃.
既然冷的无处可逃，索性就好好利用一下：整个冬天的阳台就是个免费冰库，可以储藏各种冷冻食品。
今年随着疫情的影响，哈尔滨从十月就一波波的封 锁管控，甚至还出现一次冻雨导致大面积停电停水。
为了对抗这些极端的情况，今年早早就囤足了各种蔬菜肉类，因而也早早期待着阳台能有低温出现。
然而刚深秋气温不是很稳定，时常会在白天升至零上，给储藏的冻货带来不利影响。
既然手头有材料，索性搭建一套温度监控系统，随时观察阳台冷冻情况，以便及时抢救。
【原理】
由于室内外温差高达 40-50℃，因而阳台需要密封+保暖性能非常棒的门来隔离。这样一来基本排除了有线方案，需要上无线数传。
在频点上，特意避开已经用烂的 2.4G，从根源上避免与室内众多wifi、蓝牙、微波炉起冲突。
手头有 315M 和 433M 两种模块，考虑到小体积天线，最终选择了 433M ASK，自定义协议实现无线数传。
阳台安置发射节点 ThermTX ，定期广播当前温度数据；室内放置多个接收节点 ThermRX 以便查看。
【发射节点】
发射结点功能不多：定期读取 DS18B20，驱动 433M-ASK 广播温度数据，要求可以承受 -30℃ 低温。
结构上采用 Arduino + 搭棚版方式实现：
之后整机塞入纸箱防尘，对外引出 DS18B20 探头置于储藏区域，供电由 DC9V 路由器电源完成：
传输协议使用简单的引导+同步+数据+校验格式，由于没啥敏感数据也就未作加扰/加密处理：
【接收节点#1】
接收节点就是个接收+数码管显示系统。由于需要长期使用，为降低对 Arduino 主板的消耗，这里用了自焊的精简版：
Arduino 扩展板上预留了蜂鸣器，原本预备温度异常时报警提示。
结果看我这最弱的睡眠，也就没去写滴滴乱响的代码了，运行起来直接显示阳台温度：
为降低对 433M 频段的占用比例，传输使用了较为简单的脉冲协议，因而有着一定的误码率。
实际 433M 接收端使用了类似于卡尔曼滤波的方式，确保显示稳定、正确。
【接收节点#2】
有了首个接收节点，理论上已可以随时监控阳台温度，但实际使用起来依旧存在漏洞：
阳台可能只在某个时间段出现冰点以上温度，单看当前温度，可能并不知道已出现解冻的事实。
因而需要一个带历史数据/温度曲线的接收端，可以回溯一段时间内的阳台冷冻历史，确保食材不解冻。
正巧手头有某二手的点阵屏，前阵子刚研究通驱动。屏幕整体非常新，店家因为没有资料而当二手处理：
背后的两团牛屎实则是 KS0108 *2，使用并口驱动很容易点亮，随手封装进 U8g2 类库，128x48 分辨率：
由于要长期使用，一直占用着排线并不好，索性搞块扩展板转接下。使用 16V8 作连线切换，使用 HC164 作串并转换：
最终插上芯片的样子：
ATF16V8 便宜又好用，可以灵活切换 Arduino 到液晶的连线，避免与其他模块（例如SPI-SD）冲突。
编译好的 jed 可直接用 Proteus 仿真，基本上不需要怎么调试：
先写个简单的巨幅数字将就显示下，确定接收+显示硬件没问题：
【温度曲线】
使用点阵液晶初衷就是回溯温度曲线，因而使用 Arduino+U8G2 环境折腾之。全嵌入式的系统，可省去电脑查看。
接收端在基础解码（含类卡尔曼滤波）基础上，添加一个顺序队列，回溯等间隔的 128 个温度样本：
实际选取样本间隔为 10min，即屏幕上 1px=10min，1div=6px=1h，阳台温度掉落冰点的效果：
阳台全天零下时，20h 内温度波动如下。早晨 7:00 日出后开始升温，下午 14:00 阳光直射造成短时间阶跃：
冬至当前哈尔滨大降温，从前一天夜里 22:00 开始连续掉了约 8℃，一直到上午 10:00 才消停：
看多了这曲线，唯有大片的零下黑块，才能安抚我对食材保存的焦虑，这大概与仓鼠无异.....
【固件打包】
附上前文涉及的固件包：
a. 公共发射端：
b. 接收端#1-数码管：
c. 接收端#2-点阵屏：
d. 接收端#2-16V8：
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以上，使用 Arduino 实现了一套无线温度监控系统，随时监控过去 20h 内阳台冷冻情况，为抗疫囤菜保驾护航。
最后祝大家远离新冠，生活愉快！
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雷达卡
发表于 2021-12-23 09:33:00
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千斤顶
发表于 2021-12-23 10:00:48
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