นาฬิกาปลุกอัจฉริยะ: 13 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

สวัสดี ฉันชื่อ Alexandra Christiaens และฉันเรียนเทคโนโลยีสื่อและการสื่อสารที่ Howest ใน Kortrijk ประเทศเบลเยียม

ในการมอบหมายงานของโรงเรียน เราต้องสร้างอุปกรณ์ IoT เราได้รับการสนับสนุนให้ทำสิ่งที่จะสร้างความแตกต่างในชีวิตของเราเองหรือในชีวิตของคนที่เรารู้จัก ฉันพบว่ามันค่อนข้างยากที่จะหาโครงการ และเมื่อฉันพยายามค้นหาโครงการที่เหมาะสม ฉันมักจะคิดว่า: "ฉันเหนื่อยเกินไปสำหรับเรื่องนี้" ในที่สุดฉันก็รู้ว่านี่อาจเป็นโครงการของฉัน: ฉันจะสร้างนาฬิกาปลุกอัจฉริยะที่จะช่วยให้ฉันตื่นขึ้นในตอนเช้าและช่วยให้ฉันเข้านอนได้ทันเวลาในตอนเย็น เนื่องจากข้อกำหนดสำหรับงานมอบหมายนี้กำหนดให้เราควรใช้ Raspberry Pi เพื่อทำงานทุกอย่าง ฉันจึงตัดสินใจเรียกอุปกรณ์ของฉันว่า "Sleepi" เป็นการเรียกสำนวน

หากคุณต้องการสร้างอุปกรณ์นี้ด้วยตัวเองและได้รับกิจวัตรการนอนหลับที่ดีอย่างฉัน ลองดูคู่มือที่มีประโยชน์นี้ที่ฉันเขียนไว้ด้านล่าง หากคุณต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับฉันและโครงการอื่นๆ ที่ฉันทำหรือจะทำ โปรดดูผลงานของฉัน

ขั้นตอนที่ 1: ขั้นตอนที่ 1: รวบรวมส่วนประกอบ

ดังนั้น อย่างแรกเลย ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเรามีทุกสิ่งที่เราต้องการก่อนที่เราจะเริ่มสร้าง ฉันทำรายการส่วนประกอบที่สำคัญที่สุด ด้านล่าง คุณจะพบ pdf พร้อมข้อมูลรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับส่วนประกอบต่างๆ

- 1 x Raspberry Pi 3 รุ่น B

- 1 x (ว่าง) การ์ด microSD และอะแดปเตอร์ (ฉันมีการ์ด 16GB แต่ 8GB ก็เพียงพอแล้ว)

- แหล่งจ่ายไฟ 1 x 5V สำหรับ Raspberry Pi

- 1 x สายเคเบิลอีเธอร์เน็ต

- แบตเตอรี่ 2 x 9V

- คลิปแบตเตอรี่ 2 x 9V

- 1 x บอร์ดขยาย GPIO 40 พินและสายเคเบิลสายรุ้ง

- 2 x BB830 ปลั๊กอิน Solderless Breadbord

- 1 x Arduino Uno

- 1 x 0.56 นิ้ว 4*7 ส่วนแสดงผล

- 1x DS18B20 เซ็นเซอร์อุณหภูมิ

- 1 x เซ็นเซอร์วัดความส่องสว่าง TSL2561

- หน้าจอ LCD 1 x 1602A

- 1 x ตัวแปลงระดับ

- 1 x SN74HC595N shiftregister

- 1 x ตัวเข้ารหัสแบบหมุน

- 1 x โพเทนชิออมิเตอร์

- ไฟ LED RGB 1 ดวง

- 1 x ลำโพง

- 4 x 337B ทรานซิสเตอร์

- 1 x ไดโอด

- 1 x ปุ่ม

- 3 x xl4005 31 ไดรเวอร์ LED

- ตัวต้านทาน 7 ตัว (2 x 10k โอห์ม 4 x 1k โอห์ม 1 x 470 โอห์ม)

- สายจัมเปอร์ต่างๆ (ชายกับชาย และชายกับหญิง)

ไม่จำเป็น:

- 1 x แผงไม้มัลติเพล็กซ์ (ฉันใช้อันที่มีขนาดต่อไปนี้ซึ่งมากเกินพอ: 860 มม. x 860 มม. x 5 มม.)

