Hur man bygger en smart husdjurslåda med M5StickC Plus2

Vad är M5StickC Plus2?

• Kompakt design: Mäter endast 54 mm × 54 mm, lätt att bära med sig och integrera i olika projekt.
• Inbyggd skärm: En 1,14-tums färg TFT-skärm som stöder flera typsnitt och grafiska visningar.
• Multifunktionella sensorer: Inkluderar accelerometer, gyroskop, temperatur- och fuktighetssensorer med mera, lämpliga för olika applikationsscenarier.
• Inbyggd högtalare: Stöder ljuduppspelning, idealisk för ljudfeedback och larmsignaler.
• Rika gränssnitt: Stöder GPIO, I2C, UART och andra kommunikationsgränssnitt, vilket underlättar perifer expansion.
• Batteridriven: Integrerat batteri som stödjer långvarig drift, lämpligt för mobila applikationer.

Detta avsnitt beskriver hårdvara och bygger upp miljön

1. Använd hårdvara

2. Anslutningsmetod

M5StickC Plus 2 och PaHub anslutning:

PaHub och sensoranslutningar:

• Kanal 0 på PaHub är ansluten till SCD40 CO2-sensor.
• Kanal 1 på PaHub är ansluten till MLX90614 Infraröd Temperatursensor.
• Kanal 2 på PaHub är ansluten till PbHub.

PbHub och Kringutrustning Anslutningar：

• Kanal 0 på PbHub är ansluten till en ljussensor.
• Kanal 2 på PbHub är ansluten till kameramodulen (används endast för ström).
• Kanal 3 på PbHub styr fuktaren via ett relä.
• Kanal 4 på PbHub styr värmemattan via ett relä.
• Kanal 5 på PbHub styr UVA ljuset via ett relä.
• Kanal 1 på PbHub styr fläkten via ett relä (valfritt).

Mjukvaruinstallation

1. Mjukvarumiljö

Utveckling Miljö：

För några av biblioteken som används av sensorn, gå direkt till PIO Home -> Libraries -> Registry -> och sök efter ett nyckelord.

Nödvändiga bibliotek：

• M5GFX – Används för grafik- och textvisning, styr M5Stack-skärmen.
• M5Unified – Erbjuder ett enhetligt API-gränssnitt för enklare kontroll av M5Stack-enheter.
• IRremote – För att ta emot och sända IR-signaler för kommunikation med andra enheter.
• M5StickCPlus2 – Styr M5StickC Plus2-kortet, hanterar enhetens initiering och drift.
• Sensirion I2C SCD4x – För att styra SCD40-miljögivaren och läsa temperatur, luftfuktighet och CO2-nivåer.
• ArduinoJson – Används för att bearbeta och tolka JSON-data för att ladda upp sensordata till molnplattformen.
• M5Unit-HUB och M5Unit-PbHub – För att interagera med PaHub- och PbHub-moduler, utöka I2C- och GPIO-gränssnitt och ansluta ytterligare externa enheter.
• TimerOne – För att styra tidsintervaller och säkerställa regelbunden insamling av sensordata.
• PubSubClient – Implementerar MQTT-kommunikation för att utbyta data med molnplattformen.
• Adafruit MLX90614-bibliotek – Används för att styra MLX90614-infraröd temperaturgivare för att läsa temperaturen på botten av husdjurslådan.

2. Kodstruktur

• WiFi-anslutning：Ansluter till nätverket via WiFi, vilket möjliggör åtkomst till molnplattformen för prenumeration och publicering av data.
• MQTT Kommunikation：Använder PubSubClient-biblioteket för att implementera MQTT-kommunikation, laddar upp miljödata till molnplattformen och tar emot instruktioner från den.
• Hämtning av sensordata: Varje sensors data läses periodiskt och laddas upp med en pollingmetod:

1. SCD40: Läser temperatur, luftfuktighet och CO2-koncentration.
2. MLX90614：Läser temperatursensordata (botten temperatur).

• Enhetskontroll：Styr reläer för att slå på och av enheter, såsom värmedynor, luftfuktare, UVA-lampor, etc. Enheterna kan styras automatiskt eller manuellt genom att ställa in måltemperatur och mål luftfuktighet.

3. IoT-plattform och datauppladdning

• Plattformsval: Vi använder Alibaba Cloud IoT för att ladda upp data och hantera enheter på distans.
• Enhetsanslutning och bindning: Följ installationsguiden för att binda din enhet med molnplattformen.
• Datauppladdning: Sensordata laddas upp via MQTT-protokollet 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("Mottagen 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("Mottagen target_humidity: ");
    Serial.println(target_humidity);
  }
}

Anteckningar och vanliga problem

1. Sensorinitialisering:

• SCD40 CO2-sensorn kräver cirka 6 sekunder för initialisering innan exakta mätningar är tillgängliga.
• MLX90614-sensorn kräver att I2C-bushastigheten ställs in på 100 kHz för att fungera korrekt.

2. Enhetskonflikter:

• Se till att I2C-adresserna för PaHub och PbHub-modulerna är unika för att undvika konflikter.
• Tilldela olika kanaler för sensorer och kringutrustning på PaHub för att undvika störningar.

3. Felsökning och Optimering:

• Justera enhetsanslutningen och datauppladdningsintervaller för att undvika överdrivna datauppladdningar och minska belastningen på molnplattformen.
• Om data inte tas emot på molnplattformen, säkerställ stabila enhetsanslutningar och kontrollera MQTT-inställningarna.

Användningsfall

Framtida möjligheter och expansion

1. Vattenlevande husdjursmiljöer:

2. Gör-det-själv-funktioner och anpassning:

3. Hälsa Övervakning:

4. Molnintelligens och automation:

Slutsats