Жеке көмекші: 9 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:25

Бұл нұсқаулықта мен сізге ESP8266 қуатын, бағдарламалық жасақтама мен бағдарламалаудағы креативтілікті қалай керемет және тәрбиелікке айналдыруға болатынын көрсетемін.

Мен оны жеке көмекші деп атадым, себебі ол қалта өлшемінде, сізбен сөйлеседі және сізге пайдалы және (әрине) ауа райы, уақыт пен күн, gmail хабарлары, тірі туылу және өлім көрсеткіші және т.

Мен дизайнды қарапайым ұстауға тырыстым. Құрылғыда екі пайдаланушы интерфейсі бар. Пайдаланушы оған веб -шолғышты пайдаланып кіре алады және құрылғы параметрлері мен конфигурациясын өзгерте алатын физикалық түйме және вебке негізделген қосымша.

Бұл қалай жұмыс істейді? Бұл жобаның негізгі компоненттері - микроконтроллер мен музыкалық ойнатқыш модулі. Біздің микроконтроллер (NodeMCU) интернет байланысы бар кіру нүктесіне қосылу үшін WiFi технологиясын қолданады; сондықтан ол қажетті деректерді ала алады, өңдей алады және MP3 ойнатқышты қашан ойнату керектігін Музыка ойнатқышына (DFPlayer Mini) айтады.

Әзірге бұл туралы білу керек. Мен сізге келесі қадамдарда толығырақ ақпарат беремін, сондықтан алаңдамаңыз.

1 -қадам: қажет бөлшектер

• NodeMCU ESP-12E (CP2102 USB-сериялық интерфейс)
• DFPlayer Mini
• SPST лезде басу түймесі
• 8 Ом 2 Ватт динамик
• Micro SD картасы (сізге бірнеше килобайт қажет, сондықтан сыйымдылық маңызды емес)

• Гайкалар мен болттар

  • M3 жаңғақтар (x6)
  • М3 болттар - 23 мм (x4)
  • М3 болттар - 15 мм (x2)
• 1N4148 сигналдық диод (x1)

• Резисторлар

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

Басқа бөліктер:

• ПХД (сіз онлайн прототипке тапсырыс бере аласыз немесе жергілікті дүкенге баруға болады)

• Лазермен кесілген акрил парағы

  • Қалыңдығы 2 мм мөлдір парақ
  • Қалыңдығы 2,8 мм екі түрлі түсті парақтар (қызғылт сары және жасыл, қызыл және жасыл, бұл сізге байланысты және түстер маңызды емес)
• Кез келген 5 вольт (кем дегенде) 1 амперлік микро USB зарядтағыш (құрылғыны қосу үшін)

2 -қадам: Бұл қалай жұмыс істейді

Жарайды, мен сізге бағдарламалық қамтамасыз етудің қалай жұмыс істейтіні туралы толығырақ ақпарат бергім келеді.

Бағдарламалық қамтамасыз ету кейбір қызметтерден тұрады. Әр қызметтің өзіндік модульдері бар. (Қызметті класс ретінде және оның модульдерін әдістер ретінде қарастыруға болады). Әрбір модульді орындалатын объект ретінде қарастыруға болады. Сонымен, біздің бағдарламалық қамтамасыз ету бірнеше орындалатын объектілерден тұрады.

Мұнда бізде кейбір қызметтер мен қосалқы қызметтер немесе олардың модульдері бар:

• Gmail

  Оқылмаған хабарлар

• Ауа райы

  • Ағымдағы температура
  • Бүгінгі шарт
  • Бүгін төмен / жоғары
  • Ертеңгі шарт
  • Ертең төмен / жоғары
  • Жауын -шашын болжамы
  • Күннің шығуы / батуы

• Уақыт

  • Қазіргі уақыт
  • Ағымдағы күн

• Туылу мен өлім

  • Әлемдік туылу
  • Әлемдік өлім

Онда модульдерді сақтайтын дөңгелек кезек бар. Біз оны операциялық кезек деп атаймыз. Мен айттым, әр модуль - бұл орындалатын объект. Сонымен, құрылғыдағы батырманы басқанда, ол жұмыс кезегіне қарайды және келесі модульді (немесе объектіні) орындайды.

