本教程將分步指導(dǎo)您如何制作一個(gè)智能傘架。

這是我最喜歡的Raspberry Pi 項(xiàng)目之一。它采用了Dexter Industries生產(chǎn)的配有GrovePi擴(kuò)展板的Respberry Pi模型，以及超聲傳感器、蜂鳴器和LED模組。對(duì)于該項(xiàng)目，我們將使用自定義的Raspbian磁盤鏡像，并在最新的“Jessie”版本上運(yùn)行。

本教程的目的是演示一個(gè)可運(yùn)行的項(xiàng)目原型，并且向您講解對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行測(cè)試與修改時(shí)所需的步驟，以優(yōu)化并實(shí)現(xiàn)一個(gè)適合您的解決方案。

項(xiàng)目所需部件清單

硬件

• ? 計(jì)算機(jī)：Lenovo T420 Windows 10
• ? SD卡：Sandisk DHCD 8GB
• ? 微處理器：Raspberry Pi Model B Revision 2.0 (512MB)
• ? 擴(kuò)展板：GrovePi+ v3.0
• ? 蜂鳴器：Grove Buzzer v1.2
• ? 傳感器：Grove Ultrasonic Sensor v2.0
• ? LED: Grove Red LED v1.4
• ? WiFi 適配器: Edimax EW-7811Un 150Mbps Wireless 802.11 b/g/n nano USB 適配器
• ? 顯示器：通用VGA端口顯示器（配有VGA數(shù)據(jù)線）
• ? VGA適配器：用于PC的通用HDMI輸入轉(zhuǎn)VGA適配器轉(zhuǎn)換器
• ? 電源：通用供電USB2 4端口集線
• ? 數(shù)據(jù)線：USB Type-A / Micro-B；以及USB Type-A / Type-B
• ? 鍵盤：通用USB鍵盤
• ? 鼠標(biāo)：通用USB鼠標(biāo)
• ? WiFi 路由器: 通用WiFi 路由器
• ? 傘架

軟件

• SD Formatter v4
• Dexter Industries Modified “jessie”
• Win32 Disk Imager 0.9
• Python 2.7.9

工具

• ? 雙面膠

從構(gòu)思到實(shí)踐

從概念的產(chǎn)生到實(shí)踐部署，一個(gè)項(xiàng)目的開發(fā)包含許多個(gè)步驟。

第一步：概念

我似乎總是早上拖得太晚出門以至于沒有時(shí)間查看天氣，導(dǎo)致每次都很快沖出去，卻沒有意識(shí)到是否需要帶一把雨傘。所以我一直想要做的Raspberry Pi 項(xiàng)目之一就是制作一個(gè)智能傘架，這個(gè)傘架可以為我查看天氣并且提醒我是否會(huì)下雨。

第二步：設(shè)計(jì)

使用Weather StationAPI開發(fā)者密鑰，一個(gè)python腳本就會(huì)獲得我所在城市的氣象站并反饋關(guān)于下雨可能性大小的查詢結(jié)果。如果下雨的可能性超過我所設(shè)置的閾值，我出門前需要拿一把雨傘，那么在傘架上的LED燈會(huì)閃爍，以在我經(jīng)過時(shí)傳遞音頻信號(hào)。

第三步：原型

該設(shè)計(jì)原型使用有Dexter Industries 生產(chǎn)的GrovePi擴(kuò)展板來對(duì)RaspberryPi GPIO引腳進(jìn)行管理控制。我喜歡使用這種擴(kuò)展板，因?yàn)樗哂屑床寮从玫脑O(shè)計(jì)，同時(shí)，Dexter Industries的改良版Raspbian磁盤映像具有大量的故障排除工具，這些工具在測(cè)試階段會(huì)派上用場(chǎng)。

設(shè)置磁盤映像（PC）

下載2016.04.25_Dexter_Industries_jessie.zip Disk Image并將它解壓到您的硬盤上。

格式化8GB SD卡。我使用SD Formatter v4。

將下載的磁盤映像寫入SD卡。我使用Win32 Disk Imager。

A. 組裝Rapberry Pi 和 GrovePi GPIO 擴(kuò)展板

1) 將GrovePi與Raspberry Pi Model B上的28個(gè)GPIO引腳對(duì)齊貼合。它們的引腳很匹配，只需要稍微用點(diǎn)力就能裝上。

圖1：RapberryPi 和GrovePi GPIO 擴(kuò)展板 (分開)

