The Artificial Plant Emotion Expressor (A.P.E.X. ): 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

แต่เดี๋ยวก่อน… ยังมีอีก!

ขั้นตอนที่ 1: บทนำ

เอเพ็กซ์คืออะไร?

APEX เป็นอุปกรณ์ตรวจสอบพืชที่ฉลาด (ไม่ต้องพูดถึงว่าน่ารัก) เพียงแค่เสียบเข้ากับต้นไม้ใด ๆ และจะแสดงระดับ "ความสุข" ของพืช! นี่เป็นเครื่องเตือนใจที่ดีในการรดน้ำต้นไม้หากคุณมีนิสัยที่ไม่ดีที่จะลืมรดน้ำต้นไม้

มันทำงานอย่างไร?

มายากล. ผมล้อเล่น! APEX ใช้ Arduino ที่ติดอยู่กับเซ็นเซอร์ความชื้นซึ่งสอดเข้าไปในดินของพืช เซ็นเซอร์นี้จะอ่านค่าความชื้นในดิน จากนั้น Arduino จะคำนวณว่าหน้าใดที่จะแสดง

แต่ทำไม?

ทำไมจะไม่ล่ะ?

ขั้นตอนที่ 2: รวบรวมชิ้นส่วนและเครื่องมือ

เข้าไปกันเถอะ! สำหรับคำแนะนำนี้ คุณจะต้องมีชิ้นส่วนและเครื่องมือค่อนข้างน้อย โชคดีสำหรับคุณ รายการทั้งหมดอยู่ด้านล่าง:

ด้วยเจตนารมณ์ของการแข่งขันไมโครคอนโทรลเลอร์ โปรเจ็กต์นี้สร้างขึ้นโดยชิ้นส่วนที่ซื้อใน Amazon อย่างสมบูรณ์! (ไม่ได้รับการสนับสนุน)

ส่วนรายการ:

• Arduino Uno
• จอแสดงผล LED 8x8
• เซ็นเซอร์สัมผัสแบบ Capacitive
• เซ็นเซอร์ความชื้น
• ขั้วต่อแบตเตอรี่ 9V
• แบตเตอรี่ 9V

รายการเครื่องมือ:

• สายเกจ 22 เส้น
• เทปพันสายไฟ
• เครื่องปอกสายไฟ
• หัวแร้ง
• ปั๊ม Desoldering

เมื่อคุณรวบรวมอุปกรณ์ที่จำเป็นทั้งหมดแล้ว ก็ถึงเวลาติดตั้งซอฟต์แวร์ Arduino!

ขั้นตอนที่ 3: การติดตั้ง Arduino IDE

เพื่อให้โครงการนี้ใช้งานได้ เราจะต้องสามารถตั้งโปรแกรม Arduino ได้ จำเป็นต้องดาวน์โหลดและติดตั้ง Arduino Integrated Development Environment (IDE) ลงในคอมพิวเตอร์ของคุณ เป็นคำอธิบายที่ค่อนข้างง่าย แต่ฉันจะแนะนำคุณตลอดกระบวนการ:

1. เยี่ยมชมเว็บไซต์ Arduino

2. ไปที่หน้าดาวน์โหลด (ซอฟต์แวร์ > ดาวน์โหลด)

3. คลิกลิงก์ดาวน์โหลดสำหรับระบบปฏิบัติการของคุณ

หมายเหตุด้านข้าง: โปรแกรมจะทำงานบน Windows, Mac และ Linux

4. การติดตั้งบน Windows

• ดับเบิลคลิกที่ไฟล์ที่ดาวน์โหลดเพื่อเรียกใช้
• คลิก "ตกลง" เพื่อยอมรับใบอนุญาต
• ทำตามคำแนะนำที่เหลือ
• ตอนนี้ควรติดตั้งโปรแกรมแล้ว!

(อย่าลืมดูภาพหน้าจอหากคุณหลงทาง)

5. การติดตั้งบน Mac

• คลิกที่ไฟล์ที่ดาวน์โหลด
• เลือก "เปิด"
• โปรแกรมจะติดตั้งและรันโดยอัตโนมัติ!

