Älykäs herätyskello: 13 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Hei, nimeni on Alexandra Christiaens ja opiskelen Media- ja viestintätekniikkaa Howestissa Kortrijkissa, Belgiassa.

Koulutehtävänä meidän oli tehtävä IoT -laite. Meitä kannustettiin tekemään jotain, joka vaikuttaisi joko omaan tai tuntemiemme ihmisten elämään. Minun oli melko vaikea löytää projektia, ja kun yritin etsiä sopivaa projektia, ajattelin usein: "Olen liian väsynyt tähän." Joten lopulta tajusin, että tämä voisi olla minun projektini: tekisin älykkään herätyskellon, joka auttaisi minua nousemaan aamulla ja auttamaan minua nukkumaan ajoissa illalla. Koska tämän tehtävän vaatimukset vaativat, että meidän pitäisi käyttää Raspberry Pi -laitetta kaiken suorittamiseen, päätin kutsua laitettani sananlaskuksi "Sleepi".

Jos haluat tehdä tämän laitteen itse ja saada kunnollisen nukkumisrutiinin kuten minä, tutustu tähän kätevään oppaaseen, jonka kirjoitin alla. Jos haluat tietää enemmän minusta ja muista tekemistäni tai tulevista projekteistani, tutustu portfoliooni.

Vaihe 1: Vaihe 1: Komponenttien kerääminen

Joten varmista ensin, että meillä on kaikki tarvitsemamme, ennen kuin aloitamme rakentamisen. Tein luettelon tärkeimmistä komponenteista. Alta löydät pdf -tiedoston, jossa on tarkemmat tiedot komponenteista.

- 1 x Raspberry Pi 3 malli B

- 1 x (tyhjä) microSD -kortti ja sovitin (minulla on 16 Gt: n kortti, mutta 8 Gt riittää)

- 1 x 5V virtalähde Raspberry Pi: lle

- 1 x Ethernet -kaapeli

- 2 x 9V paristoa

- 2 x 9V akun kiinnikkeet

- 1 x GPIO 40 -nastainen laajennuslevy ja sateenkaarikaapeli

- 2 x BB830 Solderless Plug-in Breadbord

- 1 x Arduino Uno

- 1 x 0,56 tuuman 4*7 segmentin näyttö

- 1x DS18B20 -lämpötila -anturi

- 1 x TSL2561 -kirkkausanturi

- 1 x 1602A LCD-näyttö

- 1 x tasomuunnin

- 1 x SN74HC595N siirtorekisteri

- 1 x pyörivä enkooderi

- 1 x potentiometri

- 1 x virran RGB -LED

- 1 x kaiutin

- 4 x 337B transistoria

- 1 x diodi

- 1 x painike

- 3 x xl4005 31 LED -ohjain

- 7 x vastusta (2 x 10 k ohmia, 4 x 1 k ohmia, 1 x 470 ohmia)

- Erilaiset hyppyjohtokaapelit (uros -uros ja uros -naaras)

Valinnainen:

- 1 x multiplex -puupaneeli (käytin yhtä seuraavilla mitoilla, jotka olivat enemmän kuin tarpeeksi: 860 mm x 860 mm x 5 mm)

- Erilaisia työkaluja puun työstöön

- Akryylimaali haluamallasi värillä

Vaihe 2: Vaihe 2: Kaaviot

Kun olen kerännyt kaikki komponentit, voisin aloittaa kaiken yhdistämisen. Tein ensin Fritzing -kaavion varmistaakseni, etten paista mitään komponentteja liittämällä ne väärin. Opettajieni palautteen jälkeen tein joitain korjauksia, joiden tuloksena saatiin seuraava kaavio ja kytkentäkaavio:

Useimmat GPIO -nastat ovat vaihdettavissa, joten voit vaihtaa muutaman niistä, jos haluat. Älä kuitenkaan unohda muuttaa koodin PIN -numeroita vastaavasti.

Jotkut elementit on kuitenkin liitettävä tiettyihin nastoihin. Varmista, että kirkkausanturi on liitetty GPIO 23 (SDA) ja GPIO 24 (SCL) -laitteisiin. Selitän, miksi tämä on tärkeää vaiheessa 5.

Vaihe 3: Vaihe 3: Raspberry Pi -asennus

Nyt on aika perustaa Pi: si:

1. Aseta microSD -kortti sovittimen sisään ja liitä se tietokoneeseen.

Jos microSD -korttisi ei ole tyhjä, alusta se ensin haluamallasi tavalla.

2. Asenna Raspbian OS -ohjelmisto Raspberry pi -sivustolta.

Lataa ZIP -tiedosto ja pura se haluttuun paikkaan.

3. Lataa Win32 -levynhallinta.

Valitse kuva napsauttamalla kansiokuvaketta Valitse microSD -kortti "Laitteessa" Napsauta "Kirjoita"

Kun kuva on kirjoitettu MicroSD -kortillesi, voit avata sen Windowsin Resurssienhallinnassa.

Avaa tiedosto "cmdline.txt" Lisää tiedoston loppuun seuraava tekstirivi: ip = 169.254.10.1 Varmista, että kaikki on samalla rivillä. Tallenna tiedosto.

