Asistent Personal: 9 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:19

Në këtë udhëzues, unë do t'ju tregoj se si mund të përdorni fuqinë e ESP8266, kreativitetin në hartimin dhe programimin e softuerit, për të bërë diçka të lezetshme dhe edukative.

Unë e quaj atë Asistent Personal, sepse ka madhësinë e xhepit, ju flet dhe mund t'ju japë disa informacione të dobishme, dhe (natyrisht) disa informacione jo të dobishme (por akoma të ftohta) në lidhje me motin, kohën dhe datën, mesazhet e Gmail, lindjen e gjallë dhe nivelet e vdekjeve etj.

Unë u përpoqa ta mbaja dizajnin të thjeshtë. Pajisja ka dy ndërfaqe përdoruesi. Një buton fizik dhe një aplikacion i bazuar në ueb, ai përdorues mund të hyjë në të duke përdorur një shfletues uebi dhe të ndryshojë cilësimet dhe konfigurimin e pajisjes.

Si funksionon? Komponentët kryesorë të këtij projekti janë një modul mikrokontrollues dhe një muzikant. Mikrokontrolluesi ynë (NodeMCU) përdor teknologjinë WiFi për t'u lidhur me një pikë aksesi me lidhje interneti; kështu që ai mund të marrë të dhënat e tij të kërkuara, t'i përpunojë ato dhe i tregon Muzikuesit (DFPlayer Mini) se kur, cili skedar MP3 duhet të luhet.

Tani për tani, kjo është gjithçka që duhet të dini. Unë do t'ju jap informacion më të detajuar në hapat e ardhshëm, kështu që mos u shqetësoni.

Hapi 1: Pjesët e nevojshme

• NodeMCU ESP-12E (CP2102 USB-to-Serial Interface)
• DFPlayer Mini
• Butoni Momenti i Shtytjes SPST
• Altoparlant 8 Ohm 2 Watt
• Kartë Micro SD (Do t'ju duhen disa Kilobajt, kështu që kapaciteti nuk ka rëndësi)
• Arra dhe bulona
  • M3 arra (x6)
  • Rrufetë M3 - 23 mm (x4)
  • Rrufetë M3 - 15 mm (x2)
• Dioda e sinjalit 1N4148 (x1)

• Rezistencat

  • Rezistencë 1K (x1)
  • Rezistencë 10K (x2)

Pjesë të tjera:

• PCB (mund të porosisni një prototip në internet ose të vizitoni një dyqan lokal)

• Fletë akrilike e prerë me lazer

  • Fletë e qartë me trashësi 2 mm
  • 2.8 mm trashësi dy fletë me ngjyra të ndryshme (portokalli dhe jeshile, e kuqe dhe jeshile, varet nga ju dhe ngjyrat nuk kanë rëndësi)
• Çdo 5 volt (të paktën) 1 ngarkues mikro USB amper (për të ndezur pajisjen)

Hapi 2: Si funksionon

Mirë, unë dua t'ju jap informacion më të detajuar se si funksionon softueri.

Softueri përbëhet nga disa Shërbime. Çdo shërbim, ka modulet e veta. (Ju mund ta konsideroni një shërbim si një klasë dhe modulet e tij si metodat e tij). Çdo modul, mund të konsiderohet si një objekt i ekzekutueshëm. Pra, softueri ynë përbëhet nga disa objekte të ekzekutueshme.

Këtu kemi disa shërbime dhe nën-shërbime ose modulet e tyre:

• Gmail

  Mesazhe të palexuara

• Moti

  • Temperatura aktuale
  • Gjendja e sotme
  • Sot e ulët / e lartë
  • Gjendja e nesërme
  • Nesër e ulët / e lartë
  • Parashikimi i reshjeve
  • Lindje perendim
• Koha
  • Koha aktuale
  • Data aktuale
• Lindja & Vdekja
  • Lindja Botërore
  • Vdekja Botërore

Ekziston një radhë rrethore që mban module në të. Ne e quajmë Radha e Operacionit. Unë thashë, secili modul është një objekt i ekzekutueshëm. Pra, kur shtypni butonin e shtypjes në pajisje, ajo shikon në radhën e funksionimit dhe ekzekuton modulin (ose objektin) tjetër.

