運(yùn)動服建議站開源分享

描述

使用這個 Activewear Suggestion 站，在晨跑時根據(jù)室內(nèi)和室外熱指數(shù)之間的差異來尋找合適的衣服變得更加容易。這是使用帶有格羅夫防護(hù)罩和開放天氣地圖“當(dāng)前天氣數(shù)據(jù)”API 的粒子硼構(gòu)建的。

我連接了一個 DHT 11 傳感器來收集室內(nèi)溫度/相對濕度和一個 OLED 屏幕來顯示從開放天氣地圖收集的室內(nèi)和室外溫度/相對濕度。最后，一個 RGB LED 會根據(jù)使用我們的室內(nèi)熱指數(shù)和室外熱指數(shù)函數(shù)計算的室內(nèi)和室外熱指數(shù)之間的差異來改變顏色。

對于這個項目，我將使用 Particle Workbench，它在一個易于安裝的軟件包中提供了物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)所需的所有工具、庫和擴(kuò)展。

此外，通過單擊此鏈接，您將被帶到作為集成開發(fā)環(huán)境的 Particle Web IDE；它恰好在您的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器中運(yùn)行。這將包含為您預(yù)加載的所有代碼。您需要做的就是復(fù)制項目。

由于 Grove 系統(tǒng)的易用性，即使您剛剛開始，這也應(yīng)該是一個簡單易懂的項目。

目標(biāo)：

該項目的目標(biāo)是收集和比較室內(nèi)和室外熱量指數(shù)。熱量指數(shù)結(jié)合了空氣溫度和相對濕度，因為“重要的不是熱量，而是濕度”。這讓我可以在早上快速決定是否應(yīng)該在晨跑之前穿額外的運(yùn)動服。

代碼亮點

雖然復(fù)制代碼和調(diào)用項目完成很容易，但有必要查看一些程序邏輯部分以了解發(fā)生了什么。

步驟1：

該項目的第一步是在 Grove FeatherWing 上添加硼并連接所有傳感器。使用 Grove 不需要焊接。只需插入傳感器，您就可以專注于編碼和集成！

下面是 Grove FeatherWing 上的傳感器連接圖表：

連接：

• Grove DHT 11 --> A0
• Grove RGB LED --> UART
• Grove OLED --> I2C_1

有關(guān)詳細(xì)信息，請查看頁面底部的示意圖↓

第2步：

成功連接傳感器后，現(xiàn)在我們將預(yù)先設(shè)置庫的包含和變量定義。

在代碼的開頭，您將看到#include哪些用于在您的工作臺中包含外部庫。這使您可以訪問大量標(biāo)準(zhǔn) C 庫（一組預(yù)制函數(shù)），以及專門為 Arduino 編寫的庫。同樣，您將看到#define哪個是有用的 C++ 組件，它允許您為常量命名程序編譯前的值。

這些聲明將根據(jù)用于每個傳感器的引腳配置指定在此“Activewear Suggestion Station”項目中使用的庫。

#include <Adafruit_DHT.h>

#include <Grove_ChainableLED.h>

#include <Grove_OLED_128x64.h>

#include <Ubidots.h>

// Defining Temp Humd pin
#define DHTPIN A0 

// Defining DHT11
#define DHTTYPE DHT11 

// Defining Ubidots webhook name
const char *WEBHOOK_NAME = "Ubidots"; 

// Ubidots constant 
Ubidots ubidots("webhook", UBI_PARTICLE); 

// Temp Humi object
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); 

// LED object with respective pins
ChainableLED leds (RX, TX, 1);

void updateDisplay (double inside, double outside);

// global outdoor temp variable
float tempOutdoor = -100; 

// global outdoor humditiy variable
float humidityOutdoor = -1; 

// Read Humidity Data
float humidity = dht.getHumidity();

// Read Temp Data
float temp = dht.getTempFarenheit();

第 3 步：

在設(shè)置#include和#define聲明之后，是時候在用于初始化我們的庫和配置對象的部分中初始化和設(shè)置初始值了，setup()這些設(shè)置您稍后將在代碼中使用。

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Active Wear Station"); 
  
// initialize DHT library
  dht.begin();

// initialize LED library
  leds.init();

  Wire.begin();

// initialize display library
  SeeedOled.init(); 