- เครื่องมือต่างๆ สำหรับงานไม้

- สีอะครีลิคในสีที่คุณชอบ

ขั้นตอนที่ 2: ขั้นตอนที่ 2: แผนผัง

หลังจากรวบรวมส่วนประกอบทั้งหมดแล้ว ฉันก็เริ่มเชื่อมต่อทุกอย่างได้ อันดับแรก ฉันทำแผนผัง Fritzing เพื่อให้แน่ใจว่าฉันจะไม่ทอดส่วนประกอบใด ๆ โดยการเชื่อมต่อผิด หลังจากข้อเสนอแนะจากครูของฉัน ฉันได้แก้ไขบางอย่างซึ่งส่งผลให้ไดอะแกรมแผนผังและแผนภาพการเดินสายไฟต่อไปนี้:

หมุด GPIO ส่วนใหญ่ใช้แทนกันได้ ดังนั้นคุณจึงสามารถสลับได้บางส่วนหากต้องการ อย่าลืมเปลี่ยนหมายเลขพินในรหัสตามนั้น

องค์ประกอบบางอย่างต้องเชื่อมต่อกับหมุดบางตัวอย่างไรก็ตาม ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเซ็นเซอร์วัดความส่องสว่างเชื่อมต่อกับ GPIO 23 (SDA) และ GPIO 24 (SCL) ตามลำดับ ฉันจะอธิบายว่าทำไมสิ่งนี้จึงสำคัญในขั้นตอนที่ 5

ขั้นตอนที่ 3: ขั้นตอนที่ 3: การตั้งค่า Raspberry Pi

ตอนนี้ได้เวลาตั้งค่า Pi ของเราแล้ว:

1. ใส่การ์ด microSD ของคุณลงในอะแดปเตอร์แล้วเสียบเข้ากับพีซีของคุณ

หากการ์ด microSD ของคุณไม่ว่างเปล่า ให้ฟอร์แมตการ์ดด้วยวิธีที่คุณต้องการก่อน

2. ติดตั้งซอฟต์แวร์ Raspbian OS จากเว็บไซต์ Raspberry pi

ดาวน์โหลดไฟล์ ZIP และแตกไฟล์ไปยังตำแหน่งที่ต้องการ

3. ดาวน์โหลดตัวจัดการดิสก์ Win32

คลิกที่ไอคอนโฟลเดอร์เพื่อเลือกภาพ เลือก microSD ของคุณที่ "อุปกรณ์" คลิกที่ "เขียน"

เมื่อภาพเขียนบนการ์ด MicroSD ของคุณ คุณสามารถเปิดได้ใน Windows Explorer

เปิดไฟล์ "cmdline.txt" ที่ส่วนท้ายของไฟล์ ให้เพิ่มบรรทัดข้อความต่อไปนี้: ip=169.254.10.1 ตรวจสอบให้แน่ใจว่าทุกอย่างอยู่ในบรรทัดเดียวกัน บันทึกไฟล์.

ตอนนี้นำการ์ด MicroSD ออกจากคอมพิวเตอร์ของคุณ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าปิดไฟ Pi ของคุณแล้ว และเสียบการ์ดใน Raspberry Pi ของคุณ

เชื่อมต่อสายอีเทอร์เน็ตกับ Pi และคอมพิวเตอร์ของคุณ

จ่ายไฟให้กับ Pi ของคุณด้วยอะแดปเตอร์จ่ายไฟ 5, 2V

ขั้นตอนที่ 4: ขั้นตอนที่ 4: เชื่อมต่อ Raspberry Pi

หากต้องการเชื่อมต่อกับ

Pi กับคอมพิวเตอร์ของเรา เราจะใช้สีโป๊ว

1. ติดตั้ง Putty และเปิด

2. กรอกที่อยู่ IP และพอร์ตตามที่แสดงในภาพแล้วคลิก 'เปิด'

