构建一个无线“倾卸桶”雨量计，第三部分接收器，PICAXE和LCD

这是一个自动排空的雨量计，你可以坐在安乐椅上看。最棒的是，你可以自己建造它。

概述

本文是详细介绍无线倾卸桶式雨量计构造的三个系列中的第3部分。

第1部分介绍了铲斗的机械结构及其外壳。定义了无线控制的发送部分的电气连接和指令第2部分。

第三部分集中在接收器、PICAXE 08M2微控制器和用于显示降雨数据结果的液晶显示器上。

为了更好地理解项目，您应该在阅读本文之前阅读第1部分和第2部分。此外，本文假定您具有使用PICAXE微控制器的工作知识，但是正如您所读到的那样在这里，它们很容易学习。

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零件清单

本文是三篇文章系列中的第三篇;每一个都包含自己的部件列表。下表列出了完成工程所需的部分。

接收器模块

至少有两个版本的315 MHz密钥链发射和接收模块;新旧版本之间的差异已在第二部分解释。虽然功能相同，但是新旧版本的接收器的PCB布局和pinouts有明显的不同，如下图所示。

正如你所看到的，两个模块有七个引脚沿底部边缘，包括四个引脚(D0 - D3)，当发射机上的四个ABCD按钮之一被按下时，它就会升高。然而，每个大头针的物理位置和它所代表的按钮之间的相关性在新旧版本中是完全不同的。

此外，电源引脚的标签不相同;正功率管脚在旧模块上标记为VCC，而在新模块上标记为5V。两个模块都有一个VT引脚，当任何一个ABCD发射机按钮被按下时，它就会走高。两个接收器都有一个用于天线连接的焊盘。

任何一个模块都可以用于这个项目，只要您记得在pinouts的差异，并在您的布线和组装中考虑到这些差异。本文基于一个旧的模型接收器，如果您正在使用一个新的模型接收器，那么您必须“翻译”关于接收器连接的所有指令。

在建立接收电路的第一步是切断一个9英寸长的绝缘22awg线，从一端剥1/8英寸的绝缘，并将其焊接在接收模块上的天线垫。

电路原理图

简单性是接收器电路的主要特征之一，如示意图所示。

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接收模块在图的左上角，引脚从左到右的顺序与实际PCB组件上的顺序相同。因此，到接收端所需的唯一连接如下所示。

• PCB上标记为“D1”的引脚3对应于发射机上的“C”按钮，通过150欧姆电阻连接到PICAXE 08M2上的引脚C.3(腿4)*以及LED1。
• PCB上标有“GND”的引脚5连接到Com节点。
• 在PCB上标有“VCC”的引脚7连接到+5V电源。
• 天线垫已连接天线。

开关SW1是一个按钮开关，用于将雨量计读数重置为零。PH1表示与外部串行LCD的连接，用于显示降雨数据。

*如果你忘记了，或者可能从来都不知道PICAXE芯片上“引脚”和“腿”的区别，你应该读一读这篇文章。

无焊料的试验板组装

下面的照片显示了无焊接面包板组件。请注意，照片中的电线颜色与上面的示意图上的线标签一致。

遵循照片和电路图以构建您自己的装配。您需要良好过滤和规定的5VDC电源。拍摄照片中显示的完整计划在这里。

串行LCD

本项目使用的LCD (liquid crystal display)为2x16，即两行字符，每行16个字符。

此外，它具有“串行”界面而不是“并行”。这意味着要显示的数据被发送在另一个位的比特串中，该特征通过串行到并行转换器附着到LCD印刷电路板的后部而成为可能的特征。串行的好处是单个微控制器引脚，必须专用于将数据放到显示器中。

这个项目中使用的串行到并行的适配器是由已故的Peter Anderson设计的，已经受到了各种各样的电脑存储器爱好者的欢迎。

在下面的照片中，您可以看到使用LCD所需的只有三个电线：黑色很常见，红色是+ 5V，白色是信号引线。

零件列表为串行适配器提供订购信息（请务必获得2400波特版本），但如果您有兴趣了解有关串行LCD的更多信息，这篇文章应的信息。

代码

显而易见的方式来编写这个项目的代码是有微控制器(1)计数桶顶的次数，(2)计算每个桶顶总共代表多少降雨，(3)显示在LCD上的结果。容易,对吧?