Сіз операциялық кезектің мүшелерін вебке негізделген пайдаланушы интерфейсінде өңдей аласыз, мен кейінірек түсіндіремін. Әзірге мен сізге мысал келтірейін. Ағымдағы жұмыс кезегін келесідей қарастырыңыз:

QUEUE (оқылмаған хабарлар | Жауын -шашын болжамы | Ағымдағы уақыт)

Сіз батырманы басасыз, оқылмаған хабарламалар орындалуы керек.

QUEUE (оқылмаған хабарлар | Жауын -шашын болжамы | Ағымдағы уақыт)

Сонымен, құрылғы сізбен сөйлесу үшін жинаған деректерді (Google mail API арнасынан алынған оқылмаған хабарламаларыңыздың санын) пайдаланады. Бірақ қалай? Мұнда NodeMCU MP3 модуліне мағыналы сөйлем құрайтын MP3 бөлігін қашан ойнату керектігін айтады. Бұған жету үшін мен әр түрлі кезектер, таймерлер мен алгоритмдерді ойлап таптым. (Егер сіз c ++ жігіті болсаңыз және микроконтроллерлерді ұнатсаңыз, кодты өзіңіз үйрене аласыз.)

Сонымен, сіз естисіз, құрылғы сөйлей бастайды: Сіздің Gmail кіріс жәшігіңізде 4 оқылмаған хабарлама бар.

Сіз батырманы қайтадан басасыз, келесі модульде жауын -шашынның болжамы болады, оны өңдеу керек.

QUEUE (оқылмаған хабарлар | Жауын -шашын болжамы | Ағымдағы уақыт)

Сонымен, сіз естисіз: қолшатырды ұмытпаңыз, ертең жаңбыр жауады. Тағы бір керемет нәрсе: кейбір модульдер үшін (жауын -шашын болжамы сияқты) сол күйлер үшін кездейсоқ сөйлемдерді күтуге болады. Мысалы, егер ертең жауын -шашын жауып, жаңбыр жауады, ал қар емес, сіз «ертең жаңбыр жаууы мүмкін», «өзіңіздің күн сәулеңізді әкеліңіз, ертең жаңбыр жауады», «тут, тут ертеңгі жаңбырға ұқсайды» деп күтуге болады., немесе…

Әр қызмет үшін әр түрлі деректерді қалай аламыз?

• Gmail

  Оқылмаған хабарларGoogle -те Gmail, соның ішінде әр түрлі қызметтерге қол жеткізуге болатын қуатты API бар. Бірақ қауіпсіздік мақсатында сізге OAuth сияқты әр түрлі аутентификация мен авторизация әдістері қажет. ESP8266 әр түрлі күрделі хэш алгоритмдерін іске қосатындай күшті емес. Сонымен, мен Gmail кіріс жәшігіне кіру үшін ескі және қарапайым кіру технологиясын қолдандым. Бұл RSS оқырмандары да пайдалана алатын Google Atom арнасы. Біз Gmail арнасына кіру үшін HTTP сұрауын жібереміз және оның жауабы XML форматында. Сонымен, біз оқылмаған хабарламалардың санын есептеп, оны өз бағдарламамызда қолданамыз

• Біз ауа райы туралы әр түрлі ақпарат алу үшін Yahoo Weather API қолданамыз. Жақында, Google сияқты, Yahoo Weather API -ді өзгертті, сондықтан оның деректеріне қол жеткізу үшін OAuth стандарттарын қолдану қажет болады. Өкінішке орай, ESP8266 оның күрделілігін жеңе алмайды, сондықтан біз мәселені шешу үшін амал қолданамыз. Yahoo Weather API -ге тікелей кірудің орнына, біз сұранысты сервердегі реттелетін файлға жібереміз. Біздің файл Yahoo Weather деректерін алады және оны бізге жібереді.