3. เข้าสู่ระบบด้วยค่าเริ่มต้นต่อไปนี้:

NS. ชื่อผู้ใช้: pi

NS. รหัสผ่าน: ราสเบอร์รี่

4. ในการตั้งค่า WiFi:

NS. Sudo nano /etc/wpa_supllicant/wpa_supllicant.conf

NS. ที่ด้านล่างของไฟล์ ให้เพิ่มบรรทัดเหล่านี้:

ผม. เครือข่าย = {

ii. ssid=”กรอกชื่อเครือข่ายไร้สายของคุณ”

สาม. psk=”กรอกรหัสผ่านของเครือข่ายไร้สายของคุณ”

iv. }

ค. ปิดไฟล์แล้วบันทึก

5. ป้อนคำสั่งต่อไปนี้เพื่อค้นหาที่อยู่ IP ของ Pi ของคุณ: ifconfig wlan0

6. คุณสามารถใช้ที่อยู่ IP นี้ใน Putty เพื่อทำการเชื่อมต่อแบบไร้สายได้แล้ว (ดูด้านบน)

ขั้นตอนที่ 5: ขั้นตอนที่ 5: เปลี่ยนการตั้งค่าด้วย Raspi-config

ตอนนี้เราต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่า Pi สามารถสื่อสารกับส่วนประกอบทั้งหมดของเราได้

เราจะเปลี่ยนการตั้งค่าบางอย่างใน raspi-config

เปิด raspi-config ด้วยคำสั่ง:

sudo raspi-config

2. เลือก 4 ตัวเลือกการแปลเป็นภาษาท้องถิ่น

3. เลือก I2 เปลี่ยนเขตเวลา

4. เปลี่ยนเขตเวลาเป็นเขตเวลาท้องถิ่นของคุณและเสร็จสิ้นเพื่อกลับไปที่ raspi-config

5. เลือก 5 ตัวเลือกการเชื่อมต่อ

6. เลือก P5 I2C

7. เปิดใช้งานการสื่อสาร I2C

8. เลือก 5 ตัวเลือกการเชื่อมต่อ

9. เลือก P6 Serial

10. ปิดการใช้งานเชลล์การเข้าสู่ระบบ

11. เปิดใช้งานการสื่อสารแบบอนุกรม

ขั้นตอนที่ 6: ขั้นตอนที่ 6: เปลี่ยนการตั้งค่าใน /boot/config.txt

ตอนนี้เราต้องกำหนดค่าบางอย่างใหม่ในไฟล์ /boot/config.txt

1. เข้าถึงไฟล์:

sudo nano /boot/config.txt

2. ที่ด้านล่าง คุณจะเห็น:

enable_uart=1

เนื่องจากเราเปิดใช้งานพอร์ตอนุกรมก่อนหน้านี้

3. เพิ่มสองบรรทัดต่อไปนี้:

dtoverlay=pi3-miniuart-bt

dtoverlay=i2c-gpio, บัส=3

Raspberry Pi 3 มีพอร์ตอนุกรม 2 พอร์ต: พอร์ตอนุกรมฮาร์ดแวร์และพอร์ตอนุกรมของซอฟต์แวร์ ด้วยคำสั่งแรก เราจะกำหนดพอร์ตอนุกรมของซอฟต์แวร์ให้กับฟังก์ชัน Bluetooth และกำหนดพอร์ตอนุกรมของฮาร์ดแวร์ให้กับพิน Rx และ Tx ซึ่งเราจะใช้ในการสื่อสารกับ Arduino

บรรทัดที่สองเปิดใช้งานซอฟต์แวร์บัสI²Cบน Pi เนื่องจากฮาร์ดแวร์I²Cบัสบางครั้งให้ข้อผิดพลาดเมื่อเซ็นเซอร์ที่เชื่อมต่อกับบัสI²Cนี้ใช้การยืดนาฬิกา ซอฟต์แวร์บัส I²C จะเปิดใช้งานโดยอัตโนมัติบน GPIO 23 (SDA) และ GPIO 4 (SCL) ซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญที่ต้องเชื่อมต่อเซ็นเซอร์วัดความส่องสว่างซึ่งใช้I²C เพื่อส่งข้อมูลอย่างถูกต้อง

