樹莓派通過物聯(lián)網(wǎng)照顧寵物龜

樹莓派通過物聯(lián)網(wǎng)照顧寵物龜

作者：半點閑

撰寫：2015年4月16日

博客：blog.csdn.net/cg_i

郵箱：b_dx@sohu.com

資源：http://pan.baidu.com/s/1i3INVal（文中提到的資源）

寫在前面的

春節(jié)期間，到公園游玩，看門前有賣各種小寵物的商販，見其中巴西紅耳龜很是可愛，就買了1對。因是第1次飼養(yǎng)這類爬行類動物，雖是很謹(jǐn)慎但還是有1只不幸夭折，在感到惋惜痛心的同時，也想能否用甚么更好的辦法照顧這僅剩下的另外一只小龜。

在這類想法的推動下，借助手里具有的樹莓派，其強(qiáng)大的處理能力，加上當(dāng)下新興起的物聯(lián)網(wǎng)平臺，初步做了1個集圖象監(jiān)控、水溫監(jiān)控、定時開啟水質(zhì)過慮泵、曬背燈。搭建起1個智能照顧小龜?shù)谋Ｄ福矠槲曳謸?dān)了很多精力。即便我身在外地也能夠通過手機(jī)，實時了解小龜?shù)纳鏍顟B(tài)。

現(xiàn)將，全部軟、硬件搭建進(jìn)程整理出來和大家分享。固然RaspberryPi有著巨大的潛力，如果，你要監(jiān)控、感知離開你后的臥室，有無外星人造訪過。或在上班的路上用手機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)控制你辦公司的咖啡機(jī)，在你進(jìn)入辦公司前為你沖上1杯香醇的咖啡等等。希望能通過這篇文章取得1些啟示，那我將倍感榮幸（注：如果你像我1樣有沒有比旺盛的好奇心，通過網(wǎng)址：http://www.yeelink.net/devices/19605現(xiàn)在你就能夠去看看我飼養(yǎng)的“8大王”）。

（圖-08大王）

讀者對象

我假定瀏覽這篇文章的讀者，了解如何配置和保護(hù)樹莓派，對Linux有1定的了解，會編寫1些腳本或代碼，至于文章中提到的硬件安裝，讀者大可放心（注：將繼電器用于市電開關(guān)時要特別謹(jǐn)慎），這些硬件都已模塊化，你只需要簡單的把它們連接到你的樹莓派便可。

至此，再沒其它要求，現(xiàn)在開始你的物聯(lián)網(wǎng)之旅。

第1章 硬件菜譜

1. 硬件及費用清單

1. 初識硬件

1、RaspberryPi

我手中的這塊RaspberryPi(B)Rev2.0購于2013年4月23日，配備1枚700MHz博通生產(chǎn)的ARM架構(gòu)BCM2835處理器，512MB內(nèi)存，使用SD卡當(dāng)作貯存媒體，且具有1個Ethernet，兩個USB接口，和HDMI(支持聲音輸出)和RCA端子輸出支援。操作系統(tǒng)使用的是RaspberryPi基金會所推薦的RaspbianWheezy Linux操作系統(tǒng)詳細(xì)信息以下：

$uname -a

Linux raspberrypi3.18.7+ #755 PREEMPT Thu Feb 12 17:14:31 GMT 2015 armv6l GNU/Linux

   請確保操作系統(tǒng)版本和我的1樣或高于它。由于，實際操作中發(fā)現(xiàn)低于這個版本的系統(tǒng)不能正常驅(qū)動我手中的RisymDS18B2水溫探頭。可從官網(wǎng)下載最新的操作系統(tǒng)鏡像https://www.raspberrypi.org/downloads/或訪問我的百度網(wǎng)盤下載和我同版本的系統(tǒng)鏡像（2015-02⑴6-raspbian-wheezy.zip）文件。

（圖⑴RaspberryPi(B)Rev2.0）

   在RaspberryPi的1邊有1組雙排排針，這些排針被稱為GPIO（General Purpose Input/Outpu,通用輸入/輸出）接口，通過這個接口，可以把Pi與其它電子硬件裝備相連，就像使用USB接口那樣。

（圖1⑴ GPIO引腳）

   如果你像我1樣是1個真實的初學(xué)者，初看到這些引腳時,是否是心生畏懼？這里你大可寬心，我們只需要連接GPI04、GPI07兩個引腳，再無其它。至于，其它引腳作用（注：仔細(xì)的你或許還發(fā)現(xiàn)有些GPIO引腳用圓圈起來，里面有其它數(shù)字,這些引腳都是有特殊用處的。）有機(jī)會再給大家介紹或你也能夠通過網(wǎng)絡(luò)搜索獲得這方面更多的資料。

