项目背景

在计量检定实验室中，检定装置与标准器对环境条件有严格要求，温湿度、气压需要长期连续记录并留档，环境记录本身也要求测量结果可靠、可溯源。市面上的普通温湿度计普遍存在三个问题：精度等级不够、无法写入检定/校准后的修正参数、气压传感器封闭安装无法连接标准压力源检定。

本项目的目标是做一台面向检定场景的温湿压记录仪：精度够用、长期无人值守运行、数据可校准、气压可检定，并配套小程序实现远程查看与数据管理。硬件设计（PCB、BOM）与固件（编译好的烧录文件）全部开源，固件源码暂不开放。

设计目标与实现方案

检定实验室对环境监测设备的核心要求，对应本机的四项设计：

1. 测量精度高 —— 高精度数字传感器

• 温湿度：TI HDC2080

  • 温度：-40℃ ~ +85℃，精度 ±0.2℃（典型）/ ±0.4℃（最大）

  • 湿度：0 ~ 100%RH，精度 ±2%RH（典型）/ ±3%RH（最大）

  • 内置加热元件，可驱散冷凝水汽，适合实验室长期运行

• 气压：TDK InvenSense ICP-20100（SmartPressure 系列电容式 MEMS）

  • 量程：30 ~ 110 kPa，20bit 数字输出

  • 相对精度 ±1Pa，绝对精度 ±20Pa（典型）

  • 压力噪声低至 0.4~0.5 Pa RMS（高过采样模式）

  • 温度系数 ±0.5 Pa/℃，出厂校准，内置 FIR/IIR 数字滤波

2. 数据可校准 —— 校准参数可写入

传感器出厂参数只能保证典型精度，检定场景必须支持送检后的修正值注入。固件支持校准参数写入：设备送计量机构检定/校准后，将各通道的修正参数写入设备存储，后续显示与上报的数据均为修正后的结果，实现量值溯源。

3. 气压带气压嘴，方便检定 —— 定制气压转接板

ICP-20100 这类 MEMS 气压传感器封装在芯片内部，常规贴片无法外接标准压力源。本项目单独绘制气压转接板：将气压传感器封装于转接板上，并引出标准气压嘴，检定时用气管直接连接标准压力源即可做压力点比对，无需开壳、无需特殊工装。

4. 待机时间长 —— 全反射屏 + 休眠策略

• 显示采用 4.2 寸 ST7306 全反射式黑白屏：无背光、靠环境光阅读，静态显示功耗极低，室外/实验室光照下清晰可读；

• 

  屏幕链接：鱼鹰光电4.2寸全反屏单色屏300*400 SPI接口 Gitee代码全开源-淘宝网

• 电池链接：小聚合物3.7v锂电池电芯行车记录仪可充电内置胎压大容量充电电池-tmall.com天猫

• 主控 ESP32-C3 运行程序休眠策略：采集间隔内进入 light sleep，由定时器唤醒采集、GPIO/串口唤醒交互，休眠期间状态保持不丢失；

• 传感器同为低功耗选型（HDC2080 每秒温湿双测平均电流约 550nA，ICP-20100 待机 2.65µA），整机适合电池供电长期无人值守部署。

系统组成

硬件（本页开源，Altium Designer 工程）：

• 采集终端主板：ESP32-C3 主控，I2C 传感器总线，电源管理与电池供电

• 温湿度转接板：HDC2080 独立转接，便于布置测点与更换

• 气压转接板：ICP-20100 封装 + 气压嘴引出，方便连接标准压力源检定

• 显示：4.2 寸 ST7306 全反射黑白屏（SPI 接口）

• 接口：串口/调试接口，预留扩展

固件（ESP32-IDF，功能如下，开源编译好的烧录固件包）：

• 采集与显示：定时采集温/湿/压三通道数据，本地屏实时显示

• 休眠策略：light sleep + 定时器/GPIO/串口多源唤醒

• 配网：BluFi 蓝牙配网（BLE 通道安全下发 Wi-Fi 凭据），配网失败有明确界面提示

• 校准参数：各通道修正参数可写入、掉电保存

微信小程序（配套，已上线）：

• 扫码/搜索绑定设备（设备编号 YL_DZD3 序列）

• 蓝牙配网引导，配网过程可视化

• 温湿压数据实时查看

• 

开源内容清单

• PCB 设计文件（Altium Designer 格式）

• 生产 BOM（ST7306 屏和电池需单独购买，见购买链接）

• 固件烧录包（编译好的 .bin 固件，ESP32-IDF 构建，含传感器驱动、休眠管理、BluFi 配网、显示驱动）

适用场景

• 计量检定/校准实验室的环境条件记录与留档

• 气压量值传递与核查（经气压嘴连接标准压力源）

• 仓库、机房、温室等需要长期无人值守环境监测的场合

• 对数据可溯源性有要求的工业现场

注意事项

• ICP-20100 量程 30~110 kPa，超出量程的气压检定点请确认覆盖需求

• 校准参数建议送具备资质的计量机构检定后写入，并做好参数记录

• 气压嘴连接标准源时请缓慢加压，避免瞬间冲击损坏 MEMS 传感器

• 开源内容按「仅供学习与研究」提供，用于计量用途请自行完成整机检定

关于作者

嵌入式/IoT 开发者，另有配套微信小程序「元珞智能」（设备管理、数据查看、图片工具等）已上线，欢迎交流。