不幸的是，整个PICAXE家族都面临数学挑战;事实上，它们中没有一个具有浮点数学能力，所以第二步是个问题。

也许有一些巧妙的方法可以操纵数据并从PICAXE中得到正确的答案，但是对于这个项目来说，一种更简单的方法是将计算脱机到一个Excel电子表格中，这里复制了其中的一部分，可以在下面下载。

有两个数据点你必须输入电子表格:你的倾倒桶的体积和漏斗顶部的ID(内径)。Excel可以做这些繁重的工作。

如果您遵循本系列第1部分的组件列表，漏斗的ID已经是正确的，在3.5英寸——但如果您使用不同的漏斗，只需测量它的顶部，并在适当的单元格中输入内径。

测量你的倾卸桶的容量只是有点困难。一种方法是将组件放置在一个水平面上，使用一个以立方厘米(即毫升)为刻度的注射器将水滴落到漏斗中，直到桶尖，并记录达到临界点所需的水量。在桶的两侧重复这个过程几次，取平均值，然后进入桶的容量。不要忘记，你可以通过使用组件底部的调整螺钉在桶容量上做小的改变。

完成后，从0开始的每个提示总数将显示在标有“计算雨”和“圆形雨”的栏中。四舍五入数字是最重要的，因为它们应该在实际PICAXE代码的第36至418行中输入，如下面的第36至54行所示。

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代码有很好的注释，应该很容易理解，但是如果有不确定的部分，特别是大小写选择操作的使用，请查看一下这篇文章。

注意，该程序提供了95个案例选择供选择。每种情况代表一个桶顶总数，其中94个提供相应的降雨总数以显示…至少在您从电子表格中输入相应的数字数据后，它们就会出现。

当然，如果您的桶恰好握住5立方厘米，漏斗顶部的内径为3.5英寸，则工作已经完成。但是，如果您的桶更大或更小，或者您的漏斗是顶部3.5英寸ID的东西，则需要在95个案例的94中输入三位数。只要您想，它不会需要，但务必仔细测量您的桶容量和漏斗，并在代码中输入正确的数据。

PICAXE_Tipping_Bucket_Rain_Gauge2.zip

安装和操作

外部组件应该位于离地面几英尺的开放区域，以避免狗的方式。它应该尽可能水平，底部的调整螺钉应该能够接近。

如果天线在靠近帖子附近挂在金属上，则优选一所木柱。您可能希望将其定位，以便从您最喜欢的窗口看到清晰的塑料盖，您可以看到LED灯作为铲斗提示。没有开/关开关;只需确保9伏电池牢固且正确连接。

室内外组件之间的通信范围应相当好。测试表明，它在开放的超过75码，但一或两墙之间将减少多少。

内部组件应该位于任何方便看到和交直流电源可以插入的地方。您可能会发现，您想要修改代码作为校准过程的一部分，但是，当这一切都完成后，您可以从无焊面包板上删除编程插孔和它的电线。如果你决定长期把它作为装饰品，你的另一半可能会很高兴你把它放在一个漂亮的盒子里。

操作不能简单。打开接收器组件的电源并等待下雨。按“重置”按钮将提示设置为零。代码中占用的桶提示的最大数量为94，应达到约3英寸的雨。如果尖端计数达到95，则计数器将重置为零并重新开始。

潜在问题

电子方式，系统可能会出错，但有一些可能会裁剪的机械问题。

• 在桶的内部涂抹蜂蜡可以减少水滴粘在桶上的趋势，当桶翻倒时，水滴不会被倾倒。
• 在艰巨的降雨期间，水可能会带入铲斗中，其力量溢出铲斗，在这种情况下，规格将在报告雨量的情况下。插入漏斗喷口顶部的一条小窗口丝网将有助于减慢流速。
• 在非常明行的下雨期间，水可能会慢慢地填充铲斗，即它已经满满的，这也不会提示，这也将导致规格报告雨量。铲斗两侧的枢轴销的硅胶润滑剂的镜头应更容易地帮助铲斗尖端。不要使用石油，因为它可以吸引污染物，然后进一步限制倾翻动作。如果硅胶无法解决问题，则可能必须从枢轴引脚上拆下铲斗，并将铲斗中的孔的边缘平滑，并且销上的枢轴点。还需要微调调节螺钉的倾斜点;顺时针转动螺钉，使铲斗提示更容易。
• 如果您确定与放置在附近的高质量玻璃管雨量器相比，您的量器始终是错误的，那么您需要通过更改Excel电子表格中的桶体积，并相应地修改PICAXE代码来重新校准桶量器。例如，假设您观察到桶式雨量计报告的雨量为1.01英寸，而玻璃管雨量计报告的雨量为1.2英寸。这意味着电子表格中的桶容量需要增加18.8%;如果是5cc .你应该增加到5.94 cc。

你还能做什么？

如果你想让你的项目更上一层楼，你可以:

• 为你的邻居或城堡中的其他房间制作另一个接收模块(或多个)
• 添加一个ESP-01 Wi-Fi模块到您的电脑或互联网上报告降雨
• 将显示(和代码)从2行× 16列改为4行× 20列
• 添加一个实时时钟，以便在每天午夜重置计数
• 修改代码以保持铲斗提示之间的时间的运行平均值并计算降雨率
• 其他只有你能想到的好东西

玩得开心，有创意!

还有，别让邻居看到你站在雨里来回看着水桶。他们不会理解的。

自己试试这个项目吧!BOM。