Poista nyt MicroSD -kortti tietokoneesta. Varmista, että Pi -laitteesi virta on katkaistu ja aseta kortti Raspberry Pi -laitteeseen.

Liitä ethernet -kaapeli Pi -laitteeseen ja tietokoneeseen.

Käytä Pi -laitteesi virtaa 5, 2 V: n verkkolaitteella.

Vaihe 4: Vaihe 4: Liitä Raspberry Pi

Liittää

Pi tietokoneemme kanssa, käytämme Puttyä.

1. Asenna Putty ja avaa se.

2. Täytä IP -osoite ja portti kuvan osoittamalla tavalla ja napsauta "avaa".

3. Kirjaudu sisään seuraavilla oletusarvoilla:

a. Käyttäjätunnus: pi

b. Salasana: vadelma

4. WiFi: n määrittäminen:

a. Sudo nano /etc/wpa_supllicant/wpa_supllicant.conf

b. Lisää seuraavat rivit tiedoston alareunaan:

i. Verkko = {

ii. ssid =”Kirjoita langattoman verkon nimi”

iii. psk =”Kirjoita langattoman verkon salasana”

iv. }

c. Sulje tiedosto ja tallenna se

5. Selvitä Pi: n IP -osoite kirjoittamalla seuraava komento: ifconfig wlan0

6. Voit nyt käyttää tätä IP -osoitetta Puttyssä langattoman yhteyden muodostamiseen (katso yllä).

Vaihe 5: Vaihe 5: Muuta asetuksia Raspi-configilla

Nyt meidän on varmistettava, että Pi voi kommunikoida kaikkien komponenttiemme kanssa.

Muutamme joitain raspi-config-asetuksia

Avaa raspi-config komennolla:

sudo raspi-config

2. Valitse 4 Lokalisointiasetukset.

3. Valitse I2 Muuta aikavyöhykettä.

4. Vaihda aikavyöhyke paikalliseksi aikavyöhykkeeksi ja lopeta palataksesi raspi-configiin.

5. Valitse 5 Liitäntäasetukset.

6. Valitse P5 I2C.

7. Ota I2C -tiedonsiirto käyttöön.

8. Valitse 5 Liitäntäasetukset

9. Valitse P6 -sarja

10. Poista kirjautumiskuori käytöstä.

11. Ota sarjaliikenne käyttöön

Vaihe 6: Vaihe 6: Muuta asetuksia /boot/config.txt -tiedostossa

Nyt meidän on määritettävä joitakin tiedostoon /boot/config.txt liittyviä asioita uudelleen

1. Avaa tiedosto:

sudo nano /boot/config.txt

2. Alareunassa sinun pitäisi nähdä:

enable_uart = 1

Tämä johtuu siitä, että otimme sarjaportin käyttöön aiemmin.

3. Lisää seuraavat kaksi riviä:

dtoverlay = pi3-miniuart-bt

dtoverlay = i2c-gpio, väylä = 3

Raspberry Pi 3: ssa on 2 sarjaporttia: laitteistosarjaportti ja ohjelmistosarjaportti. Ensimmäisellä komennolla osoitamme ohjelmiston sarjaportin Bluetooth -toiminnolle ja laitteiston sarjaportin Rx- ja Tx -nastoille, joita käytämme kommunikoimaan Arduinon kanssa.

Toinen rivi aktivoi ohjelmiston I²C -väylän Pi: ssä. Tämä johtuu siitä, että laitteisto I²C -väylä antaa joskus virheitä, kun tähän I²C -väylään liitetty anturi käyttää kellon venytystä. Ohjelmisto I²C -väylä on automaattisesti aktiivinen GPIO 23 (SDA) - ja GPIO 4 (SCL) -laitteissa, minkä vuoksi oli niin tärkeää liittää kirkkausanturi oikein, joka käyttää I²C: tä tietojen lähettämiseen.

Vaihe 7: Vaihe 7: Lisää käyttäjä oikeisiin ryhmiin

Lopuksi lisää käyttäjä joihinkin ryhmiin:

1. Tarkista, mihin ryhmiin nykyinen käyttäjä kuuluu:

ryhmittelee käyttäjätunnuksesi

2. Jotta kaikki toiminnot toimisivat, käyttäjän on kuuluttava seuraaviin ryhmiin:

adm dialout sudo input netdev gpio i2c spi ·

Lisää käyttäjä tarvittaessa asianmukaisiin ryhmiin:

sudo adduser your_username ryhmänimi

Vaihe 8: Vaihe 8: Tietokanta

Jotta voisin tallentaa käyttäjän asettamat eri hälytysajat ja anturien eri arvot, minun piti tehdä tietokanta. Näet yllä olevan tietokannan kaavion.