Ju mund të redaktoni radhët e anëtarëve të radhës në ndërfaqen e përdoruesit të bazuar në ueb që do të shpjegoj më vonë. Tani për tani, unë do t'ju jap një shembull. Konsideroni radhën e funksionimit aktual si kjo:

QUEUE (Mesazhe të palexuara | Parashikimi i reshjeve | Koha aktuale)

Ju shtypni butonin e shtypjes, Mesazhet e palexuara duhet të ekzekutohen.

QUEUE (Mesazhe të palexuara | Parashikimi i reshjeve | Koha aktuale)

Pra, pajisja do të përdorë të dhënat e grumbulluara (këtu, numrin e mesazheve tuaj të palexuar që janë kapur nga burimi i google API) për t'ju folur. Por si? Këtu, NodeMCU do t'i tregojë Modulit MP3, kur duhet të luajë cilën pjesë MP3 për të bërë një fjali kuptimplotë. Për ta arritur këtë, unë kam hartuar radhë, kohëmatës dhe algoritme të ndryshme. (Nëse jeni një djalë c ++ dhe ju pëlqejnë mikrokontrolluesit, mund ta studioni kodin për veten tuaj.)

Pra, do të dëgjoni, pajisja fillon të flasë: Keni 4 mesazhe të palexuar në kutinë tuaj hyrëse në gmail.

Ju shtypni përsëri butonin, moduli tjetër do të jetë Parashikimi i reshjeve që duhet të trajtohet.

QUEUE (Mesazhe të palexuara | Parashikimi i reshjeve | Koha aktuale)

Pra, do të dëgjoni, diçka si: Mos harroni ombrellën tuaj, nesër bie shi. Dhe kështu me radhë … Edhe një gjë interesante: për disa module (si parashikimi i reshjeve), mund të prisni fjali të rastësishme për të njëjtat gjendje. Për shembull, nëse nesër ka reshje dhe bie shi, dhe jo borë, mund të prisni "ka mundësi për shi nesër", "sillni diellin tuaj, nesër do të bjerë shi", "tut, tut, duket si shi për nesër", ose…

Si marrim të dhëna të ndryshme për secilin shërbim?

• Gmail

  Mesazhet e palexuaraGoogle ka një API të fuqishme në të cilën mund të hyni në shërbimet e saj të ndryshme duke përfshirë Gmail. Por, për qëllime sigurie, keni nevojë për metoda të ndryshme të vërtetimit dhe autorizimit si OAuth. ESP8266 nuk është aq i fuqishëm për të drejtuar algoritme të ndryshme të ndërlikuara të hashut. Pra, kam përdorur një teknologji të vjetër dhe të thjeshtë të identifikimit për të hyrë në kutinë hyrëse të gmail. Googleshtë Google Atom Feed që mund të përdoret gjithashtu nga RSS Readers. Ne dërgojmë një kërkesë HTTP për të hyrë në burimin e gmail dhe përgjigja e tij është në formatin XML. Pra, ne numërojmë numrin e mesazheve të palexuara dhe i përdorim në programin tonë

• Ne përdorim Yahoo Weather API për të marrë informacione të ndryshme të motit. Kohët e fundit, ashtu si Google, Yahoo ka ndryshuar API -në e tij të motit, kështu që do t'ju duhet të përdorni standardet OAuth për të hyrë në të dhënat e tij. Fatkeqësisht, ESP8266 nuk mund ta trajtojë kompleksitetin e tij, kështu që ne do të përdorim një truk për të zgjidhur problemin. Në vend që të hyjmë drejtpërdrejt në Yahoo Weather API, ne do ta dërgojmë kërkesën tonë në një skedar të personalizuar në një server. Dosja jonë merr të dhëna nga Yahoo Weather dhe thjesht na i dërgon ato.