(อย่าลืมตรวจสอบภาพหน้าจอหากคุณสับสน)

6. แค่นั้นแหละ

และคุณทำเสร็จแล้ว! ตอนนี้คุณได้ดาวน์โหลด Arduino IDE ลงในระบบของคุณแล้ว!

ขั้นตอนที่ 4: รหัส

ขั้นตอนนี้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับรหัส เป็นโปรแกรมที่ค่อนข้างสั้น ดังนั้นฉันจะอธิบายกับคุณและอธิบายว่ามันทำงานอย่างไร อย่างแรก ภาพรวมโดยย่อ ต่อด้วยคำอธิบายเชิงลึก และสุดท้ายจะพุชไปยัง Arduino ได้อย่างไร!

ภาพรวมโดยย่อ

สำหรับผู้ที่ไม่สนใจคำอธิบายโค้ดโดยละเอียด ฉันกำลังจัดเตรียมเซ็กเมนต์ TL;DR! นี่คือคำอธิบายพื้นฐาน Arduino จับค่าจากเซ็นเซอร์ความชื้นทุก ๆ สองสามวินาที ข้อมูลนี้จะใช้ในการคำนวณและแสดงใบหน้าที่แน่นอน! นอกจากนี้ยังมีรหัสเล็กน้อยในตอนท้ายซึ่งให้ปุ่มสัมผัสแบบ capacitive เปิดและปิดจอแสดงผล สวยเรียบง่ายใช่มั้ย?

The Nitty Gritty

บทช่วยสอนส่วนนี้มีไว้สำหรับผู้ที่มีความสนใจอย่างมากเกี่ยวกับวิธีการทำงานของโปรแกรมทั้งหมด ทีละบรรทัด เราจะจัดเตรียมภาพหน้าจอด้านบนเพื่อช่วยให้คุณเข้าใจสิ่งที่คุณกำลังพูดถึง รวมทั้งรวมโค้ดบางบรรทัดไว้ในคำอธิบายนี้

โปรแกรมนี้แบ่งออกเป็นห้าส่วน:

1. รวมไลบรารี่และการสร้างตัวแปร
2. ฟังก์ชันการตั้งค่า
3. ฟังก์ชั่นสำหรับการแสดงออกทางสีหน้า
4. ฟังก์ชันเขียน Arduino บนเมทริกซ์
5. ฟังก์ชันลูป

รวมถึงไลบรารีและการสร้างตัวแปร:

ส่วนแรกของรหัสนี้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับตัวแปรและไลบรารีที่เราจะใช้

#include "LedControlMS.h"

#define TouchSensor 7 LedControl lc=LedControl(12, 11, 10, 1); int เซ็นเซอร์พิน = A5; int sensorValue = 0; บูลเริ่มต้น = เท็จ; บูลบน = จริง; บูลีนกด = ต่ำ;

บรรทัดแรกมีไลบรารีชื่อ LedControlMS ไลบรารีนี้จำเป็นสำหรับการส่งค่าไปยังจอแสดงผล LED บรรทัดถัดไปคือคำสั่ง define ซึ่งกำหนดพินสำหรับเซ็นเซอร์สัมผัสเป็น 7 หลังจากนั้น เรามีตัวแปรอีกสามตัวที่กำหนดพินสำหรับจอแสดงผล LED เซ็นเซอร์ความชื้น และค่าของมัน สามบรรทัดสุดท้ายเป็นบูลีนทั้งหมดที่ควบคุมสถานะของปุ่มสัมผัสและจอแสดงผล หลังจากนี้เรามีค่าไบต์ของเรา:

