Ceas cu alarmă inteligentă: 13 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Bună ziua, mă numesc Alexandra Christiaens și studiez tehnologia mass-media și comunicarea la Howest din Kortrijk, Belgia.

Ca misiune școlară, ni s-a cerut să realizăm un dispozitiv IoT. Am fost încurajați să facem ceva care să facă diferența fie în propria noastră viață, fie în viața oamenilor pe care îi cunoaștem. Mi s-a părut destul de dificil să găsesc un proiect și când am încercat să caut un proiect potrivit, de multe ori m-am gândit: „Sunt prea obosit pentru asta”. Așa că în cele din urmă mi-am dat seama că acesta ar putea fi proiectul meu: aș face un ceas cu alarmă inteligent care să mă ajute atât să mă ridic dimineața, cât și să mă ajut să mă culc la timp seara. Deoarece cerințele pentru această atribuire impuneau utilizarea unui Raspberry Pi pentru a rula totul, am decis să-mi numesc dispozitivul „Sleepi” ca un joc de cuvinte.

Dacă doriți să creați singur acest dispozitiv și să obțineți o rutină de somn decentă ca mine, consultați acest ghid la îndemână pe care l-am scris mai jos. Dacă doriți să aflați mai multe despre mine și despre alte proiecte pe care le-am realizat sau le voi face, verificați portofoliul meu.

Pasul 1: Pasul 1: Colectarea componentelor

Deci, în primul rând, să ne asigurăm că avem tot ce avem nevoie înainte de a începe să construim. Am făcut o listă cu cele mai importante componente. Mai jos puteți găsi un pdf cu informații mai detaliate despre componente.

- 1 x Raspberry Pi 3 model B

- 1 x card microSD (gol) și adaptor (am un card de 16 GB, dar 8 GB sunt suficienți)

- Sursa de alimentare 1 x 5V pentru Raspberry Pi

- 1 x cablu ethernet

- 2 baterii de 9V

- 2 cleme pentru baterii de 9V

- 1 x placa de expansiune GPIO 40 pini și cablu curcubeu

- 2 x BB830 fără sudură plug-in Breadbord

- 1 x Arduino Uno

- Afișaj 1 x 0,56 inch 4 * 7 segmente

- 1x senzor de temperatură DS18B20

- 1 x senzor de luminozitate TSL2561

- 1 ecran LCD 1602A

- 1 x convertor de nivel

- 1 x SN74HC595N Shiftregister

- 1 x codificator rotativ

- 1 x potențiometru

- 1 x LED RGB de alimentare

- 1 x difuzor

- 4 tranzistori 337B

- 1 x diodă

- 1 buton x

- 3 x xl4005 31 driver LED

- 7 rezistoare (2 x 10k Ohm, 4 x 1k Ohm, 1 x 470 Ohm)

- Diverse cabluri de sârmă jumper (de la tată la tată și de la tată la tată)

Opțional:

- 1 x panou din lemn multiplex (am folosit unul cu următoarele măsurători, care a fost mai mult decât suficient: 860mm x 860mm x 5mm)

- Diverse instrumente pentru prelucrarea lemnului

- Vopsea acrilică într-o culoare care vă place

Pasul 2: Pasul 2: Scheme

După colectarea tuturor componentelor, aș putea începe să conectez totul. Mai întâi am făcut o schemă Fritzing pentru a mă asigura că nu voi prăji niciun component conectându-le greșit. După câteva feedback-uri din partea profesorilor mei, am făcut câteva corecții care au dus la următoarea schemă și schemă de cablare:

Majoritatea pinilor GPIO sunt interschimbabili, deci puteți schimba câțiva dintre aceștia dacă doriți. Nu uitați însă să schimbați numerele de cod din cod în consecință.

Unele elemente trebuie însă să fie conectate la anumiți pini. Asigurați-vă că senzorul de luminozitate este conectat la GPIO 23 (SDA) și respectiv GPIO 24 (SCL). Vă explic de ce este important acest lucru la pasul 5.

Pasul 3: Pasul 3: Configurarea Raspberry Pi

Acum este timpul să ne configurăm Pi-ul:

1. Introduceți cardul microSD în adaptor și conectați-l la computer.

Dacă cardul dvs. microSD nu este gol, formatați-l mai întâi prin metoda preferată.

2. Instalați software-ul Raspbian OS de pe site-ul web Raspberry pi.

Descărcați fișierul ZIP și extrageți-l în locația dorită.

3. Descărcați managerul de discuri Win32.

Faceți clic pe pictograma folderului pentru a selecta imaginea Selectați microSD-ul dvs. la „Dispozitiv” Faceți clic pe „Scrieți”

Când imaginea este scrisă pe cardul dvs. MicroSD, o puteți deschide în Windows Explorer.

