Розроблення цифрової метеостанції на мінікомп’ютері Raspberry Pi з використанням давача BME280: кваліфікаційна робота на здобуття освітнього ступеня «бакалавр» за спеціальністю 126 «Інформаційні системи та технології»

Abstract

У бакалаврській кваліфікаційній роботі розроблено цифрову метеостанцію (ЦМ) на одноплатному мінікомп’ютері Raspberry Pi 4 Model B та цифровому давачі тиску, температури і вологості BME280. ЦМ вимірює такі метеопараметри навколишнього середовища як: температура, відносна вологість повітря і атмосферний тиск, та виводить виміряні значення у вікні програми та у терміналі. Програмне забезпечення (ПЗ) ЦМ має меню, що дає змогу користувачу створити базу метеоданих, записувати в базу даних значення метеопараметрів з датою і часом проведеного вимірювання, прочитати записані метеодані з бази даних, видалити базу метеоданих, налаштувати частоту проведення замірів та одиниці вимірювання. Розроблено загальну структурну схему та макет ЦМ на макетній платі. Розроблено алгоритм роботи ЦМ. Розроблено програмний модуль для роботи з цифровим давачем BME280 з використанням бібліотеки WiringPi, що надає доступ до GPIO-пінів мінікомп’ютера Raspberry Pi. Розроблено ПЗ для створення, запису, читання і видалення бази метеоданих з використанням бібліотеки libmysqlclient (MySQL C API) і системи керування базами даних (СКДБ) MariaDB. Створено для ЦМ основне ПЗ з графічним інтерфейсом на базі крос-платформної бібліотеки GTK+3 на мові C в середовищі Geany. Досліджено роботу макету ЦМ. In the bachelor’s thesis, the digital weather station (DWS) based on the Raspberry Pi 4 Model B single-board minicomputer and the BME280 digital pressure, temperature and humidity sensor has been developed. The DWS measures such meteorological parameters of the environment as: temperature, relative humidity and atmospheric pressure, and displays the measured values in the weather station application window as well as in terminal. The DWS has a menu that allows the user to create the weather database, write the weather data with measurement time and date stamps into the database, read the written weather data from the database, adjust the sample frequency and measurement units. The general structure and breadboard based prototype of the DWS have been developed. The operation algorithm of the DWS has been developed. The Raspberry Pi software module (library) for communication with the BME280 digital sensor has been developed in C using the WiringPi GPIO access library. The software for creating and deleting the weather database, writing the weather data into the database and reading them from the database has been developed using the libmysqlclient (MySQL C API) library and open-source database management system (DBMS) MariaDB. The main software with GUI for the digital weather station has been created in the C programming language using the Geany software development environment and the GTK+3 cross-platform widget toolkit for creating graphical user interfaces. The prototype of the digital weather station has been tested.