圖2： RapberryPi 和GrovePi GPIO 擴(kuò)展板（結(jié)合)

B. RaspberryPi 的啟動(dòng)和更新

1) Raspberry Pi系統(tǒng)可直接進(jìn)入Dexter Industries GUI界面。

2) 點(diǎn)擊“WiFi Setup”圖標(biāo)來連接到您的本地路由器和網(wǎng)絡(luò)。

3) 點(diǎn)擊“DI Software Update”圖標(biāo)啟動(dòng)。

4) 在下拉菜單中選擇GrovePi，然后按照以下順序來進(jìn)行更新：

i) Hardware Firmware
ii) Raspbian
iii) Dexter Software

5) 系統(tǒng)將在完成后要求重新啟動(dòng)

C. 注冊(cè)Weather Underground以獲取開發(fā)者API密鑰

1) 打開瀏覽器并訪問 Weather Underground’s website

2) 作為新用戶進(jìn)行注冊(cè)

3) 點(diǎn)擊針對(duì)開發(fā)者的Weather API 選項(xiàng)

4) 生成一個(gè)API密鑰（見視頻）

D. 設(shè)置Python程序

1) 打開 File /home/pi/Desktop/GrovePi/Software/Python/test_script

2) 進(jìn)入 [Edit] >[Select All] 并點(diǎn)擊 [Delete]

3) 進(jìn)入 [File] >[Save As] /home/pi/Desktop/Documents/umbrella_stand.py

4) 復(fù)制該代碼 code 到空文件窗口

5) 轉(zhuǎn)至第40行，輸入 YOUR_ZIP_CODE

6) 轉(zhuǎn)至第44行，輸入 YOUR_API_KEY

7) 按照#說明來進(jìn)行進(jìn)一步的自定義設(shè)置，或者查看代碼走查視頻（見視頻）

8) [File] [Save]

9) 觀看視頻以獲取代碼走查的步驟

E. 連接Grove傳感器

1) 將超聲測(cè)距儀與GrovePI擴(kuò)展板上的D4連接頭連接

2) 將Grove LED與GrovePI擴(kuò)展板上的D7連接頭連接

3) 將Grove蜂鳴器與GrovePI擴(kuò)展板上的D8連接頭連接

4) 點(diǎn)擊 [Run] [Run Module] 運(yùn)行 umbrella_stand.py

5) 如果在您所在的區(qū)域沒有下雨，您可以將umbrella_stand.py編輯為其他下雨區(qū)域的代碼腳本（見視頻）

F. 設(shè)置RaspberryPi為無頭模式并自動(dòng)運(yùn)行中繼程序

1) 進(jìn)入 [Menu] >[Other] >[LXTerminal]

2) 在 [pi@dex:~ $] 提示符下點(diǎn)擊ENTER：

sudo crontab -e.

3) 如果文件不存在，就創(chuàng)建一個(gè)，并且添加以下內(nèi)容（這是您已經(jīng)保存了您的Python程序的地方）

@reboot sudo python /home/pi/Documents/DevicePlus/umbrella_stand.py

4) 當(dāng)RaspberryPi啟動(dòng)時(shí)，程序被加載。

5) 在您最喜歡的燈上進(jìn)行測(cè)試。

圖3： RapberryPi 和 GrovePi GPIO 擴(kuò)展板(結(jié)合)

第四步：測(cè)試

我已經(jīng)將該項(xiàng)目連接到前廳的傘架，并進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試。

結(jié)論

這個(gè)項(xiàng)目是很有趣的Raspberry Pi 項(xiàng)目之一。它的連通性和反饋性已經(jīng)達(dá)到了我在一個(gè)非智能設(shè)備上想要實(shí)現(xiàn)的水平。在這個(gè)快節(jié)奏的世界里，我們無法捕捉所有的信息，但是如果有這個(gè)智能傘架，起碼一定會(huì)讓我們遠(yuǎn)離被雨淋濕的困擾。

希望您喜歡本教程，歡迎將您在實(shí)施該項(xiàng)目的過程中所作的修改發(fā)送給我。

Garrett LaFrance

Garrett是一位在技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和編程領(lǐng)域擁有32年經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)專家。他能夠構(gòu)建專業(yè)的IoT原型系統(tǒng)，并認(rèn)為理解是創(chuàng)新的關(guān)鍵。

審核編輯黃宇