Deschideți fișierul „cmdline.txt” La sfârșitul fișierului, adăugați următoarea linie de text: ip = 169.254.10.1 Asigurați-vă că totul este pe aceeași linie. Salvați fișierul.

Acum scoateți cardul MicroSD de pe computer. Asigurați-vă că puterea Pi este oprită și introduceți cardul în Raspberry Pi.

Conectați un cablu Ethernet la Pi și computer.

Aplicați energie Pi-ului dvs. cu un adaptor de alimentare de 5, 2V.

Pasul 4: Pasul 4: Conectarea Raspberry Pi

A conecta

Pi cu computerul nostru, vom folosi Putty.

1. Instalați Putty și deschideți-l.

2. Completați adresa IP și portul așa cum se arată în imagine și faceți clic pe „deschide”.

3. Conectați-vă cu următoarele valori implicite:

A. Nume utilizator: pi

b. Parolă: zmeură

4. Pentru a configura conexiunea WiFi:

A. Sudo nano /etc/wpa_supllicant/wpa_supllicant.conf

b. În partea de jos a fișierului, adăugați aceste rânduri:

eu. Rețea = {

ii. ssid =”Completați numele rețelei dvs. wireless”

iii. psk =”Completați parola rețelei dvs. wireless”

iv. }

c. Închideți fișierul și salvați-l

5. Introduceți următoarea comandă pentru a afla adresa IP a Pi-ului dvs.: ifconfig wlan0

6. Acum puteți utiliza această adresă IP în Putty pentru a face o conexiune wireless (a se vedea mai sus).

Pasul 5: Pasul 5: Schimbați setările cu Raspi-config

Acum trebuie să ne asigurăm că Pi poate comunica cu toate componentele noastre.

Vom modifica unele setări în raspi-config

Deschideți raspi-config cu comanda:

sudo raspi-config

2. Selectați 4 Opțiuni de localizare.

3. Selectați I2 Change Timezone.

4. Schimbați fusul orar în fusul orar local și terminați pentru a reveni la raspi-config.

5. Selectați 5 Opțiuni de interfață.

6. Selectați P5 I2C.

7. Activați comunicarea I2C.

8. Selectați 5 Opțiuni de interfață

9. Selectați Seria P6

10. Dezactivați shell-ul de conectare.

11. Activați comunicarea în serie

Pasul 6: Pasul 6: Modificați setările în /boot/config.txt

Acum trebuie să reconfigurăm unele lucruri în fișierul /boot/config.txt

1. Accesați fișierul:

sudo nano /boot/config.txt

2. În partea de jos ar trebui să vedeți:

enable_uart = 1

Acest lucru se datorează faptului că am activat portul serial mai devreme.

3. Adăugați următoarele două linii:

dtoverlay = pi3-miniuart-bt

dtoverlay = i2c-gpio, autobuz = 3

Raspberry Pi 3 are 2 porturi seriale: un port serial hardware și un port serial software. Cu prima comandă atribuim portul serial al software-ului funcției Bluetooth și atribuim portul serial hardware pinilor Rx și Tx pe care îi vom folosi pentru a comunica cu Arduino.

A doua linie activează un autobuz software I²C pe Pi. Acest lucru se datorează faptului că magistrala I²C hardware dă uneori erori atunci când senzorul conectat la această magistrală I²C utilizează întinderea ceasului. Autobuzul I²C software va fi automat activ pe GPIO 23 (SDA) și GPIO 4 (SCL), motiv pentru care a fost atât de important să conectați corect senzorul de luminozitate care utilizează I²C pentru a trimite date.

Pasul 7: Pasul 7: Adăugați utilizatorul la grupurile potrivite

În cele din urmă, adăugați utilizatorul la unele grupuri:

1. Verificați la ce grupuri aparține utilizatorul dvs. curent:

grupează numele_de_utilizator

2. Pentru ca toate funcțiile să funcționeze, utilizatorul trebuie să aparțină următoarelor grupuri:

adm dialout sudo input netdev gpio i2c spi ·

Dacă este necesar, adăugați utilizatorul la grupurile corespunzătoare:

sudo adduser numele_de_nume numele dvs. de grup

Pasul 8: Pasul 8: Baza de date

Pentru a putea stoca diferitele ore de alarmă stabilite de utilizator și diferitele valori ale senzorilor, a trebuit să fac o bază de date. Puteți vedea schema bazei de date de mai sus.