  • Ертеңгі жағдай Ертеңгі жағдай сізге ертеңгі күн бүгіннен гөрі жылы немесе суық екенін немесе температураның айтарлықтай өзгеруі болмайтынын айтады. Біз бұған жету үшін «бүгін төмен / жоғары» мен «ертең төмен / жоғары» салыстырамыз. Сіз бұл алгоритмді қалай жазғанымды және оның бағдарламалар кітапханасының файлында қалай жұмыс істейтінін тексере аласыз.
  • Жауын -шашын болжамы Егер сіз Yahoo ауа райы құжаттамасын тексерсеңіз, шарт кодтары кестесін көре аласыз. Айтылғандай, Шарт кодтары қазіргі жағдайды сипаттау үшін жауап ретінде қолданылады. Біз ертеңгі жауын -шашын болады ма, жаңбыр ма, қар ма екенін білу үшін жағдай кодтарын және олардың мағынасын қолданамыз.
• TimeNTP желілік уақыт протоколы дегенді білдіреді. Бұл компьютерлік жүйелер арасындағы сағаттарды синхрондауға арналған желі протоколы. Бізде Интернетке кіру мүмкіндігі бар болғандықтан, біз NTP серверінен уақыт алу үшін NTP клиентін қолданамыз және оны ESP8266 ішкі таймері арқылы синхрондаймыз (мысалы, сіз миллиспен қолданатын сияқты), егер сіз Arduino жігіті болсаңыз).
• Туылу мен өлім Біз күннің басынан бастап туылғандар мен өлгендердің санын есептейміз (NTP клиентінің арқасында күннің басынан бастап секундтарды алу оңай). Мен әлемдік туу мен өлім деңгейін экологиядан қолдандым.

3 -қадам: Бағдарламалық жасақтаманы орнату

Біз өз бағдарламамызды NodeMCU -ге жүктеу үшін Arduino IDE қолданамыз. Сіз Arduino IDE -дің соңғы нұсқасын ресми сайтынан жүктеп, орната аласыз:

Жұмысты бастамас бұрын Nodemcu үшін Arduino IDE орнату қажет. Мен мұнда қадамдарды айтпаймын, себебі бұл тақырыптан тыс болуы мүмкін. Бірақ сіз осы керемет нұсқаулықтың қадамдары мен түсініктемелерін орындауға болады.

Біздің бағдарламада кітапханаға тәуелділіктер бар. Бағдарламалық жасақтамаға тәуелділік дегеніміз не?

Тәуелділік - бұл бағдарламалық қамтамасыз етудің басқа бөлігі басқаға сүйенетін кезде қолданылатын кең таралған инженерлік термин.

Міне, жеке көмекші бағдарламасын құрастыру үшін компьютерде болуы керек Arduino кітапханаларының тізімі:

• ArduinoJson
• DFRobotDFPlayerMini
• NTPClient

Сіз оларды Github бетінен бір -бірлеп жүктей аласыз, содан кейін ZIP файлдарын Arduino кітапханасының каталогына шығарып аласыз. Оның сіздің жүйеңіздегі жолы: C: / Users [your-username] Documents / Arduino

Мен кодты таза ұстау және күрделілікті болдырмау үшін кітапхана жаздым. PersonalAssistant-Library.zip файлын жүктеп алып, оны Arduino кітапхана каталогына шығарыңыз. Дәл осы үш кітапханаға бұрын не істеген болсаңыз.

YahooWeather.php файлы

ESP8266 хэш алгоритмдерін орындауға жеткілікті қуатты болмағандықтан, біз оны OAuth стандарттарына негізделген Yahoo Weather API -ге HTTP сұрауларын жіберу үшін тікелей пайдалана алмаймыз. Сонымен, біз құрылғы мен Yahoo Weather API арасында файлды қолданамыз. YahooWeather.zip файлын жүктеп алуға, оны шығарып алуға және YahooWeather.php файлын веб -серверге қоюға болады. Мысалы, егер сіздің доменіңіз example.com болса және сіз файлды api каталогына қойсаңыз, api соңғы нүктесі example.com/api/YahooWeather.php болады, сіз ауа райы туралы сұраныстарды осы соңғы нүктеге жібересіз.

Бағдарлама эскизі мен FFS (Flash файлдық жүйесі)

Сіздің NodeMCU тақтасында деректерді сақтауға арналған 4 Мбайт флэш -файлдық жүйе бар. Сонымен, бізде болған кезде, неге оны пайдаланбасқа?