  • Kushtet e së nesërmes do t'ju tregojnë nëse nesër është më e ngrohtë ose më e ftohtë se sot, ose atje nëse nuk do të ketë ndonjë ndryshim të ndjeshëm të temperaturës. Ne e krahasojmë "sot e ulët / e lartë" me "nesër e ulët / e lartë" për ta arritur këtë. Ju mund të kontrolloni se si e kam shkruar këtë algoritëm dhe si funksionon në skedarin e bibliotekës së programit.
  • Nëse kontrolloni dokumentacionin e motit Yahoo, mund të shihni tabelën e Kodeve të Kushteve. Siç thuhet, kodet e gjendjes përdoren në përgjigje për të përshkruar kushtet aktuale. Ne do të përdorim kodet e gjendjes së nesërme dhe kuptimet e tyre për të zbuluar nëse do të ketë reshje dhe është shi apo borë.
• TimeNTP qëndron për Network Time Protocol. It'sshtë një protokoll rrjeti për sinkronizimin e orës midis sistemeve kompjuterike. Meqenëse kemi qasje në internet, ne do të përdorim një Klient NTP për të marrë kohë nga një NTP Server dhe për ta sinkronizuar atë me kohëmatësin e brendshëm ESP8266 (si ai që e përdorni me millis () nëse jeni një djalë Arduino).
• Ne do të llogarisim numrin e lindjeve dhe vdekjeve nga fillimi i ditës (Falë NTP Client, është e thjeshtë të marrësh numrin e sekondave që nga fillimi i ditës). Kam përdorur normat botërore të lindjeve dhe vdekjeve nga ekologjia.

Hapi 3: Konfiguroni Softuerin

Ne do të përdorim Arduino IDE për të ngarkuar programin tonë në NodeMCU. Ju mund të shkarkoni dhe instaloni Arduino IDE më të fundit nga faqja e tyre zyrtare:

Para fillimit, duhet të konfiguroni Arduino IDE për Nodemcu. Unë nuk do t'ju tregoj hapat këtu, sepse mund të jetë jashtë temës. Por ju mund të ndiqni hapat dhe shpjegimet e këtij udhëzuesi të shkëlqyer.

Programi ynë ka disa varësi nga biblioteka. Çfarë është varësia nga softueri?

Varësia është një term i gjerë inxhinierik softuerësh që përdoret për t'iu referuar kur një pjesë e softuerit mbështetet në një tjetër.

Këtu është një listë e bibliotekave Arduino që duhet të keni në kompjuterin tuaj për të qenë në gjendje të përpiloni programin Personal Assistant:

• ArduinoJson
• DFRobotDFPlayerMini
• Klienti NTP

Ju mund t'i shkarkoni ato një nga një nga faqja e tyre Github, pastaj nxjerrni skedarët zip në drejtorinë e bibliotekës Arduino. Rruga e tij në sistemin tuaj është: C: / Users [your-username] Documents / Arduino

Kam shkruar një bibliotekë për ta mbajtur kodin të pastër dhe për të shmangur kompleksitetin. Shkarkoni skedarin PersonalAssistant-Library.zip dhe nxirreni atë në drejtorinë e bibliotekës Arduino. Ashtu si ajo që keni bërë për ato tre biblioteka më parë.

Skedari YahooWeather.php

Meqenëse ESP8266 nuk është aq i fuqishëm sa të kryejë algoritme hash, ne nuk mund ta përdorim atë drejtpërdrejt për të dërguar kërkesa HTTP në Yahoo Weather API, bazuar në standardet OAuth. Pra, ne do të përdorim një skedar midis pajisjes sonë dhe Yahoo Weather API. Ju mund të shkarkoni skedarin YahooWeather.zip, ta ekstraktoni dhe ta vendosni skedarin YahooWeather.php në një server në internet. Për shembull, nëse domeni juaj është example.com dhe e vendosni skedarin në drejtorinë api, pika juaj përfundimtare e api bëhet example.com/api/YahooWeather.php Ju do të dërgoni kërkesa për të dhëna të motit në këtë pikë përfundimtare.

Skica e Programit dhe FFS (Sistemi i Skedarëve Flash)

Bordi juaj NodeMCU ka një sistem skedar flash 4 MB për ruajtjen e të dhënave. Pra, kur e kemi, pse të mos e përdorim?