// Clearing display
  SeeedOled.clearDisplay();
  SeeedOled.setNormalDisplay();
  SeeedOled.setPageMode();

// Adding Active Wear Station at setup
  SeeedOled.setTextXY(2, 0);
  SeeedOled.putString("Active");
  SeeedOled.setTextXY(3, 0);
  SeeedOled.putString("Wear");
  SeeedOled.setTextXY(4, 0);
  SeeedOled.putString("Suggestion");
  SeeedOled.setTextXY(5, 0);
  SeeedOled.putString("Station");

最后，最后一部分setup()是Particle.subscribe; 訂閱允許云向許多設(shè)備發(fā)送消息。在這種情況下，是我們的setCurrentWeather webhook 將室外溫度和濕度從 Open Weather Map API 事件發(fā)送到我們的 Boron。更多信息可以在這里找到。

// Subscribing to GetWeatherForecast webhook
  Particle.subscribe(System.deviceID() + "/GetWeatherForecast/", setCurrentWeather, MY_DEVICES);
}

第4步：

了解主要代碼loop():

在創(chuàng)建一個setup()初始化并設(shè)置初始值的函數(shù)之后，該loop()函數(shù)完全按照其名稱所暗示的那樣工作，并連續(xù)循環(huán)，允許您的程序進(jìn)行更改和響應(yīng)。這用于主動控制您的粒子設(shè)備。

對于這個項目，我們正在收集 2 個數(shù)據(jù)源：

1-測量室內(nèi)溫度和濕度

本項目采集的室內(nèi)數(shù)據(jù)來自于附在的溫濕度傳感器A0，在代碼開頭定義為：

• float temp = dht.getTempFarenheit();
• float humidity = dht.getHumidity();

首先要做的是驗證傳感器數(shù)據(jù)是否有效。如果有任何無效數(shù)據(jù)，代碼將使用Serial.println()輸出，“Failed to read from DHT11 sensor!”。

// Check if any indoor data reads have failed
  if (isnan(temp) || isnan(humidity)){
    Serial.println("Failed to read from DHT sensor");
    return;
  }

2- 收集室外溫度和濕度數(shù)據(jù)

接下來是創(chuàng)建發(fā)布周期變量并檢查自上次發(fā)布以來的最后時間，以便有效地從 Open Weather Maps 使用我們的 API 調(diào)用。

millis()time 函數(shù)返回自 Particle 設(shè)備開始運(yùn)行當(dāng)前程序以來經(jīng)過的毫秒數(shù)，并用 減去它LastPublish。這使我們能夠確定是否Last publish >= publishPeriod大于或等于 15 分鐘才能再次發(fā)布。

如果這是真的，If 語句將分配lastPublish = millis();天氣預(yù)報數(shù)據(jù)并將其發(fā)布到粒子控制臺，使用Particle.publish.

//  Publishing every 15 min
  const unsigned long publishPeriod = 15 * 60 * 1000;
// Last publish variable 
  static unsigned long lastPublish = 10000 - publishPeriod;

// Check time since last publish occurred and publish collected Webhook Outdoor weather forecast data
  if (millis() - lastPublish >= publishPeriod) {
    lastPublish = millis();
    Particle.publish("GetWeatherForecast", PRIVATE);
  }

Particle.publish; 允許您通過 Particle Device Cloud 發(fā)布事件，該事件將轉(zhuǎn)發(fā)給所有注冊的偵聽器，例如回調(diào)、訂閱的服務(wù)器發(fā)送事件流以及其他通過Particle.subscribe. 更多信息可以在這里找到。

LED燈邏輯：

如果室內(nèi)熱指數(shù)“ inside ”低于室外熱指數(shù)，則指示燈變?yōu)樗{(lán)色，表示：不需要額外的運(yùn)動服。

如果室內(nèi)熱量指數(shù)“戶外”大于室外熱量指數(shù)，則指示燈變?yōu)榧t色，表示：需要額外的運(yùn)動服。

// LED light logic based on indoor vs outdoor heat indexes

// Indoor heat index lower than outdoor heat index turn blue
  if (inside < outside){
  leds.setColorRGB(0,0,0,255);
  }
  
// Indoor heat index greater than outdoor heat index turn red
  if (inside > outside){
    leds.setColorRGB(0,255,0,0);
  }