Есіңізде болсын, біздің құрылғыда екі қолданушы интерфейсі бар. Жалғыз басу түймесінен басқа, біздің екінші пайдаланушы интерфейсі - бұл вебке негізделген қарапайым қосымша. Бұл қосымшаның көмегімен сіз әр модульді қосу / өшіру, қызмет параметрлерін немесе WiFi SSID мен құпия сөзді орнату сияқты құрылғы конфигурациясын өзгерту арқылы жұмыс кезегін басқара аласыз. Біз бұл файлдардың барлығын NodeMCU Flash файлдық жүйесінде сақтаймыз және олардың веб -браузерінен пайдаланушылардың сұраныстарын өңдеу үшін жеңіл веб -серверді іске қосамыз.

Config файлын өңдеу

PersonalAssistant-Sketch.zip файлын жүктеп алып, оны компьютердің бір жерінен шығарыңыз. Орналасқан config.json файлын ашыңыз:

PersonalAssistant/data/config.json

Сіз блокнот, блокнот ++, Atom, т.б. сияқты кез келген мәтіндік немесе кодтық редакторды қолдана аласыз. Файл - бұл json деректер құрылымы, сондықтан оны адам оқи алатын кілт / мән жұбы және сіз оны оңай өңдей аласыз. Сіз бұл өрістерді өзгерте аласыз:

• Gmail

  • пайдаланушы аты: Gmail пайдаланушы аты @gmail.com
  • пароль: сіздің Gmail құпия сөзіңіз

• Ауа райы

  • woeid: ауа райы туралы ақпарат алғыңыз келетін орын. WOEID (Where On Earth IDentifier) - бұл Yahoo орналасу үшін пайдаланатын анықтамалық идентификатор. Сіз осы сілтеме бойынша WOEID орналасқан жерлер бойынша іздеу жүргізе аласыз.
  • api: бұл API соңғы нүктесі. Yahooweather.php файлына сілтеме.
  • appId, ConsumerKey және ConsumSecret: Yahoo Weather API -ге қол жеткізу үшін Yahoo әзірлеушілер бетінде жоба құру қажет. Бұл сізге API пайдалану үшін қажет тұтынушылық кілт пен құпияны береді. Жұмысты бастау үшін Yahoo Weather Developer бетіне кіріп, APP жасаңыз.

• Уақыт белдеуі

  Уақыт белдеуі: орналасқан жеріңізге байланысты уақыт белдеуін енгізіңіз. Бұл оң немесе теріс өзгермелі сан болуы мүмкін және оның өлшем бірлігі сағатты құрайды

• Сымсыз дәлдiк

  • ssid: желінің SSID.
  • пароль: сіздің желі құпия сөзіңіз. NodeMCU Wi -Fi желісіне қосылу үшін ssid пен парольді қолданады.

Бағдарлама эскизі мен FFS деректерін жүктеу

NodeMCU-ді компьютерге микро-USB кабелінің көмегімен қосыңыз.

Енді орналасқан PersonalAssistant.ino файлын ашыңыз:

PersonalAssistant/PersonalAssistant.ino

Arduino IDE-де Tools> Board ішінен NodeMCU 1.0 (ESP-12E Module) тармағын таңдаңыз. Tools> Port ішінен дұрыс портты таңдаңыз. Бұл сіздің NodeMCU білдіреді.

Енді Құралдар> ESP8266 деректерді жүктеудің эскизін таңдаңыз, бұл деректер қалтасының мазмұнын ESP8266 -ға жүктейді. Ол аяқталғанша бірнеше минут күтіңіз. Содан кейін, эскиз> Жүктеу опциясын таңдаңыз немесе бағдарламаны жүктеуді бастау үшін пернетақтадағы Ctrl + U түймелерін басыңыз. «Жүктеу аяқталды» деген хабарды көргенше күтіңіз.

4 -қадам: Micro SD картасын орнату

MP3 файл бөліктерін сақтау үшін біз micro SD картасын қолданамыз. Қай файлды қай уақытта ойнату керектігін NodeMCU шешеді, ал DFPlayer Mini оған MP3 файлдарын декодтау арқылы мағыналы сөйлем құруға көмектеседі.