2、PiFace

   PiFace數(shù)字接口板可以從曼徹斯特大學(xué)計算機(jī)學(xué)院取得，網(wǎng)址是：http://shop.openlx.org.uk/。這塊板子能提供8個GPI0輸入和8個GPI0輸出，，可是這些輸入輸出都不是樹莓派自己的GPI0線，它們是由另外一塊芯片（ULN2803A）提供的，這塊芯片是通過樹莓派的1個串行外部裝備接口（注：SPI）所控制的。

   直接連接在樹莓派上的GPIO線是很脆弱的。PiFace上的輸入可以直接處理5V的信號，而且這個板子允許輸出電流高達(dá)200mA，這兩項指標(biāo)還都有些很寬的容限。

   它的輸出還帶有LED，當(dāng)前的版本的板子上有8個，還有4個輸入上帶了按鈕開關(guān)，不過，對我這個作品最有用的，是其中兩個輸出上接了很強(qiáng)大的繼電器，這使得理論上可以開關(guān)高達(dá)10A的強(qiáng)大電流。PiFace還有自己的Python模塊，使得擴(kuò)大板在使用時更加簡易。

   最初，我是想通過它來連接傳感器，但當(dāng)我收到貨后，才發(fā)現(xiàn)購買的這個附件，除安全說明和包裝盒，再無其它，官方文檔也不是那末好取得，通過網(wǎng)絡(luò)搜索得到很多誤導(dǎo)性的網(wǎng)頁，終究得到它《PiFace數(shù)字快速入門指南》正如字面上所說1樣。我瘋狂的從網(wǎng)上查閱相干書籍，只要發(fā)現(xiàn)書籍章節(jié)目錄中有PiFace字眼，就果斷下單購買。然后，非常焦急的等待快遞上門，這個進(jìn)程讓我覺得像過了幾個世紀(jì)那樣漫長。書籍得手后又非常失望，這類書籍里大費筆墨的都是1些，能從網(wǎng)上搜索我們所共知的，而我真正需要的，是1些支言片語1筆帶過的普及性的介紹。我依然在黑暗中。

   榮幸的是，有上手指南，給出了1些有限的利用例子，加上前幾年有學(xué)習(xí)Perl語言的經(jīng)歷“每一個問題都有許多解決方式（TMTOWTDI）”，在這里我只使用了它的繼電器，其它傳感器直連到樹莓派的GPIO插座上（注：如果你熟習(xí)這塊擴(kuò)大版，請1定不吝賜教），或許待以后再充分的利用它。

（圖⑵ PiFace⑴）

3、DS18B20、DHT11傳感器

Risym DS18B20數(shù)字溫度傳感器，采取不銹鋼防水型探頭，有VCC（紅色電源）、 黃色（DATA信號）、黑色（GND地線）3根輸出引線，3.0V~5.5V供電、9~12位可調(diào)分辨率、感溫范圍⑸5℃~+125℃（引線最高只能承受85℃左右）。特點：接線簡單系統(tǒng)內(nèi)置支持，無需編程便可獲得傳感溫度數(shù)據(jù)。

DHT11溫濕度傳感器模塊，可以檢測周圍環(huán)境的濕度和溫度，濕度丈量范圍：20%⑼5%（0度⑸0度范圍）濕度丈量誤差：+⑸%，溫度丈量范圍：0度⑸0度溫度丈量誤差：+⑵度,采取小塊PCB板3線式接口，VCC（電源）、DATA（信號）、GND（地線），工作電壓3.3V~5V，帶電源唆使燈（紅色）。特點：利用廣泛實例眾多，本文直接采取國外大牛針對它編寫的C代碼，幾近不需要編程。

（圖⑶ 各種傳感器）

       以上，是針對本文核心的幾個硬件做了1下簡單的介紹，其它，如USB無線網(wǎng)卡、USB攝像頭，都能在Linux下辨認(rèn)免驅(qū)，安裝相對簡單，就不花費筆墨敘述了。

1. 硬件連接

1、PiFace安裝到RaspberryPi上，注意力度對準(zhǔn)GPIO插槽便可。

（圖⑷ PiFace安裝）

2、Risym DS18B20、DHT11傳感器連接。

  首先，借用他人的電路圖。

（圖⑸ Risym DS18B20連接圖）

      如上電路圖所未，它是將傳感器直接到RaspberryPi上，而我手中的RaspberryPi上方已安裝上了PiFace，在前文里我也說過，對PiFace我了解甚少，我鑒戒了上圖的接線方式，將DS18B20信號線直接到RaspberryPi的GPIO4口上，將VCC、GND線接到了PiFace相對應(yīng)的接口上，看到這里你1定很好奇，為什么我這樣連接？實話告知你吧！這里沒有甚么精深的緣由，這樣連接我可以少焊接兩根線，1來手笨、2來接電源線畢竟會有1定的風(fēng)險，如果出錯PiFace的保護(hù)電路會起到保護(hù)RaspberryPi的作用，大不了PiFace破壞。