ไบต์ยิ้ม[4]={B0000010, B00110010, B01100100, B01100000};ไบต์แปลกใจ[4]={B00001110, B00001010, B01101110, B10010000}; ไบต์ [4]={B0000000100, B00100100, B00100100, B00100000}; ไบต์เศร้า[4]={B00000010, B01100100, B00110010, B00110000}; ไบต์ตาย[6]={B00001010, B00100100, B00101010, B000000000, B01100000, B01101010}; ข้อผิดพลาดไบต์[8]={B00111100, B01000010, B10100001, B10010001, B10001001, B10000101, B01000010, B00111100}; // Evil Faces ไบต์ esmile[4]={B00000010, B00101010, B01000100, B01000000}; ไบต์อีลาห์[4]={B00000010, B00101010, B01100100, B01100000}; ไบต์ eplain[4]={B00000010, B00101010, B00100100, B00100000}; ไบต์ eyell[4]={B00000001, B01101001, B01100010, B01100000}; ไบต์ etalk[4]={B00000001, B00101001, B01100010, B01100000};

ค่าเหล่านี้แสดงถึงใบหน้าทั้งหมดของ APEX แต่ละไบต์เป็นอาร์เรย์ที่มีหลายบิตที่กำหนดสถานะของแต่ละพิกเซลในแถวที่กำหนด "1" และ "0" หมายถึงเปิด/ปิดตามลำดับ

ฟังก์ชั่นการตั้งค่า:

ไปยังส่วนถัดไป เรามีฟังก์ชันการตั้งค่าของเรา

การตั้งค่าเป็นโมฆะ () {// MS Serial Output Serial.begin (9600);

โหมดพิน (เซ็นเซอร์สัมผัส, อินพุต);

// LED Matrix Setup lc.shutdown (0, เท็จ); lc.setIntensity(0, 4); lc.clearDisplay(0); }

ชื่ออธิบายได้ดีมาก นี่คือที่ที่เรา "ตั้งค่า" เซ็นเซอร์สัมผัสและจอแสดงผลของเรา สองบรรทัดแรกเริ่มต้นเอาต์พุตแบบอนุกรมของเรา (ใช้สำหรับการแก้ไขข้อบกพร่อง) บรรทัดที่สามตั้งค่าพินเซ็นเซอร์สัมผัสเป็นอินพุต และสี่บรรทัดสุดท้ายเริ่มต้นการแสดงผล

ฟังก์ชั่นสำหรับการแสดงออกทางสีหน้า:

นี่อาจเป็นส่วนที่ยาวที่สุด แต่ทั้งหมดนั้นเรียบง่ายและซ้ำซาก

โมฆะหัก () { lc.setRow (0, 0, ข้อผิดพลาด [0]); lc.setRow(0, 1, ข้อผิดพลาด [1]); lc.setRow(0, 2, ข้อผิดพลาด[2]); lc.setRow(0, 3, ข้อผิดพลาด[3]); lc.setRow(0, 4, ข้อผิดพลาด[4]); lc.setRow(0, 5, ข้อผิดพลาด[5]); lc.setRow(0, 6, ข้อผิดพลาด[6]); lc.setRow(0, 7, ข้อผิดพลาด[7]); }

โมฆะมีความสุข () {

lc.setRow(0, 0, ยิ้ม[0]); lc.setRow(0, 1, ยิ้ม[1]); lc.setRow(0, 2, ยิ้ม[2]); lc.setRow(0, 3, ยิ้ม[3]); lc.setRow(0, 4, ยิ้ม[3]); lc.setRow(0, 5, ยิ้ม[2]); lc.setRow(0, 6, ยิ้ม[1]); lc.setRow(0, 7, ยิ้ม[0]); }

เป็นโมฆะธรรมดา () {

lc.setRow(0, 0, meh[0]); lc.setRow(0, 1, meh[1]); lc.setRow(0, 2, meh[2]); lc.setRow(0, 3, meh[3]); lc.setRow(0, 4, meh[3]); lc.setRow(0, 5, meh[2]); lc.setRow(0, 6, meh[1]); lc.setRow(0, 7, meh[0]); }

โมฆะประหลาดใจ (){

lc.setRow(0, 0, เซอร์ไพรส์[0]); lc.setRow(0, 1, เซอร์ไพรส์[1]); lc.setRow(0, 2, เซอร์ไพรส์[2]); lc.setRow(0, 3, เซอร์ไพรส์[3]); lc.setRow(0, 4, เซอร์ไพรส์[3]); lc.setRow(0, 5, เซอร์ไพรส์[2]); lc.setRow(0, 6, เซอร์ไพรส์ [1]); lc.setRow(0, 7, เซอร์ไพรส์[0]); }

