帶有樂高積木和低代碼的語音激活氣象站

描述

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該項目

在這個項目中，我們將向您展示如何構(gòu)建一個有趣且個性化的氣象站，它可以對語音做出反應(yīng)并尊重您的隱私，而無需成為工程師。

該站將采用由樂高積木搭建的動畫旋轉(zhuǎn)木馬的形式，上面附有樂高角色，每個角色都表示天氣狀態(tài)（下雨、晴天、多云、警報）。這個站將能夠通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤顯示正確的字符來響應(yīng)諸如“Hey Snips，巴黎的天氣怎么樣”之類的命令，如下所示。

為了實現(xiàn)這一目標，我們將使用步進電機來旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)木馬，使用Snips.ai來執(zhí)行語音識別，使用OpenWeatherMap網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來獲取天氣預(yù)報，并使用 Hackeet Low-Code 平臺來開發(fā)應(yīng)用程序，使所有應(yīng)用程序之間形成膠水。這些組件。氣象站的核心將是一個 Raspberry Pi，所有應(yīng)用程序都將安裝在其上，并負責(zé)所有的魔法。

關(guān)于黑客

Hackeet 是一種低代碼可視化編程工具，可讓您將硬件或軟件組件連接在一起，為 Microsoft Windows、Raspberry Pi 和 Arduino / ESP8266 設(shè)備創(chuàng)建 Web 應(yīng)用程序和微服務(wù)。

Hackeet 專為創(chuàng)客、小型企業(yè)、開發(fā)人員和任何對技術(shù)感興趣的人而設(shè)計，讓您可以通過連接盒子而不是編寫大量代碼，以令人難以置信的速度輕松創(chuàng)建自己的應(yīng)用程序。

由于我們重視隱私，Hackeet不是另一種“平臺即服務(wù)”產(chǎn)品，也不使用任何隱藏的云架構(gòu)。使用 Hackeet 構(gòu)建的應(yīng)用程序作為常規(guī)私有應(yīng)用程序直接在您自己的硬件上運行。

查看我們的網(wǎng)站以獲取更多詳細信息！

讓我們做一些樂高！

讓我們開始構(gòu)建項目吧！

首先，我們必須用樂高積木搭建我們的車站！當(dāng)然，這里的重點不是教你如何做樂高（我們猜你們都知道 :-)）。不過，如果您想節(jié)省一些時間，我們會為您提供我們用于此項目的設(shè)計圖表。

基本上，這種設(shè)計的總體思路是將氣象站分為兩部分：

• 第一部分將用作基座并將承載所有電子卡（Raspberry Pi 和 ULN2003 驅(qū)動板），
• 第二個將作為裝飾品放置旋轉(zhuǎn)木馬、步進電機和狀態(tài) LED

這樣的設(shè)計應(yīng)該可以讓你輕松地改變你的氣象站的裝飾，而不必從頭開始重建一切。

您顯然可以使用您想要的任何設(shè)計和您擁有的任何 LEGO 包，而不僅僅是我們在項目描述中放置的那個（特別是裝飾）！！只要確保有足夠的空間放置電路板和接線即可。

基座的SketchUp文件可在此處下載！

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按以下順序?qū)⒚總€預(yù)測值的 LEGO 角色放在輪播上：

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五金組裝

現(xiàn)在讓我們考慮將所有硬件組件連接在一起。

為了管理 28BYJ-48 步進電機和 Raspberry Pi 之間的通信，我們使用 ULN2003 驅(qū)動板，它將連接到 RPI 的 GPIO 端口，如下所述：

我們使用 LED 作為狀態(tài)指示燈，當(dāng)氣象站準備好聽取命令時（在你說嘿，剪斷之后），它會亮起。

下面是整個接線的細節(jié)。

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如果您愿意，可以在 Raspberry Pi 和 LED 之間添加一個電阻來保護它。

氣象站現(xiàn)已完全組裝好，最終結(jié)果大致如下所示：

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我們在糖果分配器中隱藏了狀態(tài) LED，以便在與我們的氣象站通話時獲得更好的效果。

獲取 OpenWeatherMap API 密鑰

使用 REST API從 OpenWeatherMap檢索預(yù)報。為了使用它，您需要在這里獲取一個免費的 API 密鑰。

安裝 Snips.ai

為了執(zhí)行語音識別，我們使用 Snips.ai，這是一種私有的設(shè)計語音助手技術(shù)，能夠在 Raspberry Pi 3 上運行。

要安裝它，請按照以下頁面中的說明進行操作：

https://docs.snips.ai/getting-started/quick-start-raspberry-pi

通過執(zhí)行此處所述的測試，確保您已正確安裝Snips.ai天氣助手（通常默認安裝）。

安裝黑客

好的，到目前為止一切順利！現(xiàn)在讓我們在你的 Raspberry Pi 上安裝 Hackeet。

要安裝 Hackeet 并獲得免費試用許可證，請按照以下頁面中描述的說明進行操作： Hackeet：入門

最后，一旦 Hackeet 安裝并啟動并運行，在 Raspberry Pi 上打開一個終端窗口并復(fù)制粘貼以下命令以最終安裝將管理氣象站的應(yīng)用程序：

hpm package https://cloud.nitenslux.com LEGOWeatherStation.2.1.5

此命令將安裝實際操作氣象站的應(yīng)用程序及其在 Raspberry Pi 上的所有依賴項。成功完成后，您應(yīng)該在 Raspberry Pi 的桌面上安裝了以下圖標

