資料介紹
描述
支持藍(lán)牙的雪人天氣和空氣質(zhì)量禮品卡
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雖然在向經(jīng)典圣誕主題致敬的同時創(chuàng)造全新的設(shè)計對我來說很困難,但我決定設(shè)計這張禮品卡,希望即使到下一個平安夜,它也能保持功能和時尚,同時散發(fā)出歡樂的回憶圣誕節(jié)。為了使這張禮品卡的表現(xiàn)不僅僅是一個令人發(fā)指的圣誕裝飾品,我將其設(shè)計為一個功能齊全的遠(yuǎn)程家庭自動化界面,用于檢測天氣和空氣質(zhì)量信息。它有六種不同的模式(屏幕),由其協(xié)作的 Android 應(yīng)用程序控制,如下所示:
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- 溫度
- 濕度
- 壓力和海拔高度
- 空氣質(zhì)量
- 動畫
- 主屏幕(新年快樂)
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首先,我開發(fā)了一個名為 Gift Card 的 Android 應(yīng)用程序,通過藍(lán)牙控制禮品卡的模式和功能。因此,我在禮品卡中添加了 HC-06 藍(lán)牙模塊。
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為了能夠準(zhǔn)確獲取天氣信息,我使用了 BMP180 氣壓/溫度/高度傳感器和 DHT11 溫度/濕度傳感器。
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然后,為了檢測空氣質(zhì)量,我使用了MQ-135空氣質(zhì)量傳感器,檢測范圍大,靈敏度高——NH3、NOx、酒精、苯、煙霧、CO2等。
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最后,我加入了一個 ST7789 240x240 IPS 屏幕,以顯示帶有彩色圖像和文本的每個屏幕(模式)。另外,我在禮品卡上添加了一個 RGB LED 作為雪人的眼睛。
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在面包板上完成設(shè)計并使用 Android 應(yīng)用程序測試代碼后,我設(shè)計了一個具有獨特雪人形狀的 PCB(雪人禮品卡),為圣誕節(jié)創(chuàng)建了一個有趣且貼切的禮品卡設(shè)計 :)
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我試圖使組件盡可能簡單以集成到電路板中,以使這張禮品卡即使對于收到它作為圣誕節(jié)禮物的新手和初學(xué)者來說也易于使用:)
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第 1 步:設(shè)計和焊接雪人禮品卡 PCB
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首先,我用面包板上的 Arduino Nano 測試了所有連接和模塊。
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然后,我使用 KiCad 設(shè)計了雪人禮品卡 PCB。我在下面附上了 PCB 的 Gerber 文件,所以如果您愿意,您可以從 PCBWay 訂購此 PCB,以制作時尚的雪人禮品卡,送給您的朋友和家人,他們可以將其功能用作家庭自動化界面,甚至可以在下一個圣誕節(jié)使用:)
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首先,通過使用烙鐵,我連接了接頭(母)、5mm RGB 共陰極 LED、220Ω 電阻和電源插孔。
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PCB上的元件清單:
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A1(Arduino Nano 接頭)
D1(ST7789 240x240 IPS 接頭)
HC06(HC-06藍(lán)牙模塊接頭)
S1(MQ-135 空氣質(zhì)量傳感器接頭)
S2(DHT11 溫度/濕度傳感器接頭)
S3(BMP180 氣壓/溫度/高度傳感器接頭)
R1、R2、R3、R4(220Ω電阻)
L1(RGB共陰極)
J1(電源插孔)
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第 2 步:在 MIT APP Inventor 2 上開發(fā)禮品卡 Android 應(yīng)用程序
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我選擇使用 MIT APP Inventor 2 來創(chuàng)建禮品卡 Android 應(yīng)用程序,因為它易于使用的設(shè)計器界面和簡單功能的拖放編輯器。MIT App Inventor 是 Google 提供的 Web 應(yīng)用集成開發(fā)環(huán)境,現(xiàn)由麻省理工學(xué)院維護。
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您可以從下面的下載中下載禮品卡 Android 應(yīng)用程序的 apk 文件 ( Gift_Card.apk ) 以將其安裝到您的手機上或?qū)⑵浒l(fā)送給您想要出示此禮品卡的人。
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我還在 Google Play 上發(fā)布了該應(yīng)用程序:
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在 Google Play 上下載
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? 安裝后,單擊?連接?按鈕以查看所有已配對的藍(lán)牙設(shè)備。
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? 然后,如果用戶沒有以其他方式命名,則選擇名為?禮品卡?(HC-06 藍(lán)牙模塊)的那一張。
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? 如果輸入給定密碼 (1234) 后與雪人禮品卡 PCB 連接成功,應(yīng)用程序?qū)⒋蛴?Status: Connected 。否則,它會打印?Status: Error 。
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如果您想更改應(yīng)用程序的設(shè)計或查看源代碼以添加新功能,請按照以下步驟操作:
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? 轉(zhuǎn)到MIT App Inventor 2?的主頁,?然后單擊?Create Apps!?按鈕。
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? 然后,將應(yīng)用程序的 aia 文件(Gift_Card.aia)導(dǎo)入 MIT App Inventor 2 以查看應(yīng)用程序設(shè)置和代碼。
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? 該應(yīng)用程序有兩個屏幕、五個開關(guān)按鈕、一個微調(diào)器和一個通知框。您可以使用?塊?編輯器更改它們的功能。
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第 3 步:對 Arduino Nano 進行編程并設(shè)置組件
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下載所需的庫以控制模塊:
BMP180 氣壓/溫度/高度傳感器 |?圖書館
DHT11 溫濕度傳感器 |?圖書館
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? 包括所需的庫。
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? 啟動 HC-06 藍(lán)牙模塊。將定義的 RX 引腳 (7) 連接到藍(lán)牙模塊上的 TX 引腳。
;
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? 定義 BMP180 傳感器設(shè)置。
bmp; 溫度,_高度; 壓力,壓力海;
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? 定義 DHT11 對象。
dht; 濕度,溫度_DHT;
?
