BMP280 气压/海拔传感器

做一个气象站的时候，温度湿度都搞定了，总觉得缺点什么——天气预报里那个"气压 1013 hPa"，还有"今天海拔多少米"，靠 DHT22 是测不出来的。气压这件事得交给专门的器件。BMP280 就是干这个的：它是一颗指甲盖大小的 MEMS 气压传感器，能测出大气压强，顺带把温度也给你测了，再换算一下还能告诉你大概在多高的海拔。一个气象站、一个海拔计、甚至无人机的"定高"，核心都是它。

工作原理

BMP280 的核心是一片 MEMS 压阻膜片。把它想象成一张极薄的硅薄膜，膜的一面封着已知的参考腔，另一面对着外界大气。大气压越大，膜片被压得越弯，膜上做的压阻电桥阻值就随形变改变，输出一个微弱的模拟电压。芯片内部的 ADC 把这个电压数字化，再用出厂时烧进 NVM 的标定系数做温度补偿，最后通过 I2C 把一个数字气压值递出来。所以严格说它是个"压力计"，海拔是算出来的。

气压和海拔的关系是物理规律：海拔越高、头顶的空气柱越短，压强越低。标准大气下，海平面约 1013.25 hPa，每往上爬约 8.3 米气压掉 1 hPa（越高越缓）。工程上常用国际气压公式做近似换算：

海拔(m) = 44330 × (1 - (P / P0) ^ 0.1903)

其中 P 是当前实测气压，P0 是当地海平面气压。注意 P0 不是固定的 1013.25——它每天随天气变化，差几个 hPa 很正常。所以想测准绝对海拔，必须拿当地实时的海平面气压去校准；不校准的话，算出来的海拔可能偏几十上百米。但如果只关心相对高度变化（比如爬了几层楼、升降了多少），那不校准也很准，能分辨出电梯上下一层的气压差，相对精度可达约 ±1 米。

接线

BMP280 是标准 I2C 器件，两根信号线加电源地，共四根：

BMP280	ESP32	说明
VCC	3.3V	3.3V 器件，不要接 5V
GND	GND	共地
SDA	GPIO21	I2C 数据线，默认 SDA
SCL	GPIO22	I2C 时钟线，默认 SCL

SDA/SCL 需要上拉电阻（一般 4.7kΩ），绝大多数模块板上已经焊好，直接接即可，原理见 上拉电阻。I2C 总线能挂多个设备，BMP280 占用一个地址。

关于地址：模块的地址是 0x76 或 0x77，取决于 SDO 引脚拉高还是拉低。市面上不同卖家的模块默认值不一样——同样标着 BMP280，有的是 0x76 有的是 0x77。初始化时地址写错，库就会报 begin 失败。I2C 的总线规则见 I2C 原理。

完整代码

用 Adafruit_BMP280 库（库管理器里搜 "Adafruit BMP280" 安装，会一并拉上 Adafruit Unified Sensor 依赖）。下面这段读气压、温度，并按当地海平面气压算出海拔：

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_BMP280.h>

Adafruit_BMP280 bmp;  // 默认走 I2C

// 当地实时海平面气压(hPa)，从天气 App 或机场 METAR 查
// 不校准就用标准值 1013.25，但绝对海拔会不准
#define SEALEVEL_HPA 1013.25

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Wire.begin(21, 22);  // ESP32 指定 SDA=21, SCL=22

  // 地址先试 0x76，失败再换 0x77
  if (!bmp.begin(0x76)) {
    Serial.println("没找到 BMP280，换 0x77 再试...");
    if (!bmp.begin(0x77)) {
      Serial.println("还是没找到，检查接线和地址");
      while (1) delay(100);
    }
  }

  // 推荐的采样配置：标准室内/天气场景
  bmp.setSampling(Adafruit_BMP280::MODE_NORMAL,
                  Adafruit_BMP280::SAMPLING_X2,   // 温度过采样
                  Adafruit_BMP280::SAMPLING_X16,  // 气压过采样(高精度)
                  Adafruit_BMP280::FILTER_X16,    // IIR 滤波，抑制抖动
                  Adafruit_BMP280::STANDBY_MS_500);
}

void loop() {
  float tempC    = bmp.readTemperature();          // 摄氏度
  float pressPa  = bmp.readPressure();             // 帕斯卡 Pa
  float pressHpa = pressPa / 100.0;               // 换算成 hPa
  float altM     = bmp.readAltitude(SEALEVEL_HPA); // 海拔(米)