Voit lisätä tietokannan Raspberry Pi -laitteeseen seuraavasti:

1. Tee yhteys Puttyn kautta

2. Päivitä MySQL

sudo apt-get päivitys

sudo apt-get install mysql-server --fix-missing -y

sudo uudelleenkäynnistys

3. Suojaa MariaDB

sudo mysql_secore_installation

4. Kirjaudu MariaDB: hen

sudo mysql -u root

5. Tietokannassa ei ole tällä hetkellä käyttäjiä. Käytämme tätä koodia käyttäjän luomiseen, sinun tarvitsee vain täyttää käyttäjä ja salasana:

ANNA KAIKKI OIKEUDET *. * TO 'fill_in_your_chosen_username'@'%'

TUNNISTETTU "fill_in_your_chosen_password" -AJANVAIHTOEHDOLLA;

Huuhteluoikeudet; POISTU;

6. Lataa tietokanta Githubista.

7. Asenna työpöytä.

8. Muodosta yhteys työpöydälle pi: si kanssa ja suorita tiedosto.

Vaihe 9: Vaihe 9: Python -koodi

1. Lataa ja tallenna Pythonfiles Githubista.

2. Lataa ja avaa Pycharm.

3. Tee tulkkaus- ja käyttöönottoasetukset, jotka sopivat Raspberry Pi -laitteellesi.

4. Muokkaa PyCharmissa mainCode1.py -tiedostoa ja muuta PIN -numerot ja tietokanta -asetukset henkilökohtaisiksi asetuksiksi edellisistä vaiheista.

Vaihe 10: Vaihe 10: Suorita Python -koodi automaattisesti

1. Tee Putty -yhteys Pi -laitteesi kanssa.

2. Avaa tiedosto /etc/rc.local:

sudo nano /etc/rc.local

3. Lisää seuraavat rivit ennen poistumista:

nukkua 60

python3 /path_from_root_to_your_pythonfile/name_of_your_pythonfile.py

Vaihe 11: Vaihe 11: Arduino -koodi

1. Lataa ja tallenna.ino -tiedosto Githubista.

2. Liitä Arduino kannettavaan tietokoneeseen USB: n kautta.

3. Irrota Rx- ja Tx -kaapelit, jotka yhdistävät Arduinon Raspberry Pi -laitteeseen.

4. Avaa tiedosto ja lataa se Arduinolle.

5. Irrota Arduino kannettavasta tietokoneesta ja kytke Rx- ja Tx -kaapelit uudelleen oikein.

6. Anna voimaa Arduinolle. 4*7 -segmentin näytön pitäisi nyt näyttää 12:34

Vaihe 12: Vaihe 12: Verkkopalvelin

1. Asenna apache:

sudo apt install apache2 -y

2. Ryhdy omistajaksi hakemistosta/var/www/html:

sudo chown pi/var/www/html

3. Siirry hakemistoon:

cd/var/www/html

4. Tarkista, oletko omistaja juurin sijaan:

ls -al

5. Lataa ja avaa Filezilla

6. Muodosta yhteys piisi kanssa kuvan osoittamalla tavalla. (käytä joko 169.254.10.1 ja ethernet-kaapelia tai yhdistä langattoman verkon kautta)

a. Siirry hakemistoon/var/www/html

b. Poista index.html -oletussivu

c. Siirrä kaikki käyttöliittymä tiedostot tähän hakemistoon

Vaihe 13: Vaihe 13: Ulkopuolen rakentaminen

Voit tehdä herätyskellon ulkopuolen haluamallasi tavalla! Tein herätyskellolle laatikon, jossa on puupaneeli, jonka leveys on 5 mm. Jos haluat tehdä jotain vastaavaa, nämä ovat ruudun vaiheet:

1. Piirrä multipleksipaneeliin seuraavat muodot:

Sivut: 2 x neliö (180 mm x 180 mm)

Ylä- ja alaosa: 2 x suorakulmio (180 mm x 300 mm)

Edessä ja takana: 2 x suorakulmio (170 mm x 300 mm)

2. Sahaa ja hio jokaisen muodon neliö ja suorakulmio

3. Hanki varapuuta ja tee pieniä lankkuja, joiden korkeus on 20 mm ja leveys 20 mm.

4. Ruuvaa pienet lankut multipleksin sisäpuolelle (ala-, etu- ja takaosa) kuvien mukaisesti.

5. Päätä, mihin haluat tehdä sopivat reiät LCD-näytölle, 4*7-segmenttinäytölle, kaiuttimelle, kirkkausanturille, RGB-LEDille, kiertokooderille ja painikkeelle.

6. Mittaa jokainen komponentti, jonka haluat näyttää ulkopuolelta, ja piirrä multipleksiin sopivan kokoiset muodot.

7. Leikkaa tarvittavat palat pois.

8. Kiinnitä joitakin saranoita laatikon ulkopuolelle yhdistämällä ylä- ja takapuoli.

9. Kiinnitä magneetti etupuolen sisäpuolelle ja pieni metallilevy yläosan sisäpuolelle.

10. Ruuvaa tai liimaa kaikki haluamaasi paikkaan.

11. Kokoa laatikko kiertämällä kaikki ulkopinnat yhteen (paitsi yläosa).

Voit ohittaa 3 ja 4, jos käytät pienempiä ruuveja (minä käytin 12 mm ruuveja). Pienempien ruuvien käyttö heikentää kuitenkin hieman laatikon vakautta.