? 定義 MQ-135 引腳和 RGB 引腳。
?
? 定義界面選項 - home、tem、hum、pres、air、ani。
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? 激活藍(lán)牙模塊。
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? 您可以通過取消注釋changeBluetoothSettings()?函數(shù)?來更改 HC-06 藍(lán)牙模塊的默認(rèn)設(shè)置?-名稱:禮品卡,密碼:1234,波特率:9600。
void changeBluetoothSettings(){ 字符串名稱 = ; 字符串密碼 = ; 字符串 Uart = ; 禮物卡。(); Gift_Card.println(Name); 串行。 ( ); 序列號.println(名稱); 延遲(); 禮物卡。(); Gift_Card.println(密碼); 串行。 ( ); Serial.println(密碼); 延遲(); 禮物卡。(); Gift_Card.println(Uart); 串行。 ( ); Serial.println(Uart); 延遲();
?
?
?
? 檢查 BMP180 模塊是否正常工作。
?
? 啟動 DHT11 模塊。
?
? 在?Application_Commands()?函數(shù)中,檢測 Android 應(yīng)用程序(禮品卡)傳輸?shù)拿睢?/font>
{
c = Gift_Card.read();
:
home = ;
tem =;
哼=;
壓力=;
空氣=;
阿尼=;
;
:
home = ;
tem =;
哼=;
壓力=;
空氣=;
阿尼=;
;
:
家庭濕度 = ;
tem =;
哼=;
壓力=;
空氣=;
阿尼=;
;
...
?
? 執(zhí)行請求的命令 - home、tem、hum、pres、air、ani。
(家 ==){ tft.fillScreen(RGBto565( , , )); (家==){ 應(yīng)用程序命令(); 主屏幕 tft.setCursor( , ); tft.setTextColor(RGBto565( , , )); tft.setTextSize( ); tft.println( ); tft.println( ); tft.println( ); } } (tem == ){ tft.fillScreen(黑色); (tem == ){ 應(yīng)用程序命令(); 收集數(shù)據(jù)(); tft.setCursor( , ); tft.setTextColor(RGBto565( , , ), 黑色); tft.setTextSize( ); TFT。(F()); tft.fillCircle (、) tft.drawImageF( , , , , temp); tft.setCursor( , ); tft.setTextSize( ); TFT。((字符串)溫度+ ); tft.setCursor( , ); TFT。((字符串)溫度_DHT + ); } } (嗡嗡聲==){ tft.fillScreen(黑色); (哼==){ 應(yīng)用程序命令(); 收集數(shù)據(jù)(); tft.setCursor( , ); tft.setTextColor(藍(lán)色,黑色); tft.setTextSize( ); TFT。(F()); tft.fillCircle (、) tft.drawImageF( , , , , humd); tft.setCursor( , ); tft.setTextSize( ); tft.println((String)濕度 + ); } } ...
?
? 在?collect_Data()?函數(shù)中,獲取 BMP180、DHT11 和 MQ-135 生成的變量。
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? 如果您的傳感器讀數(shù)不同,請更改空氣質(zhì)量值的范圍 (0 - 50)。
{
溫度 = bmp.readTemperature();
壓力 = bmp.readPressure();
pressure_sea = bmp.readSealevelPressure();
_altitude = bmp.readAltitude();
延遲(dht.getMinimumSamplingPeriod());
濕度 = dht.getHumidity();
temperature_DHT = dht.toFahrenheit(dht.getTemperature());
air_quality = (analogRead(mq135), , , , );
}
?