  DHT11模塊也參考了上面給出的電路圖，只是它的信號（DATA）線連接的是GPIO7引腳，電源（VCC）、地線（GND）串連到PiFace對應(yīng)接口上。

（圖⑹ DS18B20和DHT11傳感器接線）

3．繼電器連接用于市電開關(guān)。

  繼電器通過放大微弱信號來生成強(qiáng)信號，繼電器像開關(guān)1樣，它優(yōu)于開關(guān)的地方就在于，繼電器可以沒必要人工控制。不夸大的說，我們生活在充滿繼電器的世界里，繼電器改變了世界。

通過操控繼電器就可以控制市電，使得自動化開關(guān)裝備成為可能。繼電器有3個端口：常開（NomalOpen）、公共（Common）、常閉（Nomal Close）。常開，正常狀態(tài)為開路（開路即斷開的），通電后關(guān)閉（連通），公共端，顧名思義，常閉，正常狀態(tài)為閉合（連通狀態(tài)），通電后斷開（開路）。

   因此，市電是沒有正負(fù)極之分，零線或火線可任意接在常開或常閉，是不是有電流通過取決于當(dāng)前低電端給予的電平情況。

   這里為了能同時開關(guān)過濾泵、曬背燈，也為了將來需要進(jìn)1步擴(kuò)大控制更多裝備（注：安全起見應(yīng)特別謹(jǐn)慎，充分斟酌市電輸入/輸出線路和繼電器負(fù)載能力）。我將家里的1個插線排做了改造，將繼電器輸出線路直連接到插線排上（注：參見圖⑹）。

（圖⑺ 繼電器端口接線）

    到這里，針對我的這個作品，硬件裝備的連接已全部完成（注：是否是很簡單）。我使用了1些奇怪的接線方式，是我對所掌握的知識匱乏的1種讓步，實屬無奈。希望，不會對你產(chǎn)生困擾。畢竟，我的目地是想通過這個案例啟發(fā)到你，你可以根據(jù)你實際具有的硬件資源選擇公道的接線方式。

    硬件是計算機(jī)的驅(qū)體，而軟件是計算機(jī)的靈魂。要想上述硬件能如愿工作，還需要對它注入靈魂。下面，就帶大家進(jìn)入它的世界，和它的靈魂對話。

第2章 軟件菜譜

1、更新RaspberryPi

   登錄到你的RaspberryPi在命令行輸入以下命令：

   sudoapt-get update

   sudo apt-get upgrade

   當(dāng)系統(tǒng)提示輸入“Y”，等待系統(tǒng)履行這需要1定的時間。

2、SPI啟用

   PiFace需要啟用SPI引腳的RaspberryPi上才能運行，這是很簡單的事情，要啟用SPI，你須通過raspi-config配置工具開啟，在命令行輸入以下命令：

   sudo raspi-config

   菜單當(dāng)選擇8 Advanced Options (高級設(shè)置),選擇A5 SPI 是不是默許啟動SPI內(nèi)核驅(qū)動，設(shè)置為“YES”,選擇“OK”，然后“Finish”。

3、安裝PiFace數(shù)字Python模塊

   前面我們已將RaspberryPi更新到最新版本，現(xiàn)在只須通過apt-get就能夠輕松地安裝PiFace數(shù)碼軟件。在命令行輸入以下命令：

   sudo apt-getinstall python3-pifacedigital-emulator

   sudo apt-get installpython3-pifacedigital-scratch-handler

   提示時輸入“Y”。

   成功安裝后，sudo reboot你的RaspberryPi。

4、測試你的PiFace

   為了測試所有PiFace軟件已安裝并RaspberryPi設(shè)置正確，在命令行輸入以下命令：

   python3/usr/share/doc/python3-pifacedigitalio/examples/blink.py

   或Python2：

   python/usr/share/doc/python-pifacedigitalio/examples/blink.py

   按Ctrl+C關(guān)閉LED燈閃爍程序。

5、DS18B20溫度探頭測試

   在命令行輸入以下命令：

   sudo modprobew1-gpio

   sudo modprobe w1-therm

   cd /sys/bus/w1/devices/

   ls

   顯示結(jié)果 生活不易，碼農(nóng)辛苦
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