Pentru a adăuga baza de date la Raspberry Pi, urmați pașii următori:

1. Faceți o conexiune prin Putty

2. Actualizați MySQL

sudo apt-get update

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

sudo reboot

3. Securizați MariaDB

sudo mysql_secore_installation

4. Conectați-vă la MariaDB

sudo mysql -u root

5. Baza de date nu are în prezent utilizatori. Folosim acest cod pentru a crea un utilizator, trebuie doar să completați utilizatorul și parola:

ACORDAȚI TOATE PRIVILEGIILE ACTIVATE *. * LA „fill_in_your_chosen_username” @ „%”

IDENTIFICAT DE 'fill_in_your_chosen_password' CU OPȚIUNE DE SUBVENȚIE;

PRIVILEJE DE ÎNVĂȚARE; IEȘIRE;

6. Descărcați baza de date de pe Github.

7. Instalați bancul de lucru.

8. Faceți o conexiune în bancul de lucru cu pi-ul dvs. și executați fișierul.

Pasul 9: Pasul 9: Cod Python

1. Descărcați și salvați fișierele Python din Github.

2. Descărcați și deschideți Pycharm.

3. Realizați un interpret și o configurație de implementare potrivită pentru Raspberry Pi.

4. Editați fișierul mainCode1.py în Pycharm și schimbați setările PIN și setările bazei de date la setările dvs. personale din pașii anteriori.

Pasul 10: Pasul 10: Executați automat codul Python

1. Faceți o conexiune Putty cu Pi.

2. Deschideți fișierul /etc/rc.local:

sudo nano /etc/rc.local

3. Înainte de ieșire, adăugați următoarele rânduri:

dorm 60

python3 /path_from_root_to_your_pythonfile/name_of_your_pythonfile.py

Pasul 11: Pasul 11: Cod Arduino

1. Descărcați și salvați fișierul.ino din Github.

2. Conectați-vă Arduino la laptop prin USB.

3. Deconectați cablurile Rx și Tx care conectează Arduino la Raspberry Pi.

4. Deschideți fișierul și încărcați-l pe Arduino.

5. Deconectați Arduino de la laptop și reconectați corect cablurile Rx și Tx.

6. Dă-i putere Arduino-ului. Afișajul segmentului 4 * 7 ar trebui să afișeze acum 12:34

Pasul 12: Pasul 12: Webserver

1. Instalați apache:

sudo apt instalează apache2 -y

2. Deveniți proprietar în directorul / var / www / html:

sudo chown pi / var / www / html

3. Accesați directorul:

cd / var / www / html

4. Verificați dacă sunteți proprietarul în loc de root:

Ls -al

5. Descărcați și deschideți Filezilla

6. Faceți o conexiune cu pi-ul dvs. așa cum se arată în imagine. (fie utilizați 169.254.10.1 și un cablu Ethernet, fie conectați-vă prin Wi-Fi)

A. Accesați directorul / var / www / html

b. Ștergeți pagina implicită index.html

c. Mutați toate fișierele frontend în acest director

Pasul 13: Pasul 13: Construirea exteriorului

Puteți face exteriorul ceasului cu alarmă după cum doriți! Am realizat o cutie pentru ceasul deșteptător cu un panou din lemn multiplex cu lățimea de 5 mm. Vreau să faceți ceva similar, aceștia sunt pașii pentru caseta menționată:

1. Desenați următoarele forme pe panoul multiplex:

Părți: 2 x pătrat (180 mm x 180 mm)

Sus și jos: 2 x dreptunghi (180 mm x 300 mm)

Față și spate: 2 x dreptunghi (170 mm x 300 mm)

2. Am tăiat și șlefuit fiecare formă pătrată și dreptunghiulară

3. Obțineți niște lemne de rezervă și realizați scânduri mici de 20 mm înălțime și 20 mm lățime.

4. Înșurubați scândurile mici pe interior (jos, față și spate) ale multiplexului așa cum se vede în fotografii.

5. Decideți unde doriți să faceți găurile potrivite pentru ecranul LCD, afișaj de 4 * 7 segmente, difuzor, senzor de luminozitate, LED RGB, codificator rotativ și buton.

6. Măsurați fiecare componentă pe care doriți să o afișați la exterior și desenați forme de dimensiuni adecvate pe multiplex.

7. Decupați piesele necesare.

8. Atașați câteva balamale în exteriorul cutiei, conectând partea superioară și partea din spate.

9. Atașați un magnet pe interiorul din față și o mică placă de metal pe interiorul părții superioare.

10. Înșurubați sau lipiți totul acolo unde doriți.

11. Asamblați cutia înșurubând toate exteriorele împreună (cu excepția vârfului).

Puteți sări peste 3 și 4 dacă utilizați șuruburi mai mici (eu am folosit șuruburi de 12 mm). Cu toate acestea, utilizarea șuruburilor mai mici reduce ușor stabilitatea cutiei.