? 在?adjustColor()?函數(shù)中,調(diào)整雪人禮品卡 PCB RGB 眼睛的顏色。
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? 在?Animation()?函數(shù)中,使用實心圓創(chuàng)建動畫屏幕。
{
x, y, w = tft.width(), h = tft.height(), r2 = radius * ;
tft.fillScreen(黑色);
(x=radius; x
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?
?
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步驟 3.1:使用 ST7789 240x240 IPS 屏幕顯示圖像
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下載所需的庫以使用 ST7789 240x240 IPS 屏幕:
Arduino_ST7789_Fast |?圖書館
Adafruit_GFX |?圖書館
?
? 定義 ST7789 240x240 IPS 顯示設(shè)置。
?
? 啟動 ST7789 240x240 IPS 顯示屏。
?
? 打開并清除 ST7789 240x240 IPS 顯示屏。
...
Arduino_ST7789 TFT = Arduino_ST7789(TFT_DC,TFT_RST);
...
tft.init(SCR_WD, SCR_HT);
tft.fillScreen(黑色);
?
? 使用?RGBto565()?函數(shù)在 ST7789 上將 RGB 顏色顯示為文本和背景顏色。
tft.fillScreen(RGBto565(248, 178, 41));
tft.setCursor(0, 40);
tft.setTextColor(RGBto565(22, 21, 118));
tft.setTextSize(6);
tft.println("快樂");
tft.println("新");
tft.println("年份:)");
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? 使用下面的圖像轉(zhuǎn)換器將您想要在 ST7789 屏幕上顯示的圖像轉(zhuǎn)換為 .c 文件:
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圖像轉(zhuǎn)換器 (UTFT)
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? 您可以在代碼中下載我在本項目中使用的轉(zhuǎn)換后的圖像文件 -? temp.c、humd.c、 pre.c和?airq.c。
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? 包括并打印轉(zhuǎn)換后的圖像。
...
tft.drawImageF( , , , , temp);
tft.drawImageF( , , , , humd);
tft.drawImageF( , , , , pre);
tft.drawImageF ( , ) ;
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連接和調(diào)整
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完成并將代碼上傳到 Arduino Nano 后,我通過接頭將所有必需的組件連接到板上 - HC-06 藍(lán)牙模塊、ST7789 240x240 IPS 屏幕、BMP180 氣壓/溫度/高度傳感器、DHT11 濕度/溫度傳感器和 MQ -135 空氣質(zhì)量傳感器。
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模式和功能
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???在默認(rèn)模式下,當(dāng)雪人禮品卡開始工作時,它會顯示主屏幕顯示?新年快樂 :)
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???當(dāng)用戶在禮品卡 Android 應(yīng)用程序中點擊?溫度?開關(guān)按鈕時,禮品卡顯示由 BMP180 (°C) 和 DHT11 (°F) 生成的溫度變量。
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???當(dāng)用戶在禮品卡 Android 應(yīng)用程序中點擊?濕度?開關(guān)按鈕時,禮品卡顯示由 DHT11 生成的濕度變量(%)。
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???當(dāng)用戶點擊 Gift Card Android 應(yīng)用程序中的?壓力和海拔?開關(guān)按鈕時,禮品卡會顯示 BMP180 產(chǎn)生的壓力和海拔變量(Pa/m)。
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???當(dāng)用戶在禮品卡 Android 應(yīng)用程序中點擊?空氣質(zhì)量?開關(guān)按鈕時,禮品卡顯示 MQ-135 生成的空氣質(zhì)量變量從 0(正常)到 50(危險)。
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?
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???當(dāng)用戶點擊禮品卡 Android 應(yīng)用程序中的?動畫?切換按鈕時,禮品卡會在循環(huán)中顯示帶有實心圓圈的動畫圖案,直到用戶選擇其他模式。
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????用戶在 Gift Card Android 應(yīng)用程序的RGB Eye微調(diào)器中選擇任何顏色選項后,禮品卡會調(diào)整其 RGB 眼睛的顏色?:
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-
紅色的
-
綠色
-
藍(lán)色的
-
黃色
-
紫色的
-
青色
-
白色的
-
關(guān)閉(黑色)
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???如果用戶單擊?Exit?按鈕,Android 應(yīng)用程序會顯示?Disconnect?通知框:
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-
主屏幕 | 返回主屏幕 -?新年快樂 :)
-
好的 | 關(guān)閉應(yīng)用程序并斷開藍(lán)牙!
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視頻和結(jié)論
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完成上述所有步驟后,我將雪人禮品卡 PCB 作為裝飾品放在圣誕樹下,等待其 Android 應(yīng)用程序發(fā)出命令以運行請求的模式。除了作為一種有趣的裝飾外,它還可以作為一個令人印象深刻的家庭自動化界面 :)
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原理圖
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