E mbani mend kur thashë se pajisja jonë ka dy ndërfaqe përdoruesi? Përveç atij butoni të vetmuar shtytje, ndërfaqja jonë e dytë e përdoruesit është një aplikacion i thjeshtë i bazuar në ueb. Me këtë aplikacion, ju mund të manipuloni radhën e funksionimit duke aktivizuar / çaktivizuar çdo modul, duke ndryshuar cilësimet e shërbimit ose konfigurimin e pajisjes, si vendosja e WiFi SSID dhe fjalëkalimi. Ne do t'i ruajmë të gjitha këto skedarë në NodeMCU Flash File System dhe do të drejtojmë një server të lehtë në internet për të trajtuar kërkesat e përdoruesve nga shfletuesi i tyre në internet.

Redaktimi i skedarit të konfigurimit

Shkarkoni skedarin PersonalAssistant-Sketch.zip dhe nxirreni diku në kompjuterin tuaj. Hapni skedarin config.json i cili ndodhet:

PersonalAssistant/data/config.json

Ju mund të përdorni çdo redaktues teksti ose kodi si notepad, notepad ++, Atom, etj. Skedari është një strukturë e të dhënave json, kështu që është çift çelësash / vlerash të lexueshëm nga njeriu dhe lehtë mund ta redaktoni. Ju mund t'i ndryshoni këto fusha:

• Gmail

  • emri i përdoruesit: emri juaj i përdoruesit në Gmail me @gmail.com të tij
  • fjalëkalimi: fjalëkalimi juaj i Gmail

• Moti

  • mjerë: vendndodhja për të cilën dëshironi të merrni informacione mbi motin. WOEID (Ku në Tokë Identifikuesi) është një identifikues referimi që përdoret nga Yahoo për vendndodhjen. Ju mund të bëni një kërkim në vendet WOEID në këtë lidhje.
  • api: është pika përfundimtare e API -së. Lidhja me skedarin tuaj yahooweather.php.
  • appId, konsumatori dhe konsumatori Sekret: për të hyrë në Yahoo Weather API, duhet të krijoni një projekt në faqen e zhvilluesve të Yahoo. Kjo do t'ju japë një Çelës dhe Sekret të Konsumatorit të cilat janë të nevojshme për përdorimin e API. Për të filluar, vizitoni faqen e Zhvilluesit të motit Yahoo dhe krijoni një APP.

• Zonë kohore

  zona kohore: futni zonën kohore bazuar në vendndodhjen tuaj. Mund të jetë një numër notues pozitiv ose negativ dhe njësia e tij është orë

• WiFi

  • ssid: SSID i rrjetit tuaj.
  • fjalëkalimi: fjalëkalimi i rrjetit tuaj. NodeMCU do të përdorë ssid dhe fjalëkalimin për t'u lidhur me rrjetin tuaj wifi.

Ngarkimi i të dhënave të Skicës së Programit dhe FFS

Lidhni NodeMCU me kompjuterin tuaj, duke përdorur një kabllo mikro-USB në USB.

Tani hapni skedarin PersonalAssistant.ino i cili ndodhet:

PersonalAssistant/PersonalAssistant.ino

Në Arduino IDE, nga Tools> Board, zgjidhni NodeMCU 1.0 (Moduli ESP-12E). Nga Tools> Port, zgjidhni portën e duhur. Ai përfaqëson NodeMCU tuaj.

Tani, zgjidhni Tools> ESP8266 Sketch Data Upload, kjo do të ngarkojë përmbajtjen e dosjes së të dhënave në ESP8266. Prisni disa momente derisa të përfundojë. Pastaj, zgjidhni Sketch> Upload ose thjesht shtypni butonat Ctrl + U në tastierën tuaj për të filluar ngarkimin e programit. Prisni derisa të shihni mesazhin "ngarkimi është kryer".

Hapi 4: Konfiguroni kartën Micro SD

Ne përdorim një kartë mikro SD për të ruajtur pjesët e skedarëve MP3. Nshtë NodeMCU ai që vendos se cili skedar duhet të luhet në çfarë ore dhe DFPlayer Mini e ndihmon atë në bërjen e një fjalie kuptimplote duke deshifruar skedarët MP3.

Kam përdorur Amazon Polly për të krijuar pjesët e zërit që më duheshin.

