Jak zbudować inteligentne pudełko dla zwierząt z M5StickC Plus2

Czym jest M5StickC Plus2?

• Kompaktowa konstrukcja: Mierząc zaledwie 54mm × 54mm, jest łatwy do przenoszenia i integracji w różnych projektach.
• Wbudowany wyświetlacz: Kolorowy wyświetlacz TFT o przekątnej 1,14 cala, obsługujący wiele czcionek i wyświetlanie grafiki.
• Wielofunkcyjne czujniki: Zawiera akcelerometr, żyroskop, czujniki temperatury i wilgotności oraz inne, odpowiednie do różnych scenariuszy zastosowań.
• Wbudowany głośnik: Obsługuje odtwarzanie dźwięku, idealny do funkcji dźwiękowej informacji zwrotnej i alarmów.
• Bogate interfejsy: Obsługuje GPIO, I2C, UART oraz inne interfejsy komunikacyjne, ułatwiając rozbudowę peryferiów.
• Zasilany baterią: Wbudowana bateria wspiera długotrwałą pracę, odpowiednia do zastosowań mobilnych.

Ta sekcja opisuje sprzęt i tworzy środowisko

1. Używany sprzęt

2. Metoda połączenia

Połączenie M5StickC Plus 2 i PaHub:

Połączenia PaHub i czujników:

• Kanał 0 na PaHub jest podłączony do SCD40 CO2 Sensor.
• Kanał 1 na PaHub jest podłączony do czujnika temperatury na podczerwień MLX90614.
• Kanał 2 na PaHub jest połączony z PbHub.

PbHub i Peryferyjny Połączenia：

• Kanał 0 na PbHub jest podłączony do czujnika światła.
• Kanał 2 na PbHub jest podłączony do modułu kamery (używany tylko do zasilania).
• Kanał 3 na PbHub steruje nawilżaczem za pomocą przekaźnika.
• Kanał 4 na PbHub steruje podkładką grzewczą za pomocą przekaźnika.
• Kanał 5 na PbHub steruje światłem UVA za pomocą przekaźnika.
• Kanał 1 na PbHub steruje wentylatorem za pomocą przekaźnika (opcjonalnie).

Konfiguracja oprogramowania

1. Środowisko oprogramowania

Rozwój Środowisko：

Dla niektórych bibliotek używanych przez czujnik, przejdź bezpośrednio do PIO Home -> Libraries -> Registry -> i wyszukaj słowo kluczowe.

Wymagane biblioteki：

• M5GFX – Używany do wyświetlania grafiki i tekstu, kontrolując wyświetlacz M5Stack.
• M5Unified – Zapewnia zunifikowany interfejs API dla łatwiejszej kontroli urządzeń M5Stack.
• IRremote – Do odbierania i nadawania sygnałów podczerwieni w celu komunikacji z innymi urządzeniami.
• M5StickCPlus2 – Steruje płytką M5StickC Plus2, zarządzając inicjalizacją i działaniem urządzenia.
• Sensirion I2C SCD4x – Do sterowania czujnikiem środowiskowym SCD40 w celu odczytu temperatury, wilgotności i poziomu CO2.
• ArduinoJson – Używany do przetwarzania i analizowania danych JSON w celu przesyłania danych z czujników na platformę chmurową.
• M5Unit-HUB i M5Unit-PbHub – Do interakcji z modułami PaHub i PbHub, rozszerzania interfejsów I2C i GPIO oraz podłączania dodatkowych urządzeń zewnętrznych.
• TimerOne – Do kontrolowania interwałów czasowych, zapewniając regularne zbieranie danych z czujników.
• PubSubClient – Implementuje komunikację MQTT do wymiany danych z platformą chmurową.
• Biblioteka Adafruit MLX90614 – Używana do sterowania czujnikiem temperatury na podczerwień MLX90614 w celu odczytu temperatury dna pudełka dla zwierząt.

2. Struktura kodu

• Połączenie WiFi：Łączy się z siecią przez WiFi, umożliwiając dostęp do platformy w chmurze w celu subskrypcji i publikacji danych.
• MQTT Komunikacja：Używa biblioteki PubSubClient do realizacji komunikacji MQTT, przesyłając dane środowiskowe do platformy chmurowej i odbierając z niej instrukcje.
• Pobieranie danych z czujnika: Każdy czujnik jest okresowo odczytywany, a dane przesyłane metodą odpytywania:

1. SCD40: Odczytuje temperaturę, wilgotność i stężenie CO2.
2. MLX90614：Odczytuje dane z czujnika temperatury (temperatura dolna).

• Sterowanie urządzeniem：Steruje przekaźnikami, aby włączać i wyłączać urządzenia, takie jak podkładki grzewcze, nawilżacze, lampy UVA itp. Urządzeniami można sterować automatycznie lub ręcznie, ustawiając docelową temperaturę i wilgotność.

3. Platforma IoT i przesyłanie danych

• Wybór platformy: Używamy Alibaba Cloud IoT do przesyłania danych i zdalnego zarządzania urządzeniami.
• Połączenie i powiązanie urządzenia: Postępuj zgodnie z samouczkiem konfiguracji, aby powiązać swoje urządzenie z platformą chmurową.
• Przesyłanie danych: Dane z czujnika są przesyłane za pomocą protokołu MQTT w formacie JSON.

// 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("Otrzymano target_temperature: ");
    Serial.println(docelowa_temperatura);
  }
  // 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("Otrzymano target_humidity: ");
    Serial.println(docelowa_wilgotność);
  }
}

Notatki i Częste Problemy

1. Inicjalizacja czujnika:

• Czujnik CO2 SCD40 wymaga około 6 sekund na inicjalizację, zanim dostępne będą dokładne odczyty.
• Czujnik MLX90614 wymaga ustawienia prędkości magistrali I2C na 100kHz, aby działał poprawnie.

2. Konflikty urządzeń:

• Upewnij się, że adresy I2C dla modułów PaHub i PbHub są unikalne, aby uniknąć konfliktów.
• Przypisz różne kanały dla czujników i urządzeń peryferyjnych na PaHub, aby uniknąć zakłóceń.

3. Debugowanie i Optymalizacja:

• Dostosuj interwały połączenia urządzenia i przesyłania danych, aby uniknąć nadmiernego przesyłania danych i zmniejszyć obciążenie platformy chmurowej.
• Jeśli dane nie są odbierane na platformie chmurowej, upewnij się, że połączenia urządzeń są stabilne i sprawdź ustawienia MQTT.

Przypadki użycia

Przyszłe możliwości i rozwój

1. Środowiska wodnych zwierząt domowych:

2. Funkcje DIY i personalizacja:

3. Zdrowie Monitorowanie:

4. Inteligencja chmurowa i automatyzacja:

Wniosek