繼上一步之后，當(dāng)我們有更多數(shù)據(jù)時，我們會更新 OLED 顯示屏，以在本地顯示 Activewear Suggestion Station 上的熱量指數(shù)。

// Updating OLED Display
updateDisplay (inside, outside);

最后，我們的最后loop()一部分是添加將發(fā)布到 Ubidots 的數(shù)據(jù)：

// Ubidots Variables publish into Ubidots dashboard
  ubidots.add("Indoor Temp", temp);
  ubidots.add("Indoor Humidity", humidity);
  ubidots.add("Outdoor Temp", tempOutdoor);
  ubidots.add("Outdoor Humidity", humidityOutdoor);
  ubidots.add("Indoor Heat Index",indoorHeatIndex(temp, humidity));
  ubidots.add("Outdoor Heat Index", outdoorHeatIndex(tempOutdoor, humidityOutdoor));

  bool bufferSent = false;
  bufferSent = ubidots.send(WEBHOOK_NAME, PUBLIC);

和粒子控制臺：

// Particle publish temperatures, humidities and heat indexes into console 
  Particle.publish("Indoor Temp",String (temp));
  Particle.publish("Indoor Humidity", String (humidity));
  Particle.publish("Outdoor Temp",String (tempOutdoor));
  Particle.publish("Outdoor Humidity", String (humidity));
  Particle.publish("Indoor Heat Index",String(indoorHeatIndex(temp, humidity)));
  Particle.publish("Outdoor Heat Index",String(outdoorHeatIndex(tempOutdoor, humidityOutdoor)));

我們的 Webhook 的亮點：

Webhook 是一種簡單而靈活的方式，可以將數(shù)據(jù)從您的 Particle 設(shè)備發(fā)送到 Internet 上的其他應(yīng)用程序和服務(wù)。

Webhook 彌合了物理世界和數(shù)字世界之間的鴻溝，幫助您將數(shù)據(jù)放在需要的地方。更多信息在這里。

在這個項目中，我們使用了兩個 webhook 集成：

1-第一個 webhook 是我們的GetWeatherForecast ：它從openweathermap.org中提取數(shù)據(jù)，并允許我們按城市名稱訪問當(dāng)前天氣數(shù)據(jù)。

在本節(jié)中，我們收集室外溫度和室外濕度。

{
    "event": "GetWeatherForecast",
    "responseTopic": "{{PARTICLE_DEVICE_ID}}/{{PARTICLE_EVENT_NAME}}",
    "url": "https://api.openweathermap.org/data/2.5/weather",
    "requestType": "GET",
    "noDefaults": true,
    "rejectUnauthorized": true,
    "responseTemplate": "{"temp":{{{main.temp}}},"hum":{{{main.humidity}}}}",
    "query": {
        "q": "Boston",
        "units": "imperial",
        "appid": "Your Open Weather Map API KEY"
    }
}

在創(chuàng)建GetWeatherForecast webhook 并開始收集數(shù)據(jù)后，我們使用這個 JSON 解析器“ setCurrentWeather ”函數(shù)來收集數(shù)據(jù)，因為收集的所有數(shù)據(jù)都是 JSON 格式，不能用于邏輯和顯示。

// Json Parser for data collected from Open Weather API
void setCurrentWeather(const char *event, const char *data) {
    Log.info("subscriptionHandler %s", data);
    JSONValue outerObj = JSONValue::parseCopy(data);
    JSONObjectIterator iter(outerObj);
    while (iter.next()) {
        if (iter.name() == "temp") {
            tempOutdoor = iter.value().toDouble();
        }
        if (iter.name() == "hum") {
            humidityOutdoor = iter.value().toDouble();
        }
    }}

2-第二個 webhook 是Ubidots ：這是我們使用 Ubidots 圖形、圖表和表格可視化我們的粒子設(shè)備收集的數(shù)據(jù)的地方。

要了解更多如何在此處集成您的設(shè)備，請參閱使用 Particle Webhooks 將您的 Particle 設(shè)備連接到 Ubidots的指南。

{
    "event": "Ubidots",
    "url": "https://industrial.api.ubidots.com/api/v1.6/devices/{{{PARTICLE_DEVICE_ID}}}",
    "requestType": "POST",
    "noDefaults": false,
    "rejectUnauthorized": true,
    "headers": {
        "X-Auth-Token": "YOUR_UBIDOTS_TOKEN_HERE",
        "Content-Type": "application/json"
    },
    "body": "{{{PARTICLE_EVENT_VALUE}}}"
}