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配置應(yīng)用程序

現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了硬件部分并安裝了軟件，我們需要執(zhí)行一些配置步驟以使氣象站正常運行。為此，請在以下位置編輯存儲在 Raspberry Pi 上的配置文件：

/home/pi/Hackeet/applications/LEGOWeatherStation/server_configuration.json

該文件是以下文件：

{
	"documentation":
	{
		"version":"1.0.0",
		"title":"Title of your web service here",
		"description":"Description of the web service here",
		"license":"Link to the web service license file"
	},
	"server":
	{
		"server_name":"MyWebApp",
		"root":".",
		"bot_file":"application.lego.raspberry.weatherstation.server.bot",
		"index":"/themes/default/index.html",
		"login":"/themes/default/login.html",
		"http_port":8100,
		"auth":"Auth",
		"application_directory":"/home/pi/Hackeet/",
		"pages":{}
	},
	"settings":
	{
		"CategoriesFile" : "/home/pi/Hackeet/applications/LEGOWeatherStation/data/categories.json",
		"City" : "Paris",
		"Country" : "FR",
		"Key" : "your_OpenWeatherMap_Key",
		"RefreshPeriodMinutes" : 5,
		"ResetPeriodSec" : 20,
		"ForecastDurationHours" : 0.5,
		"NumberOfPositions" :4,
		"StartPosition":0,
		"StepsByRevolution":2048,
		"ComPort":"COM4",
		"Pin1":37,
		"Pin2":38,
		"Pin3":35,
		"Pin4":36,
		"StatusPin" : 40,
		"Frequency":450,
		"SnipsInstance" : "127.0.0.1",
		"Demo" : 0,
		"DebugFile" : 0
	},
	"interface":
	{
		"screens":[]
	}
}

編輯Key參數(shù)以設(shè)置您的實際 OpenWeatherMap 密鑰。

編輯StepsByRevolution參數(shù)以設(shè)置步進電機的旋轉(zhuǎn)步數(shù)。默認情況下，我們認為旋轉(zhuǎn)有 2048 步。

設(shè)置頻率參數(shù)以指定電機運行的頻率（以赫茲為單位）（通常在 200 到 500 之間）。如果您設(shè)置的值太高，您的引擎可能會錯過事件并且可能無法正常工作。

最后，通過設(shè)置城市和國家參數(shù)指定氣象站將默認為即將到來的天氣的位置。

啟動應(yīng)用程序

首先，在啟動應(yīng)用程序之前，手動調(diào)整輪播以顯示“陽光明媚”的樂高角色，這是默認的啟動位置。

有幾種啟動應(yīng)用程序的方法：

• 通過雙擊桌面圖標，
• 通過使用終端窗口并鍵入以下命令：

/home/pi/Hackeet/applications/LEGOWeatherStation/bin/hackeet.lego.weather.station.sh

您還可以使用crontab在每次 Raspberry Pi 啟動時自動啟動應(yīng)用程序。如果您選擇這種方法，您可能會發(fā)現(xiàn)Cron Gui工具非常有用。

啟動時，輪播會旋轉(zhuǎn)以顯示配置文件中指定的默認位置即將到來的天氣。完成后，氣象站現(xiàn)在就可以處理查詢了。試用您的氣象站，從喚醒詞開始，然后是查詢。例如：

Hey Snips, what is the weather in Paris, France

然后旋轉(zhuǎn)木馬旋轉(zhuǎn)以顯示所請求位置的預(yù)報，并在短時間后返回到默認位置的預(yù)報位置。

故障排除

迄今為止，可能會出現(xiàn)需要使用kill 命令停止應(yīng)用程序的情況。要識別附加到應(yīng)用程序的進程，請執(zhí)行命令：

ps aux | grep hackeet

引擎蓋下

關(guān)于使用 Hackeet 編程的最后幾句話。如前所述，Hackeet 旨在用可視化編程方法部分取代傳統(tǒng)的手工編碼。因此，我們?yōu)闅庀笳鹃_發(fā)的整個應(yīng)用程序不是傳統(tǒng)的 C++、Javascript 或 Java 代碼，而是下圖：

我們不會詳細介紹如何使用 Hackeet 進行編程。如果您想了解有關(guān)此主題的更多信息，我們建議您訪問我們的網(wǎng)站以獲取文檔和教程。您還可以查看我們之前的 Hackster.io 項目，該項目描述了使用 Hackeet 進行編程的基礎(chǔ)知識。

該應(yīng)用程序的 Hackeet 架構(gòu)已與應(yīng)用程序本身同時安裝在您的 Raspberry Pi 上。如果你想編輯它以研究它或破解它，啟動 Hackeet 并打開以下文件：

/home/pi/Hackeet/applications/LEGOWeatherStation/design/raspberry/application.lego.raspberry.weatherstation.server.design