Sådan bygger du en smart kæledyrsbox med M5StickC Plus2

Hvad er M5StickC Plus2?

• Kompakt design: Måler kun 54 mm × 54 mm, nem at bære og integrere i forskellige projekter.
• Indbygget display: En 1,14-tommer farvet TFT-skærm, der understøtter flere skrifttyper og grafiske visninger.
• Multifunktionelle sensorer: Indeholder accelerometer, gyroskop, temperatur- og fugtighedssensorer med mere, velegnet til forskellige anvendelsesscenarier.
• Indbygget højttaler: Understøtter lydafspilning, ideel til lydfeedback og alarmfunktioner.
• Rige grænseflader: Understøtter GPIO, I2C, UART og andre kommunikationsgrænseflader, hvilket letter udvidelse af periferiudstyr.
• Batteridrevet: Integreret batteri understøtter langvarig drift, velegnet til mobile applikationer.

Dette afsnit beskriver hardware og opbygger miljøet

1. Hardware brugt

2. Tilslutningsmetode

M5StickC Plus 2 og PaHub forbindelse:

PaHub og sensorforbindelser:

• Kanal 0 på PaHub er forbundet til SCD40 CO2 Sensor.
• Kanal 1 på PaHub er forbundet til MLX90614 Infrarød Temperatursensor.
• Kanal 2 på PaHub er forbundet til PbHub.

PbHub og Periferi Forbindelser：

• Kanal 0 på PbHub er forbundet til en lyssensor.
• Kanal 2 på PbHub er forbundet til kamera modulet (bruges kun til strøm).
• Kanal 3 på PbHub styrer befugteren via et relæ.
• Kanal 4 på PbHub styrer varmepuden via et relæ.
• Kanal 5 på PbHub styrer UVA lyset via et relæ.
• Kanal 1 på PbHub styrer blæseren via et relæ (valgfrit).

Softwareopsætning

1. Softwaremiljø

Udvikling Miljø：

For nogle af de biblioteker, der bruges af sensoren, gå direkte til PIO Home -> Libraries -> Registry -> og søg efter et nøgleord.

Påkrævede biblioteker：

• M5GFX – Bruges til grafik- og tekstvisning, styrer M5Stack-displayet.
• M5Unified – Tilbyder en samlet API-grænseflade for nemmere styring af M5Stack-enheder.
• IRremote – Til modtagelse og afsendelse af IR-signaler for at kommunikere med andre enheder.
• M5StickCPlus2 – Styrer M5StickC Plus2 boardet, håndterer enhedsinitialisering og drift.
• Sensirion I2C SCD4x – Til styring af SCD40 miljøsensor for at aflæse temperatur, fugtighed og CO2-niveauer.
• ArduinoJson – Bruges til behandling og parsing af JSON-data for at uploade sensordata til cloud-platformen.
• M5Unit-HUB og M5Unit-PbHub – Til interaktion med PaHub- og PbHub-moduler, udvider I2C- og GPIO-interfaces og forbinder yderligere eksterne enheder.
• TimerOne – Til styring af tidsintervaller, sikrer regelmæssig indsamling af sensordata.
• PubSubClient – Implementerer MQTT-kommunikation til udveksling af data med cloud-platformen.
• Adafruit MLX90614 Library – Bruges til at styre MLX90614 infrarøde temperatursensor for at aflæse bunden af kæledyrskassen.

2. Kodestruktur

• WiFi-forbindelse：Opretter forbindelse til netværket via WiFi, hvilket muliggør adgang til cloud-platformen for abonnement og publicering af data.
• MQTT Kommunikation：Bruger PubSubClient-biblioteket til at implementere MQTT-kommunikation, uploader miljødata til cloud-platformen og modtager instruktioner derfra.
• Sensor dataindsamling: Hver sensors data læses periodisk og uploades ved hjælp af en polling-metode:

1. SCD40: Læser temperatur, fugtighed og CO2-koncentration.
2. MLX90614：Læser temperatursensordata (bundtemperatur).

• Enhedskontrol：Styrer relæer for at tænde og slukke enheder som varmeplader, luftfugtere, UVA-lys osv. Enhederne kan styres automatisk eller manuelt ved at indstille måltemperatur og -fugtighed.

3. IoT-platform og dataupload

• Platformvalg: Vi bruger Alibaba Cloud IoT til at uploade data og administrere enheder eksternt.
• Enhedsforbindelse og binding: Følg opsætningstutorialen for at binde din enhed til cloud-platformen.
• Data Upload: Sensordata uploades via MQTT-protokollen i JSON-format.

// Parse the received JSON message
void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length)
{
  Serial.print("Message arrived [");
  Serial.print(topic);
  Serial.print("] ");

  // Convert the received payload to a string
  char msg[length + 1];
  for (unsigned int i = 0; i < length; i++) {
    msg[i] = (char)payload[i];
  }
  msg[length] = '\0'; // Null terminator for the string

  // Output the received message
  Serial.println(msg);

  // Parse the JSON data
  JsonDocument doc;  // Use JsonDocument to parse JSON
  DeserializationError error = deserializeJson(doc, msg);  // Parse the message into a JSON object

  // Check if parsing was successful
  if (error) {
    Serial.printf("deserializeJson() failed: ");
    Serial.println(error.f_str());
    return;  // Exit if parsing failed
  }

  // Get the temperature value and print it, correctly retrieving the target_temperature from the nested "params" field
  if (doc["params"]["target_temperature"].is()) {
    target_temperature = doc["params"]["target_temperature"];
    Serial.print("Modtaget target_temperature: ");
    Serial.println(target_temperature);
  }
  // Get the humidity value and print it, correctly retrieving the target_humidity from the nested "params" field
  if (doc["params"]["target_humidity"].is()) {
    target_humidity = doc["params"]["target_humidity"];
    Serial.print("Modtaget target_humidity: ");
    Serial.println(target_humidity);
  }
}

Noter og almindelige problemer

1. Sensorinitialisering:

• SCD40 CO2-sensoren kræver cirka 6 sekunder til initialisering, før nøjagtige målinger er tilgængelige.
• MLX90614-sensoren kræver, at I2C-bushastigheden sættes til 100 kHz for at fungere korrekt.

2. Enhedskonflikter:

• Sørg for, at I2C-adresserne for PaHub og PbHub modulerne er unikke for at undgå konflikter.
• Tildel forskellige kanaler til sensorer og perifere enheder på PaHub for at undgå interferens.

3. Fejlfinding og Optimering:

• Justér enhedsforbindelsen og datauploadintervaller for at undgå overdreven dataupload og reducere belastningen på cloud-platformen.
• Hvis data ikke modtages på cloud-platformen, skal du sikre stabile enhedsforbindelser og kontrollere MQTT-indstillinger.

Brugssager

Fremtidige muligheder og udvidelser

1. Akvatiske kæledyrsmiljøer:

2. DIY-funktioner og tilpasning:

3. Sundhed Overvågning:

4. Cloud-intelligens og automatisering:

Konklusion