最后 ：

收集室內(nèi)溫度/濕度和室外溫度/濕度后。我們創(chuàng)建了兩個函數(shù)來計算室內(nèi)熱量指數(shù)和室外熱量指數(shù)：下面是室內(nèi)熱量指數(shù)方程：

// Indoor heat index equation
double indoorHeatIndex (float temp, float humidity) {
    const double c1 = -42.379;
    const double c2 = 2.04901523;
    const double c3 = 10.14333127;
    const double c4 = -.22475541;
    const double c5 = -0.00683783;
    const double c6 = -0.05481717;
    const double c7 = 0.00122874;
    const double c8 = 0.00085282;
    const double c9 = -0.00000199;

    double heatIndex = c1 + (c2 * temp) +
                           (c3 * humidity) +
                           (c4 * temp*humidity) + 
                           (c5 * (temp*temp)) +
                           (c6 * (humidity * humidity)) +
                           (c7 * (temp * temp) * humidity) + 
                           (c8 * temp * (humidity * humidity)) +
                           (c9 * (temp * temp) * (humidity * humidity));

  return heatIndex;
}

下面是室外熱指數(shù)方程：

// Outdoor heat index equation
double outdoorHeatIndex (float tempOutdoor, float humidityOutdoor) {
    const double c1 = -42.379;
    const double c2 = 2.04901523;
    const double c3 = 10.14333127;
    const double c4 = -.22475541;
    const double c5 = -0.00683783;
    const double c6 = -0.05481717;
    const double c7 = 0.00122874;
    const double c8 = 0.00085282;
    const double c9 = -0.00000199;

    double outHeatIndex = c1 + (c2 * tempOutdoor) +
                           (c3 * humidityOutdoor) +
                           (c4 * tempOutdoor*humidityOutdoor) + 
                           (c5 * (tempOutdoor*tempOutdoor)) +
                           (c6 * (humidityOutdoor * humidityOutdoor)) +
                           (c7 * (tempOutdoor * tempOutdoor) * humidityOutdoor) + 
                           (c8 * tempOutdoor * (humidityOutdoor * humidityOutdoor)) +
                           (c9 * (tempOutdoor * tempOutdoor) * (humidityOutdoor * humidityOutdoor));

  return outHeatIndex;
}

如果您正確按照說明進(jìn)行操作，您現(xiàn)在應(yīng)該擁有一個帶有本地顯示器的有效運(yùn)動服建議站。

多虧了Particle.publish你也可以在室內(nèi)看到；溫度、濕度和熱量指數(shù)。除此之外，您還可以看到戶外；通過轉(zhuǎn)到粒子控制臺并在我的設(shè)備選項卡上選擇設(shè)備或檢查事件選項卡（您將能夠在其中一次查看所有設(shè)備的發(fā)布）遠(yuǎn)程溫度、濕度和熱量指數(shù)。

如何找到 Activewear Suggestion Station 的用途：1- Ubidots Dashboard 是一個有用的可視化工具；您可以創(chuàng)建一個免費(fèi)帳戶來使用Ubidots STEM構(gòu)建、開發(fā)、測試和學(xué)習(xí)。

我創(chuàng)建了一個服裝分類儀表板，通過實時更新指標(biāo)來幫助我做出早上的決定，顯示與室內(nèi)和室外熱量指數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)。

該儀表板的主要目的是提供熱量指數(shù)差異的綜合快照，以及我應(yīng)該在晨跑時穿什么類型的服裝。

2- 在站本身上使用本地顯示器 + RGB LED 將有助于：

• 根據(jù) RGB Light 邏輯確定哪個熱指數(shù)更高：

Blue --> good to go

Red --> Wear additional active wear

• 以華氏度顯示的室內(nèi)和室外熱指數(shù)的可視化顯示

** 請記住：該站不突出降水量，因此請穿著相應(yīng)的衣服以保持安全和溫暖。

未來的工作

• 對于接下來的步驟，我將為這個項目創(chuàng)建一個第 2 部分，其中包括：一個 Google Firebase webhook，用于使用 Firebase 的實時數(shù)據(jù)庫開始實時存儲數(shù)據(jù)。