Hoe een Slimme Huisdierdoos te Bouwen met M5StickC Plus2

Wat is de M5StickC Plus2?

• Compact Ontwerp: Met een afmeting van slechts 54mm × 54mm is het gemakkelijk te dragen en te integreren in verschillende projecten.
• Ingebouwd Display: Een 1,14-inch kleur TFT-display dat meerdere lettertypen en grafische weergaven ondersteunt.
• Multifunctionele Sensoren: Bevat een versnellingsmeter, gyroscoop, temperatuur- en vochtigheidssensoren, onder andere, geschikt voor diverse toepassingsscenario's.
• Ingebouwde luidspreker: Ondersteunt audioweergave, ideaal voor geluidsfeedback en alarmfuncties.
• Rijke Interfaces: Ondersteunt GPIO, I2C, UART en andere communicatieinterfaces, wat perifere uitbreiding vergemakkelijkt.
• Batterij-Aangedreven: Geïntegreerde batterij ondersteunt langdurige werking, geschikt voor mobiele toepassingen.

Deze sectie beschrijft de hardware en bouwt de omgeving.

1. Gebruikte hardware

2. Verbinding Methode

M5StickC Plus 2 en PaHub Verbinding:

PaHub en Sensorverbindingen:

• Kanaal 0 op de PaHub is verbonden met de SCD40 CO2 Sensor.
• Kanaal 1 op de PaHub is verbonden met de MLX90614 InfraroodTemperatuursensor.
• Kanaal 2 op de PaHub is verbonden met PbHub.

PbHub en Perifeer Verbindingen:

• Kanaal 0 op de PbHub is verbonden met een lichtsensor.
• Kanaal 2 op de PbHub is verbonden met de camera module (alleen gebruikt voor stroom).
• Kanaal 3 op de PbHub bestuurt de luchtbevochtiger via een relais.
• Kanaal 4 op de PbHub bestuurt het verwarmingskussen via een relais.
• Kanaal 5 op de PbHub bestuurt het UVA licht via een relais.
• Kanaal 1 op de PbHub bestuurt de ventilator via een relais (optioneel).

Software-installatie

1. Softwareomgeving

Ontwikkeling Omgeving：

Voor sommige van de bibliotheken die door de sensor worden gebruikt, ga direct naar PIO Home -> Bibliotheken -> Register -> en zoek naar een trefwoord.

Vereiste bibliotheken:

• M5GFX – Gebruikt voor grafische en tekstweergave, het bedienen van de M5Stack-display.
• M5Unified – Biedt een uniforme API-interface voor eenvoudigere controle van M5Stack-apparaten.
• IRremote – Voor het ontvangen en verzenden van IR-signalen om te communiceren met andere apparaten.
• M5StickCPlus2 – Beheert de M5StickC Plus2 board, en regelt de apparaatinitialisatie en werking.
• Sensirion I2C SCD4x – Voor het aansturen van de SCD40-omgevingssensor om temperatuur, luchtvochtigheid en CO2-niveaus te meten.
• ArduinoJson – Gebruikt voor het verwerken en parseren van JSON-gegevens om sensorgegevens naar het cloudplatform te uploaden.
• M5Unit-HUB en M5Unit-PbHub – Voor interactie met PaHub en PbHub modules, het uitbreiden van I2C en GPIO interfaces, en het aansluiten van extra externe apparaten.
• TimerOne – Voor het beheersen van tijdsintervallen, zodat regelmatige sensorgegevensverzameling wordt gegarandeerd.
• PubSubClient – Implementeert MQTT-communicatie voor het uitwisselen van gegevens met het cloudplatform.
• Adafruit MLX90614 Bibliotheek – Gebruikt voor het aansturen van de MLX90614 infrarood temperatuursensor om de ondertemperatuur van de huisdierdoos te lezen.

2. Codestructuur

• WiFi-verbinding：Verbindt met het netwerk via WiFi, waardoor toegang tot het cloudplatform mogelijk is voor abonnement en publicatie van gegevens.
• MQTT Communicatie：Maakt gebruik van de PubSubClient-bibliotheek om MQTT-communicatie te implementeren, waarbij omgevingsgegevens naar het cloudplatform worden geüpload en instructies van het platform worden ontvangen.
• Sensor Data Retrieval: Elke sensor's gegevens worden periodiek gelezen en geüpload met behulp van een pollingmethode:

1. SCD40: Leest temperatuur, luchtvochtigheid en CO2-concentratie.
2. MLX90614：Leest de temperatuur sensor gegevens (ondertemperatuur).

• Apparaatbediening：Beheert relais om apparaten in en uit te schakelen, zoals verwarmingskussens, luchtbevochtigers, UVA-lampen, enz. De apparaten kunnen automatisch of handmatig worden bediend door de doeltemperatuur en -vochtigheid in te stellen.

3. IoT-platform en gegevensupload

• Platformselectie: We gebruiken Alibaba Cloud IoT om gegevens te uploaden en apparaten op afstand te beheren.
• Apparaatverbinding en Binding: Volg de installatiehandleiding om uw apparaat met het cloudplatform te binden.
• Gegevensupload: Sensorgegevens worden geüpload via het MQTT-protocol in JSON-indeling.

// 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()) {
    doel_temperatuur = doc["params"]["doel_temperatuur"];
    Serial.print("Ontvangen target_temperature: ");
    Serial.println(doel_temperatuur);
  }
  // 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("Ontvangen target_humidity: ");
    Serial.println(target_humidity);
  }
}

Notities en Veelvoorkomende Problemen

1. Sensorinitialisatie:

• De SCD40 CO2-sensor heeft ongeveer 6 seconden nodig voor de initialisatie voordat nauwkeurige metingen beschikbaar zijn.
• De MLX90614-sensor vereist dat de I2C-bussnelheid op 100 kHz wordt ingesteld om correct te functioneren.

2. Apparaatconflicten:

• Zorg ervoor dat de I2C-adressen voor PaHub en PbHub modules uniek zijn om conflicten te voorkomen.
• Wijs verschillende kanalen toe voor sensoren en randapparatuur op PaHub om interferentie te voorkomen.

3. Debuggen en Optimalisatie:

• Pas de apparaatverbinding en de gegevensuploadintervallen aan om overmatige gegevensuploads te voorkomen en de belasting van het cloudplatform te verminderen.
• Als gegevens niet op het cloudplatform worden ontvangen, zorg dan voor stabiele apparaatverbindingen en controleer de MQTT-instellingen.

Gebruiksgevallen

Toekomstige Mogelijkheden en Uitbreiding

1. Aquatische Huisdieromgevingen:

2. DIY Kenmerken en Aanpassing:

3. Gezondheid Toezicht:

4. Cloudintelligentie en automatisering:

Conclusie