Kuinka rakentaa älykäs lemmikkilaatikko M5StickC Plus2:lla

Mikä on M5StickC Plus2?

• Kompakti muotoilu: Koko vain 54 mm × 54 mm, helppo kantaa ja integroida erilaisiin projekteihin.
• Sisäänrakennettu näyttö: 1,14 tuuman värillinen TFT-näyttö, joka tukee useita fontteja ja graafisia näyttöjä.
• Monitoimiset anturit: Sisältää kiihtyvyysanturin, gyroskoopin, lämpötila- ja kosteusanturit sekä muita, sopii monipuolisiin sovellusympäristöihin.
• Sisäänrakennettu kaiutin: Tukee äänen toistoa, ihanteellinen äänipalautteeseen ja hälytyksiin.
• Monipuoliset liitännät: Tukee GPIO-, I2C-, UART- ja muita viestintäliitäntöjä, helpottaen oheislaitteiden laajentamista.
• Paristokäyttöinen: Integroitu akku tukee pitkäaikaista käyttöä, sopii mobiilisovelluksiin.

Tässä osassa kuvataan laitteisto ja rakennetaan ympäristö

1. Käytetty laitteisto

2. Yhdistystapa

M5StickC Plus 2 ja PaHub-yhteys：

PaHubin ja anturien liitännät:

• PaHubin kanava 0 on kytketty SCD40 CO2 -anturiin.
• PaHubin kanava 1 on kytketty MLX90614 Infrapunalämpötila-anturiin.
• PaHubin kanava 2 on kytketty PbHubiin.

PbHub ja Oheislaite Liitännät：

• PbHubin kanava 0 on kytketty valosensoriin.
• PbHubin kanava 2 on kytketty kameramoduuliin (käytetään vain virran saantiin).
• PbHubin kanava 3 ohjaa kosteudensäädintä releen kautta.
• PbHubin kanava 4 ohjaa lämpötyynyä releen kautta.
• PbHubin kanava 5 ohjaa UVA-valoa releen kautta.
• PbHubin kanava 1 ohjaa tuuletinta releen kautta (valinnainen).

Ohjelmiston asennus

1. Ohjelmistoympäristö

Kehitys Ympäristö：

Joidenkin anturin käyttämien kirjastojen osalta siirry suoraan kohtaan PIO Home -> Libraries -> Registry -> ja hae avainsanalla.

Vaaditut kirjastot：

• M5GFX – Käytetään grafiikan ja tekstin näyttöön, ohjaten M5Stack-näyttöä.
• M5Unified – Tarjoaa yhtenäisen API-rajapinnan M5Stack-laitteiden helpompaan ohjaukseen.
• IRremote – IR-signaalien vastaanottoon ja lähetykseen muiden laitteiden kanssa kommunikointiin.
• M5StickCPlus2 – Ohjaa M5StickC Plus2 -levyä, halliten laitteen aloituksen ja toiminnan.
• Sensirion I2C SCD4x – SCD40-ympäristöanturin ohjaukseen, lukemaan lämpötila, kosteus ja CO2-tasot.
• ArduinoJson – Käytetään JSON-datan käsittelyyn ja jäsentämiseen anturidatan lataamiseksi pilvialustalle.
• M5Unit-HUB ja M5Unit-PbHub – PaHub- ja PbHub-moduulien kanssa vuorovaikutukseen, laajentaen I2C- ja GPIO-liitäntöjä sekä liittäen lisälaitteita.
• TimerOne – Aikavälien hallintaan, varmistaen säännöllisen anturidatan keruun.
• PubSubClient – Toteuttaa MQTT-viestinnän tietojen vaihtoon pilvialustan kanssa.
• Adafruit MLX90614 Library – Käytetään MLX90614-infrapunalämpötila-anturin ohjaukseen, lukemaan lemmikkilaatikon pohjan lämpötila.

2. Koodin rakenne

• WiFi-yhteys：Yhdistää verkkoon WiFin kautta, mahdollistaen pääsyn pilvialustalle tietojen tilaamiseen ja julkaisuun.
• MQTT Viestintä：Käyttää PubSubClient-kirjastoa MQTT-viestinnän toteuttamiseen, ympäristötietojen lataamiseen pilvialustalle ja ohjeiden vastaanottamiseen sieltä.
• Anturidatan haku: Jokaisen anturin tiedot luetaan säännöllisesti ja lähetetään kyselymenetelmällä:

1. SCD40: Lukee lämpötilan, kosteuden ja CO2-pitoisuuden.
2. MLX90614：Lukee lämpötila-anturin tiedot (alalämpötila).

• Laitteen ohjaus：Ohjaa releitä laitteiden, kuten lämmitystyynyjen, ilmankostuttimien, UVA-valojen yms. päälle ja pois kytkemiseksi. Laitteita voidaan ohjata automaattisesti tai manuaalisesti asettamalla tavoitelämpötila ja -kosteus.

3. IoT-alusta ja tietojen lähetys

• Alustan valinta: Käytämme Alibaba Cloud IoT-palvelua tietojen lähettämiseen ja laitteiden etähallintaan.
• Laitteen yhdistäminen ja sitominen: Noudata asennusopasta sitomaan laitteesi pilvialustaan.
• Tietojen lähetys: Anturidata lähetetään MQTT-protokollan kautta JSON-muodossa.

// 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("Vastaanotettu 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("Vastaanotettu target_humidity: ");
    Serial.println(target_humidity);
  }
}

Huomautuksia ja yleisiä ongelmia

1. Anturin alustaminen:

• SCD40 CO2 -anturi tarvitsee noin 6 sekuntia alustukseen ennen tarkkojen lukemien saamista.
• MLX90614-anturi vaatii I2C-väylän nopeudeksi 100 kHz toimiakseen oikein.

2. Laiteristiriidat:

• Varmista, että PaHub- ja PbHub-moduulien I2C-osoitteet ovat yksilöllisiä ristiriitojen välttämiseksi.
• Määritä eri kanavat antureille ja oheislaitteille PaHub-laitteessa häiriöiden välttämiseksi.

3. Vianetsintä ja Optimointi:

• Säädä laitteen yhteys- ja datan lähetysvälejä välttääksesi liiallista datan lataamista ja vähentääksesi pilvialustan kuormitusta.
• Jos dataa ei vastaanoteta pilvialustalla, varmista laitteiden vakaat yhteydet ja tarkista MQTT-asetukset.

Käyttötapaukset

Tulevaisuuden mahdollisuudet ja laajennukset

1. Vesieläinten ympäristöt:

2. Tee-se-itse-ominaisuudet ja mukauttaminen:

3. Terveys Valvonta:

4. Pilviäly ja automaatio:

Johtopäätös