  Serial.print("温度: ");   Serial.print(tempC, 1);   Serial.print(" C  ");
  Serial.print("气压: ");   Serial.print(pressHpa, 2); Serial.print(" hPa  ");
  Serial.print("海拔: ");   Serial.print(altM, 1);     Serial.println(" m");

  delay(1000);
}

气压过采样开到 X16、加 IIR 滤波，是为了让读数稳，否则手一靠近、门一开就跳。

你应该看到什么

打开串口监视器（波特率 115200），正常会持续刷出一行行数据：

温度: 24.6 C  气压: 1008.32 hPa  海拔: 43.2 m
温度: 24.6 C  气压: 1008.30 hPa  海拔: 43.4 m
温度: 24.7 C  气压: 1008.35 hPa  海拔: 42.9 m

把传感器从桌上举到头顶（升高约 1.5 米），多看几秒，海拔读数会跟着上抬零点几到一米多——这就是它能分辨楼层高度的灵敏度。气压数字在小数点后第二位轻微跳动是正常的，那是真实的空气扰动加噪声。

读数解读 / 校准

• 气压单位：芯片输出的是 Pa（帕），除以 100 得到天气预报常用的 hPa（百帕，等于旧单位毫巴）。海平面附近通常在 980～1040 hPa 之间。
• 气压精度：BMP280 的相对精度约 ±1 hPa，对应约 ±8 米的绝对高度不确定度——所以单看一次读数推绝对海拔，误差是米级到十米级的。
• 相对高度：连续测量、看变化量时精度高得多，可达约 ±1 米，这正是它做爬楼统计、电梯检测的底气。
• 关于校准：readAltitude() 里那个 SEALEVEL_HPA 必须填当地当时的海平面气压才准。这个值天天变，可以从天气 App、机场 METAR 报文里查到。填错或用默认 1013.25，温度气压照样准，唯独绝对海拔会整体偏移几十上百米。

选型 / 避坑

BMP280 属于博世环境传感器家族，几个同系列型号接线几乎一致，按需求往上加：

型号	多出来的能力	适用场景
BMP280	气压 + 温度	海拔计、定高、楼层检测
BME280	再加湿度	完整气象站（温湿压三合一）
BME680	再加空气质量 VOC	室内空气监测、IAQ

它们都是 I2C/SPI、3.3V、地址同样是 0x76/0x77，库也基本通用——今天用 BMP280 写好的代码，换成 BME280 几乎只改库名和多读一个湿度值。所以如果气象站日后要加湿度，直接选 BME280 一步到位最省事。

故障排查

现象	可能原因	处理
begin 一直失败	地址填错	0x76 / 0x77 互换试，或先跑 I2C Scanner
扫不到任何 I2C 设备	SDA/SCL 接反或虚焊	检查接线，确认两根线没插反
读数全是 0 或乱跳	供电不稳 / 接了 5V	确认接 3.3V，电源地接牢
海拔严重不准	没用当地海平面气压校准	填入实时 SEALEVEL_HPA
气压读数小数位狂跳	没开滤波	打开 IIR FILTER 和过采样
温度偏高 1～2 度	自发热 / 贴近主控	远离发热器件，或软件减偏置

进阶 / 变体

把 BMP280 配一块 OLED 屏，就是一个独立的气压海拔计：屏上实时显示 hPa 和米数，举高放低数字跟着动，做成口袋小工具很直观，做法可参考 显示屏小项目。再进一步，把气压数据定时上传到云端，画成 24 小时气压曲线——气压持续走低往往预示天气转坏，这就是最朴素的"自制天气预报"。如果想让设备自动判断"是不是要下雨了""是不是在爬楼梯"，可以把气压时间序列喂给轻量模型做判断，思路见 传感器 + AI。

典型应用

• 气象站：测大气压，配 BME280 还能一起出温湿度，画气压趋势预判天气。
• 海拔计 / 登山表：用相对高度变化统计爬升，运动手环的"爬楼层数"就是这么来的。
• 无人机定高：气压变化反映高度变化，是无人机悬停保持高度的关键传感器之一。
• 室内楼层检测：靠层与层之间约 4 hPa 的气压差，判断在第几层、是否在乘电梯。

小结

BMP280 用 MEMS 压阻膜片测大气压，I2C 接 SDA/SCL、3.3V 供电，地址 0x76 或 0x77 两选一。气压单位 hPa、相对精度约 ±1 hPa，换算海拔需要当地海平面气压校准才能测准绝对值，但相对高度变化能精确到约 ±1 米。要加湿度选 BME280、要加空气质量选 BME680，接线和代码几乎不用改。

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参数以 datasheet 为准；本页公开资料整理，接线与代码请结合实物验证。