โมฆะตาย () {

lc.setRow(0, 0, ตาย[0]); lc.setRow(0, 1, ตาย[1]); lc.setRow(0, 2, ตาย[2]); lc.setRow(0, 3, ตาย[3]); lc.setRow(0, 4, ตาย[4]); lc.setRow(0, 5, ตายแล้ว[5]); lc.setRow(0, 6, ตาย[1]); lc.setRow(0, 7, ตาย[0]); }

โมฆะร้องไห้ () {

lc.setRow(0, 0, เศร้า[0]); lc.setRow(0, 1, เศร้า[1]); lc.setRow(0, 2, เศร้า[2]); lc.setRow(0, 3, เศร้า[3]); lc.setRow(0, 4, เศร้า[3]); lc.setRow(0, 5, เศร้า[2]); lc.setRow(0, 6, เศร้า[1]); lc.setRow(0, 7, เศร้า[0]); }

โมฆะ Evilsmile () {

lc.setRow(0, 0, เอสไมล์[0]); lc.setRow(0, 1, เอสไมล์[1]); lc.setRow(0, 2, เอสไมล์[2]); lc.setRow(0, 3, เอสไมล์[3]); lc.setRow(0, 4, เอสไมล์[3]); lc.setRow(0, 5, เอสไมล์[2]); lc.setRow(0, 6, เอสไมล์[1]); lc.setRow(0, 7, เอสไมล์[0]); }

โมฆะ evillaugh() {

lc.setRow(0, 0, elaugh[0]); lc.setRow(0, 1, elaugh[1]); lc.setRow(0, 2, elaugh[2]); lc.setRow(0, 3, elaugh[3]); lc.setRow(0, 4, elaugh[3]); lc.setRow(0, 5, elaugh[2]); lc.setRow(0, 6, elaugh[1]); lc.setRow(0, 7, elaugh[0]); }

โมฆะ evilplain () {

lc.setRow(0, 0, eplain[0]); lc.setRow(0, 1, eplain[1]); lc.setRow(0, 2, eplain[2]); lc.setRow(0, 3, eplain[3]); lc.setRow(0, 4, eplain[3]); lc.setRow(0, 5, eplain[2]); lc.setRow(0, 6, eplain[1]); lc.setRow(0, 7, eplain[0]); }

เป็นโมฆะ evilyell() {

lc.setRow(0, 0, eyell[0]); lc.setRow(0, 1, eyell[1]); lc.setRow(0, 2, eyell[2]); lc.setRow(0, 3, eyell[3]); lc.setRow(0, 4, eyell[3]); lc.setRow(0, 5, eyell[2]); lc.setRow(0, 6, eyell[1]); lc.setRow(0, 7, eyell[0]); }

เป็นโมฆะ eviltalk() {

lc.setRow(0, 0, etalk[0]); lc.setRow(0, 1, etalk[1]); lc.setRow(0, 2, etalk[2]); lc.setRow(0, 3, etalk[3]); lc.setRow(0, 4, etalk[3]); lc.setRow(0, 5, etalk[2]); lc.setRow(0, 6, etalk[1]); lc.setRow(0, 7, etalk[0]); }

ฟังก์ชันเหล่านี้ใช้เพื่อกำหนดการแสดงสีหน้าแต่ละครั้งโดยใช้ค่าไบต์ของเราจากส่วนแรก แต่ละบรรทัดกำหนดตำแหน่ง x และค่าไบต์ จากนั้นจึงนำค่าไปใช้กับคอลัมน์นั้น บางฟังก์ชันต้องการเส้นมากขึ้น เนื่องจากมีแถวที่ใช้แสดงค่าของใบหน้านั้นมากขึ้น ใบหน้าแต่ละหน้ามีความสมมาตร เราจึงวาดเส้นซ้ำ

ฟังก์ชัน WriteArduinoOnMatrix:

ส่วนที่สี่ใช้ในการคำนวณและเขียนหน้าที่ถูกต้องบนจอแสดงผล LED ประกอบด้วยชุดคำสั่ง else if ซึ่งตรวจสอบค่าน้ำแล้วตั้งค่าการแสดงผลโดยเรียกใช้ฟังก์ชันที่แตกต่างจากส่วนก่อนหน้า

เป็นโมฆะ writeArduinoOnMatrix () { if (sensorValue > 0 && sensorValue 30 && sensorValue 100 && sensorValue 200 && sensorValue 400 && sensorValue 650 && sensorValue <= 800) { ประหลาดใจ (); } อื่น ๆ { เสีย (); } }

คุณอาจสังเกตเห็นว่าเราเพิ่มใบหน้าที่ "หัก" ไว้ในกรณีที่เซ็นเซอร์อยู่นอกช่วงการทำงาน ซึ่งจะป้องกันข้อผิดพลาด null แปลก ๆ ที่เกิดขึ้น และทำให้เราเข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้นภายในโค้ดได้ดีขึ้น

ฟังก์ชันลูป:

สุดท้ายแต่ไม่ท้ายสุดคือฟังก์ชันลูป รหัสนี้ทำงานตรงตามชื่อ มันวนซ้ำ! แม้ว่าฟังก์ชันนี้จะมีเพียงไม่กี่บรรทัด แต่จริงๆ แล้วค่อนข้างง่าย รหัสจะอ่านสถานะของปุ่มก่อนและดูว่าการแสดงผลเป็น "เปิด" หรือไม่ หากพบว่าเป็นจริง ก็จะเรียกฟังก์ชัน WriteArduinoOnMatrix ซึ่งจะวาดใบหน้าบน APEX เนื่องจากฟังก์ชั่นนี้วนซ้ำ มันจะอัปเดตการแสดงผลได้บ่อยเท่าที่เราต้องการ ความล่าช้านี้ถูกกำหนดโดยตัวแปรเวลาหน่วงเวลา

วงเป็นโมฆะ () { ถ้า (เริ่มต้น == จริง) { เวลาหน่วง = 3000; } // กดปุ่มอ่าน = digitalRead (TouchSensor);

ถ้า (กด) {

ถ้า (บน == จริง) { lc.clearDisplay(0); บน = เท็จ; ล่าช้า (ล่าช้า); } อื่น ๆ { บน = จริง; ล่าช้า (ล่าช้า); } } sensorValue = analogRead (เซ็นเซอร์พิน); ล่าช้า (ล่าช้า); ถ้า (บน == จริง) {// วาดใบหน้า writeArduinoOnMatrix (); }

เริ่ม = จริง;

}

นั่นคือทั้งหมดที่มีในรหัส หวังว่าตอนนี้คุณจะเข้าใจวิธีการทำงานทั้งหมดได้ดีขึ้น และสามารถใช้ความรู้นี้เพื่อเริ่มปรับแต่งให้เข้ากับโครงการของคุณได้!

ดันโค้ดไปที่ Arduino

เมื่อเราได้ครอบคลุมโค้ดทั้งหมดแล้ว ก็ถึงเวลาที่จะพุชไปที่ Arduino! โชคดีที่ IDE ทำให้สิ่งนี้ง่ายมาก สิ่งที่คุณต้องทำคือเสียบ Arduino เข้ากับคอมพิวเตอร์ด้วยสาย USB จากนั้นคลิกลูกศรขวาที่ด้านบนซ้ายของ IDE ปล่อยให้รหัสผลักและคุณจะเห็นข้อความแสดงความสำเร็จที่ด้านล่างของโปรแกรมหากคุณทำถูกต้อง!