Amazon Polly është një shërbim që e kthen tekstin në të folur të vërtetë, duke ju lejuar të krijoni aplikacione që flasin dhe të krijoni kategori krejtësisht të reja të produkteve të aktivizuara nga të folurit.

Mos harroni, pajisja jonë nuk përdor Amazon Polly API për të folur në mënyrë dinamike. Ne kemi disa pjesë statike të zërit jashtë linje, dhe duke i bashkuar ato, bëjmë fjali të ndryshme.

Kam përdorur këtë faqe për të krijuar skedarë MP3. Dalja e zërit që zgjodha ishte anglishtja amerikane / Salli.

E vetmja gjë që duhet të bëni është të shkarkoni skedarin microSD.zip, pastaj ta ekstraktoni në kartën tuaj micro SD. Ai përmban të gjitha 78 skedarët MP3 të kërkuar.

Ndoshta Karta juaj Micro SD vjen me dhe përshtatës. Mund ta futni Kartën tuaj Micro SD në përshtatësin e saj dhe ta lidhni me laptopin tuaj. Nëse kompjuteri juaj nuk mbështet leximin e kartave, atëherë duhet të përdorni një Lexues të jashtëm të Kartave.

Hapi 5: Hartimi i Skemave dhe Vendosja e PCB

Unë kam hartuar Skemën dhe Bordin duke përdorur Autodesk EAGLE. Unë kam përfshirë skedarët SCH dhe BRD në PersonalAssistant-PCB.zip. Mund ta redaktoni dhe / ose dërgoni me lehtësi te një prodhues PCB lokal ose online për të porositur dhe marrë bordin tuaj.

Një gjë tjetër për të përmendur është, ESP8266 funksionon në 3.3v ndërsa DFPlayer Mini punon në 5v. Meqenëse këto dy module duhet të flasin me njëri -tjetrin përmes ndërfaqes serike, ne nuk mund të lidhim drejtpërdrejt një dalje 5v me një hyrje 3.3v pasi dëmton ESP8266 tuaj. Pra, do të na duhet një konvertim i nivelit nga 5v në 3.3v. Ne përdorim një diodë sinjali dhe një rezistencë 10K për ta bërë atë të ndodhë.

Hapi 6: Ngjiteni atë

Montimi i bordit është mjaft i thjeshtë pasi keni disa përbërës. Ndiqni modelet skematike dhe të tabelës në hapin 5 për ta vendosur me lehtësi secilin artikull në vendin e tij të duhur.

Fillova duke bashkuar rezistorët dhe diodën, pasi ato janë të vogla. Ju lehtë mund t'i shkurtoni bishtat e tyre të panevojshëm duke përdorur një prestar teli. Nga lart poshtë, duhet të vendosni rezistencë 1K, 10K dhe 10K.

Nuk keni pse të lidhni të gjitha kunjat NodeMCU dhe DFPlayer Mini në PCB. Ngjitja e kunjave me një shteg është e mjaftueshme.

Mos harroni, folësit dhe diodat kanë polaritet. Ju keni një altoparlant dhe një diodë në përbërësit tuaj. Për diodën, ana me një vijë të zezë është ana negative e saj ose katoda.

Hapi 7: Mbyllja

Vendosa të krijoj një rrethim të zbukuruar në një mënyrë krijuese. Isha i shqetësuar për formën e saj të çuditshme gjatë dizajnit, por në fund, Nuk ishte aq keq. Të paktën duket si një piano e madhe dhe ndihet mirë duke e mbajtur në dorën tënde!

Në vend të formës klasike kubike gjashtëkëndore me 6 faqe, unë projektova një rrethim me shumë shtresa. Nga poshtë lart, secila shtresë shtrihet në shtresën e saj të poshtme. (Unë i quaja L0 në L6, nga poshtë lart)

Ngjyrat dhe Trashësia

Ju mund të përdorni dy ngjyra plotësuese për të bërë kontrastin më të fortë, si:

• E kuqe dhe jeshile
• Blu dhe Portokalli
• E Verdhe dhe Vjollce
• Blu dhe të Verdhë

Kam përdorur akrilik të qartë për shtresën e sipërme, kështu që ju mund të shihni brenda pajisjes.