Мен Amazon Polly -ді өзіме қажет дауысты бөліктерді жасау үшін қолдандым.

Amazon Polly-бұл мәтінді шынайы сөйлеуге айналдыратын, сөйлейтін қосымшалар жасауға және сөйлеуге болатын өнімдердің мүлде жаңа санаттарын құруға мүмкіндік беретін қызмет.

Ұмытпаңыз, біздің құрылғы динамикалық сөйлеу үшін Amazon Polly API қолданбайды. Бізде статикалық офлайн дауыс бөліктері бар және оларды біріктіру арқылы біз әр түрлі сөйлемдер құрамыз.

Мен бұл сайтты MP3 файлдарын жасау үшін қолдандым. Мен таңдаған дауыс шығысы US English / Salli болды.

Сізге қажет жалғыз нәрсе - microSD.zip файлын жүктеу, содан кейін оны micro SD картасына шығару. Ол барлық 78 MP3 файлдарын қамтиды.

Мүмкін сіздің Micro SD картаңыз адаптермен бірге келеді. Сіз Micro SD картасын адаптерге салып, ноутбукке қоса аласыз. Егер сіздің компьютерде картаны оқу мүмкіндігі болмаса, онда сыртқы карта оқу құралын пайдалану керек.

5 -қадам: схемаларды жобалау және ПХД орнату

Мен Autodesk EAGLE көмегімен схема мен тақтаны жасадым. Мен SCH және BRD файлдарын PersonalAssistant-PCB.zip-ке қостым. Тақтайға тапсырыс беру және алу үшін оны өңдеуге және / немесе жергілікті PCB өндірушісіне оңай жіберуге болады.

Тағы бір айта кететін жайт, ESP8266 3.3v жұмыс істейді, ал DFPlayer Mini 5v жұмыс істейді. Бұл екі модуль бір -бірімен сериялық интерфейс арқылы сөйлесуі керек болғандықтан, біз 5в шығысын 3.3в кірісіне тікелей байланыстыра алмаймыз, себебі ол сіздің ESP8266 -ға зақым келтіреді. Сондықтан бізге 5v -тен 3.3v -ге дейін деңгейлік түрлендіру қажет болады. Біз сигнал диодын және 10K резисторды қолданамыз.

6 -қадам: Дәнекерлеу

Тақтаны жинау өте қарапайым, себебі сізде бірнеше компоненттер бар. 5 -қадамдағы схемалық және тақта конструкцияларын орындаңыз, әр элементті өз орнына оңай орналастырыңыз.

Мен резисторлар мен диодты дәнекерлеуден бастадым, себебі олар кішкентай. Олардың қажетсіз құйрықтарын сым кескішпен оңай кесуге болады. Жоғарыдан төмен қарай 1K, 10K және 10K резисторды қою керек.

ПХД -да барлық NodeMCU және DFPlayer Mini түйреуіштерін дәнекерлеудің қажеті жоқ. Ілгектерді жолмен дәнекерлеу жеткілікті.

Ұмытпаңыз, динамиктер мен диодтардың полярлығы бар. Сізде компоненттерде бір динамик пен бір диод бар. Диод үшін қара сызығы бар жағы оның теріс жағы немесе катод болып табылады.

7 -қадам: қоршау

Мен сәнді қоршауды креативті түрде жасауды шештім. Мен дизайн кезінде оның біртүрлі формасы туралы алаңдадым, бірақ соңында бұл жаман болған жоқ. Кем дегенде, бұл рояльға ұқсайды және сіздің қолыңызда керемет ұстауды сезінеді!

Классикалық алтыбұрышты текше пішінінің орнына 6 беті бар, мен көп қабатты қоршауды жобаладым. Төменнен жоғары әр қабат өзінің төменгі қабатына жатады. (Мен оларды L0 -тен L6 -ға дейін төменнен жоғары деп атадым)

Түстер мен қалыңдық

Ең күшті контрастты жасау үшін сіз екі қосымша түстерді пайдалана аласыз, мысалы:

• Қызыл және Жасыл
• Көк және апельсин
• Сары және күлгін
• Көк және Сары

Мен жоғарғы қабат үшін мөлдір акрилді қолдандым, сондықтан сіз құрылғыны көре аласыз.