ขั้นตอนที่ 5: แผนภาพวงจร

เช่นเดียวกับโค้ด แผนภาพวงจรไม่ซับซ้อนเกินไป ประกอบด้วยเซ็นเซอร์สามตัวและ Arduino เท่านั้น ดังนั้นฉันจะบอกคุณถึงพินเอาต์สำหรับแต่ละตัว และหากคุณต้องการความช่วยเหลืออื่น ๆ ให้อ้างอิงกับไดอะแกรมด้านบน

จอแสดงผล LED:

• VCC -> 5V
• GRD -> GRD
• DIN -> พิน 12
• CS -> ปักหมุด 10
• CLK -> ปักหมุด 11

เซ็นเซอร์ความชื้น:

• บวก -> 5V
• เชิงลบ -> GRD
• สัญญาณ -> A5

เซ็นเซอร์สัมผัสแบบ Capacitive:

• VCC -> 5V
• GRD -> GRD
• SIG -> 7

ไม่ยากเกินไปใช่ไหม หากคุณมีปัญหาใด ๆ กับพินเอาต์นี้ โปรดดูวิดีโอด้านล่างซึ่งเราจะแนะนำวิธีการต่อสายให้คุณทราบ

ขั้นตอนที่ 6: นำทุกอย่างมารวมกัน

เป็นการยากที่จะอธิบายด้วยข้อความว่ามันเข้ากันได้อย่างไร ดังนั้นฉันขอแนะนำให้ดูวิดีโอสำหรับส่วนนี้อย่างแน่นอน ฉันจะไม่อธิบายอย่างแน่ชัดว่าฉันรวบรวมของฉันอย่างไร มันยากเกินไป แต่เพื่ออธิบายสิ่งต่าง ๆ อย่างคลุมเครือ ฉันบัดกรีการต่อสายไฟและพันไว้รอบ ๆ ด้านหลังของกระดาน จากนั้นฉันก็จัดตำแหน่งเซ็นเซอร์และใช้เทปพันสายไฟเพื่อยึดทั้งหมดเข้าด้วยกัน สุดท้าย ฉันทดสอบด้วยแบตเตอรี่ 9V และเมื่อฉันรู้ว่ามันใช้งานได้ ให้วางแบตเตอรี่ที่ด้านหลังและติดเทปไว้ด้วย อย่างที่ฉันพูดไปก่อนหน้านี้ ลองดูวิดีโอสำหรับขั้นตอนนี้ มันมีส่วนบัดกรีเล็กๆ ที่ดีที่เร่งความเร็วและจะช่วยให้คุณพันสายไฟได้อย่างถูกต้อง อย่าลังเลที่จะหยุดชั่วคราวหรือเล่นด้วยความเร็วครึ่งหนึ่งหากคุณหลงทาง

ยินดีด้วย! ถ้าทุกอย่างสำเร็จ ตอนนี้คุณควรมีหน่วย APEX ที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์!

หากต้องการทดสอบยูนิตของคุณ ให้หาต้นไม้ที่รดน้ำแล้วเสียบปลั๊ก! คุณควรพบว่ามันมีความสุขหรือประหลาดใจ นั่นหมายความว่ามันควรจะได้ผล!!! ทำได้ดีมากสำหรับการทำโครงการให้เสร็จ!

ขั้นตอนที่ 7: บทสรุป

และนั่นคือคำแนะนำทั้งหมด! ขอบคุณสำหรับการตรวจสอบโครงการ! ฝากคำถามและความคิดเห็นไว้ด้านล่าง และอย่าลืมติดตาม Urban Farming Guys เพื่อรับบทเรียนเจ๋งๆ แบบนี้! เราชอบที่จะได้ยินว่า APEX บิลด์ของคุณดำเนินไปอย่างไร และรูปภาพต่าง ๆ ก็น่าชื่นชมมาก! ขอขอบคุณอีกครั้งสำหรับการหยุด ขอให้มีวันที่ดี!

(คำแนะนำนี้ได้รับแรงบันดาลใจจากโครงการเก่า Plant Emoji!)

ป.ล. Instructable นี้เข้าร่วมการแข่งขัน Microcontrollers ดังนั้นอย่าลืมโหวตให้เรา! เราขอขอบคุณมันมาก:)

ป.ล. มาสร้าง APEX ใน Make Magazine กันเถอะ! โหวตที่นี่ ! ขอบคุณ:)