Trashësia e shtresës së sipërme (shtresa-6) duhet të jetë 2 mm. Trashësia e shtresave të tjera (shtresa-0 deri në shtresën-5) duhet të jetë 4 mm. Nëse dëshironi të përdorni një mburojë akrilike 2.8 mm, si unë, nuk ka asnjë problem. Por ju duhet të shkurtoni dy seri nga shtresa-1 dhe shtresa-3 për kompensimin.

Për të mbledhur rrethimin, filloni nga shtresa e poshtme (L0). Vendoseni tabelën mbi të, përdorni bulona më të shkurtër dhe shtrëngojeni duke përdorur arra. Tani mund të lidhni katër bulonat më të gjatë nga fundi i shtresës-0. Diçka si një kullë. Pastaj lehtë mund të vazhdoni të montoni shtresa të tjera mbi to.

Shënim: Mund të përdorni një rondele opsionale midis shtresës së poshtme dhe tabelës.

Unë kam shtuar gjithashtu tekste informacioni për portet e pajisjes (energjia dhe karta mikro SD). Ju mund të përdorni gdhendjen me lazer në shtresën e sipërme.

Unë kam përfshirë të dy formatet e skedarëve CDR dhe DXF. Mund t'i shkarkoni, modifikoni dhe t'i përdorni për prerje me lazer.

Hapi 8: Qasja në Ndërfaqen e Përdoruesit të Bazuar në Ueb

Ndizni pajisjen

Mund ta fuqizoni pajisjen, duke përdorur çdo karikues mikro USB 5v. Bashkangjitni mikro USB në portën e energjisë të pajisjes, që është hyrja mikro USB në NodeMCU tuaj.

Hyni në Ndërveprimin e Përdoruesit

A ju kujtohet që kemi ngarkuar disa skedarë në ESP8266 Flash File System? Timeshtë koha për ta përdorur atë. E tëra çfarë ju nevojitet, është Adresa IP e caktuar për ESP8266 në rrjet. Ka shumë mënyra të ndryshme për të gjetur adresën IP. Unë do të listoj disa prej tyre këtu:

• Në faqen e konfigurimit të ruterit tuaj, diku në DHCP Lease List, ju mund të shihni listën e pajisjeve me IP Adresat e tyre në rrjetin tuaj.
• Në Microsoft Windows dhe macOS mund të ekzekutoni komanda si arp -a në terminal.
• Në Android dhe iOS, mund të përdorni aplikacione si Fing. (Android / iOS)
• Në Linux, mund të përdorni mjete si Nmap.

Pasi të gjeni Adresën IP, hapeni atë duke përdorur shfletuesin tuaj të internetit. Ju mund të manipuloni radhën e funksionimit duke aktivizuar / çaktivizuar modulet.

Hapi 9: Mendimet përfundimtare

Ky projekt ishte shumë kohë dhe energji. Mund t'i shtoni shumë opsione të tjera Asistentit Personal. Kam lënë disa pjesë të hapura për zhvillimin e ardhshëm. Disa pjesë si:

1. Shtimi i më shumë shërbimeve dhe moduleve. Për shembull, numërimi i numrave, hedhja e zareve ose rrokullisja e një monedhe.
2. Pas lidhjes me rrjetin, pajisja mund të flasë Adresën IP. Ju mund ta shtoni këtë opsion për të thjeshtuar procesin e gjetjes së Adresës IP.
3. Shtimi i aftësisë për të ndryshuar cilësimet WiFi në panelin e kontrollit të bazuar në ueb.
4. Shtimi i aftësisë për të ndryshuar cilësimet e shërbimit në panelin e kontrollit të bazuar në ueb. (Forma e tyre html është gati. Ju duhet të trajtoni kërkesat)
5. Shtimi i më shumë përgjigjeve zanore në gjendje të ndryshme të pajisjes.
6. Shtimi i një faqe hyrjeje për panelin e kontrollit të bazuar në ueb. Ju mund ta bëni këtë duke shtuar / krahasuar Cookies në linjat e kokës

Dhe, do të më pëlqente të dija idetë tuaja për këtë të udhëzueshme.:)