Жоғарғы қабаттың қалыңдығы (6-қабат) 2 мм, басқа қабаттардың қалыңдығы (0-ден 5-қабатқа дейін) 4 мм болуы керек. Егер сіз мен сияқты 2,8 мм акрил қалқанын қолданғыңыз келсе, онда ешқандай проблема жоқ. Бірақ ығысу үшін сіз 1-қабаттан және 3-қабаттан екі серияны кесуіңіз керек.

Қоршауды жинау үшін төменгі қабаттан бастаңыз (L0). Тақтаны үстіне қойыңыз, қысқа болттарды қолданыңыз және жаңғақтармен бекітіңіз. Енді сіз ұзын төрт болтты 0 қабатының астынан бекіте аласыз. Мұнара тәрізді нәрсе. Содан кейін сіз оларға басқа қабаттарды орнатуды жалғастыра аласыз.

Ескертпе: төменгі қабат пен тақта арасында қосымша шайбаны қолдануға болады.

Мен сондай -ақ құрылғы порттары үшін ақпараттық мәтіндерді қостым (қуат және микро SD картасы). Жоғарғы қабатта лазерлік гравюраны қолдануға болады.

Мен CDR және DXF файл форматтарын енгіздім. Сіз оларды жүктей аласыз, өңдей аласыз және лазерлік кесу үшін қолдана аласыз.

8 -қадам: Интернетке негізделген пайдаланушы интерфейсіне кіру

Құрылғыны қосыңыз

Құрылғыны кез келген 5В микро USB зарядтағышының көмегімен қосуға болады. Микро USB құрылғысын NodeMCU құрылғысындағы микро USB кірісі болып табылатын қуат портына қосыңыз.

Пайдаланушы интерфейсіне кіріңіз

Есіңізде ме, біз кейбір файлдарды ESP8266 Flash файлдық жүйесіне жүктедік. Оны қолдану уақыты келді. Сізге қажет нәрсе - желіде ESP8266 тағайындалған IP мекенжайы. IP -адресті табудың көптеген әдістері бар. Мен олардың кейбірін осында тізімдеймін:

• Маршрутизаторды конфигурациялау бетінде, DHCP жалға алу тізімінің бір жерінде, желідегі IP мекенжайлары бар құрылғылар тізімін көруге болады.
• Microsoft Windows және macOS жүйелерінде терминалдағы arp -a сияқты пәрмендерді іске қосуға болады.
• Android және iOS жүйелерінде Fing сияқты қосымшаларды қолдануға болады. (Android / iOS)
• Linux жүйесінде Nmap сияқты құралдарды қолдануға болады.

IP мекенжайын тапқаннан кейін оны веб -шолғыш арқылы ашыңыз. Сіз модульдерді қосу / өшіру арқылы жұмыс кезегін басқара аласыз.

9 -қадам: Қорытынды ойлар

Бұл жоба көп уақыт пен энергияны қажет етті. Жеке көмекшіге көптеген басқа опцияларды қосуға болады. Мен болашақ даму үшін кейбір бөліктерді ашық қалдырдым. Кейбір бөліктер сияқты:

1. Қосымша қызметтер мен модульді қосу. Мысалы, сандарды санау, сүйекті айналдыру немесе тиынды аудару.
2. Желіге қосылғаннан кейін құрылғы IP мекенжайын айта алады. Бұл опцияны IP мекенжайын табу процесін жеңілдету үшін қосуға болады.
3. Интернетке негізделген басқару тақтасында WiFi параметрлерін өзгерту мүмкіндігін қосу.
4. Вебке негізделген басқару тақтасында қызмет параметрлерін өзгерту мүмкіндігін қосу. (Олардың html формасы дайын. Сұраныстарды өңдеу қажет)
5. Құрылғының әр түрлі күйінде көбірек дауыстық жауаптар қосу.
6. Вебке негізделген басқару тақтасына кіру бетін қосу. Сіз мұны HTTP тақырыбындағы cookie файлдарын қосу / салыстыру арқылы жасай аласыз.

Ал мен бұл нұсқаулық туралы сіздің пікіріңізді білгім келеді.:)