ขั้นตอนที่ 7: ขั้นตอนที่ 7: เพิ่มผู้ใช้ไปยังกลุ่มที่ถูกต้อง

สุดท้ายเพิ่มผู้ใช้ไปยังบางกลุ่ม:

1. ตรวจสอบว่าผู้ใช้ปัจจุบันของคุณอยู่ในกลุ่มใด:

จัดกลุ่ม your_username

2. เพื่อให้ฟังก์ชันทั้งหมดใช้งานได้ ผู้ใช้ต้องอยู่ในกลุ่มต่อไปนี้:

adm dialout sudo อินพุต netdev gpio i2c spi ·

หากจำเป็น ให้เพิ่มผู้ใช้ในกลุ่มที่เหมาะสม:

sudo adduser your_username ชื่อกลุ่ม

ขั้นตอนที่ 8: ขั้นตอนที่ 8: ฐานข้อมูล

เพื่อให้สามารถจัดเก็บเวลาปลุกต่างๆ ที่กำหนดโดยผู้ใช้และค่าต่างๆ ของเซ็นเซอร์ ฉันต้องสร้างฐานข้อมูล คุณสามารถดูแผนผังฐานข้อมูลด้านบน

ในการเพิ่มฐานข้อมูลลงใน Raspberry Pi ให้ทำตามขั้นตอนต่อไปนี้:

1. ทำการเชื่อมต่อผ่าน Putty

2. อัปเดต MySQL

sudo apt-get update

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

sudo รีบูต

3. MariaDB. ที่ปลอดภัย

sudo mysql_secore_installation

4. เข้าสู่ระบบ MariaDB

sudo mysql -u root

5. ฐานข้อมูลปัจจุบันไม่มีผู้ใช้ เราใช้รหัสนี้เพื่อสร้างผู้ใช้ คุณเพียงแค่กรอกผู้ใช้และรหัสผ่าน:

ให้สิทธิ์ทั้งหมดบน *.* TO ‘fill_in_your_chosen_username’@’%’

ระบุโดย 'fill_in_your_chosen_password' พร้อมตัวเลือก GRANT;

สิทธิ์ในการล้าง;ออก;

6. ดาวน์โหลดฐานข้อมูลจาก Github

7. ติดตั้งโต๊ะทำงาน

8. ทำการเชื่อมต่อในโต๊ะทำงานกับ pi ของคุณและรันไฟล์

ขั้นตอนที่ 9: ขั้นตอนที่ 9: รหัส Python

1. ดาวน์โหลดและบันทึก Pythonfiles จาก Github

2. ดาวน์โหลดและเปิด Pycharm

3. สร้างล่ามและการกำหนดค่าการปรับใช้ให้เหมาะกับ Raspberry Pi ของคุณ

4. แก้ไขไฟล์ mainCode1.py ใน Pycharm และเปลี่ยนหมายเลขพินและการตั้งค่าฐานข้อมูลเป็นการตั้งค่าส่วนบุคคลของคุณจากขั้นตอนก่อนหน้า

ขั้นตอนที่ 10: ขั้นตอนที่ 10: เรียกใช้ Python Code โดยอัตโนมัติ

1. สร้างการเชื่อมต่อสีโป๊วกับ Pi ของคุณ

2. เปิดไฟล์ /etc/rc.local:

sudo nano /etc/rc.local

3. ก่อนออก ให้เพิ่มบรรทัดต่อไปนี้:

นอน 60

python3 /path_from_root_to_your_pythonfile/name_of_your_pythonfile.py

ขั้นตอนที่ 11: ขั้นตอนที่ 11: รหัส Arduino

1. ดาวน์โหลดและบันทึกไฟล์.ino จาก Github

2. เชื่อมต่อ Arduino กับแล็ปท็อปของคุณผ่าน USB

3. ถอดสาย Rx และ Tx ที่เชื่อมต่อ Arduino กับ Raspberry Pi

4. เปิดไฟล์และอัปโหลดไปยัง Arduino

5. ถอด Arduino ออกจากแล็ปท็อปของคุณและเชื่อมต่อสาย Rx และ Tx อีกครั้งอย่างถูกต้อง

6. ให้พลังแก่ Arduino การแสดงส่วน 4*7 ควรแสดงเป็น 12:34

ขั้นตอนที่ 12: ขั้นตอนที่ 12: เว็บเซิร์ฟเวอร์

1. ติดตั้งอาปาเช่:

sudo apt ติดตั้ง apache2 -y

2. เป็นเจ้าของจากไดเร็กทอรี /var/www/html:

sudo chown pi /var/www/html

3. ไปที่ไดเร็กทอรี:

cd /var/www/html

4. ตรวจสอบว่าคุณเป็นเจ้าของแทนการรูทหรือไม่:

ls -al

5. ดาวน์โหลดและเปิด Filezilla

6. ทำการเชื่อมต่อกับ pi ของคุณตามที่แสดงในภาพ (ใช้ 169.254.10.1 และสายอีเธอร์เน็ตหรือเชื่อมต่อผ่าน wi-fi)

NS. ไปที่ไดเร็กทอรี /var/www/html

NS. ลบหน้า index.html เริ่มต้น

ค. ย้ายไฟล์ส่วนหน้าทั้งหมดไปยังไดเร็กทอรีนี้

ขั้นตอนที่ 13: ขั้นตอนที่ 13: สร้างภายนอก

คุณสามารถทำนาฬิกานอกนาฬิกาปลุกได้ตามใจชอบ! ฉันทำกล่องใส่นาฬิกาปลุกด้วยแผงไม้แบบมัลติเพล็กซ์ที่มีความกว้าง 5 มม. ฉันต้องการทำสิ่งที่คล้ายคลึงกัน นี่คือขั้นตอนสำหรับกล่องดังกล่าว:

1. วาดรูปร่างต่อไปนี้บนแผงมัลติเพล็กซ์:

ด้านข้าง: 2 x สี่เหลี่ยมจัตุรัส (180 มม. x 180 มม.)

บนและล่าง: 2 x สี่เหลี่ยมผืนผ้า (180 มม. x 300 มม.)

ด้านหน้าและด้านหลัง: 2 x สี่เหลี่ยมผืนผ้า (170 มม. x 300 มม.)

2. เลื่อยและทรายแต่ละรูปทรงสี่เหลี่ยมและสี่เหลี่ยม

3. หาไม้สำรองมาทำเป็นแผ่นเล็กๆ สูง 20 มม. และกว้าง 20 มม.

4. ขันแผ่นไม้ขนาดเล็กเข้าไปด้านใน (ด้านล่าง ด้านหน้า และด้านหลัง) ของมัลติเพล็กซ์ตามที่เห็นในรูปภาพ

5. ตัดสินใจว่าคุณต้องการสร้างรูที่เหมาะสมสำหรับหน้าจอ LCD, การแสดงส่วน 4*7, ลำโพง, เซ็นเซอร์วัดความส่องสว่าง, RGB LED, เครื่องเข้ารหัสแบบหมุนและปุ่มที่ใด

6. วัดทุกองค์ประกอบที่คุณต้องการให้แสดงด้านนอกและวาดรูปร่างที่มีขนาดเหมาะสมบนมัลติเพล็กซ์

7. ตัดชิ้นส่วนที่จำเป็นออก

8. ติดบานพับที่ด้านนอกของกล่องโดยเชื่อมต่อด้านบนและด้านหลัง

9. ติดแม่เหล็กที่ด้านในของด้านหน้าและแผ่นโลหะขนาดเล็กที่ด้านในของด้านบน

10. ขันหรือกาวทุกอย่างที่คุณต้องการ

11. ประกอบกล่องโดยขันสกรูด้านนอกทั้งหมดเข้าด้วยกัน (ยกเว้นด้านบน)

คุณสามารถข้าม 3 และ 4 หากคุณใช้สกรูขนาดเล็กกว่า (ฉันใช้สกรู 12 มม.) การใช้สกรูขนาดเล็กจะลดความเสถียรของกล่องลงเล็กน้อย