使用MKR IoT Bundle中组件和纸板创建拼图盒

描述

有时让贵重物品远离窥探可能很困难，除非你把它放在一个大保险箱或类似的东西里……但谁有空间呢？

相反，请使用 MKR IoT Bundle 中的组件和一些纸板创建您自己的拼图盒！我们不能保证您财物的安全，但至少对于潜在的小偷来说这将是一种有趣的威慑。

当然，我们建议您将糖果存放在那里……而不是真正的贵重物品。

简而言之

为了打开用伺服电机保持关闭的盒子，您必须转动电位器，直到获得正确的组合。可以通过在线应用程序Blynk设置组合。LED 将帮助您猜测，给您颜色反馈：您越接近颜色越暖。

当猜到正确的组合时，蜂鸣器将开始播放歌曲，而伺服器将打开盒子。

为了创建我们的拼图框，我们需要以下组件：

• 蜂鸣器

• RGB LED

• 3个电位器

• 液晶屏

• 伺服电机

学习目标

• 介绍Blynk互联网平台

• 液晶显示屏的接线和使用

• 用蜂鸣器播放星球大战主题

想知道更多？

本教程是让您熟悉 MKR1000 和 IoT 的一系列实验的一部分。所有实验都可以使用 MKR IoT Bundle 中包含的组件构建。

• 我爱你枕头

• 拼图盒

• 巴甫洛夫的猫

• 书呆子

• 植物通讯器

介绍布林克

Blynk是一款流行的物联网移动应用程序，它让我们可以随时随地轻松控制与互联网连接的 Arduino。

它在Kickstarter上成立，并迅速成为该领域最常用的应用程序之一，这要归功于其出色的文档和简单性。

开始使用 Blynk

创建一个新项目真的很容易，只需按照这几个简单的步骤或看一下 Blynk 的官方入门。

成功创建新项目后，您还应该通过邮件收到Auth Token。这是将硬件连接到智能手机所需的唯一标识符。您创建的每个新项目都将拥有自己的 Auth Token。

为了将 Arduino 连接到应用程序，我们需要安装Blynk 库。如果您使用的是 Arduino Web 编辑器，则当您将其包含在草图中时，该库将自动下载，否则您可以从库管理器下载该库。

现在我们准备好了。上传此草图并使用滑块查看结果：

#include <WiFi101.h> 
#include <BlynkSimpleWiFiShield101.h> 
const char* ssid = SECRET_SSID;    //  your network SSID (name) 
const char* password = SECRET_PSWD;  // your network password 
char auth[] = SECRET_TOKEN; // your Blynk API token 
// Variables to store the combination value 
// Set the intitial combination to ( 1 1 1 ) 
int SliderValueOne = 1; 
int SliderValueTwo = 1; 
int SliderValueThree = 1; 
// Blynk functions to retrive values 
BLYNK_WRITE(V1) { 
 SliderValueOne = param.asInt(); // assigning incoming value from pin V1 to a variable 
} 
BLYNK_WRITE(V2) { 
 SliderValueTwo = param.asInt(); // assigning incoming value from pin V1 to a variable 
} 
BLYNK_WRITE(V3) { 
 SliderValueThree = param.asInt(); // assigning incoming value from pin V1 to a variable 
} 
void setup() { 
 Serial.begin(9600);  
 Blynk.begin(auth, ssid, password); // start Blynk functionalities and connect to WiFi
} 
void loop() { 
 // Variambles to temporarily store the combination 
 int Temp_Slider_One_value = SliderValueOne; 
 int Temp_Slider_Two_value = SliderValueTwo; 
 int Temp_Slider_Three_value = SliderValueThree; 
 Blynk.run(); // poll new combination values from the online app 
 // check if combination values are changed and print them on the console 
 if(Temp_Slider_One_value != SliderValueOne || Temp_Slider_Two_value != SliderValueTwo || Temp_Slider_Three_value != SliderValueThree){ 
   Serial.print("New combination: "); 
   Serial.print(SliderValueOne); 
   Serial.print(" "); 
   Serial.print(SliderValueTwo); 
   Serial.print(" "); 
   Serial.println(SliderValueThree); 
 }  
} 

使用液晶屏

是时候连接屏幕了！

LCD 屏幕易于使用，但需要大量电线，因此请准备好证明您的耐心。

请注意，我们使用的是 5V 电源和 220 欧姆电阻。

可以调节亮度，将模拟引脚 3 的输出值从 0 更改为 255，其中 0 为最大值。

analogWrite(A3, 0); 

现在我们可以上传示例草图，看看是否一切正常。

// include the library code: 
#include  
// initialize the library by associating any needed LCD interface pin 
// with the arduino pin number it is connected to 
const int rs = 12, en = 11, d4 = 2, d5 = 3, d6 = 4, d7 = 5; 
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7); 
void setup() { 
 analogWrite(A3, 0); // Set the brightness to its maximum value 
 // set up the LCD's number of columns and rows: 
 lcd.begin(16, 2); 
 // Print a message to the LCD. 
 lcd.print("hello, world!"); 
} 
void loop() { 
 // set the cursor to column 0, line 1 
 // (note: line 1 is the second row, since counting begins with 0): 
 lcd.setCursor(0, 1); 
 // print the number of seconds since reset: 
 lcd.print(millis() / 1000); 
} 

添加电位器

要读取电位器的值，我们只需要analogRead() 正确引脚上的一个。我们将它们连接到模拟引脚 0、1、2。

请注意，电位器的值范围从 0 到 1023，因此无法猜测组合。要将这些值从 0 映射到 9，我们将使用该map() 函数，

 int PotOne = map(analogRead(A0), 0, 1023, 0, 9); 

您可以使用此示例代码在 LCD 屏幕上打印电位器的值。

#include  
// LCD screen pins 
const int rs = 12, 
         en = 11, 
         d4 = 2, 
         d5 = 3, 
         d6 = 4, 
         d7 = 5; 
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7); 
void setup() { 
 analogWrite(A3, 0); // set the brightness of the LCD screen to the maximum value 
 Serial.begin(9600);  
 lcd.begin(16, 2); // begin LCD screen with 16 columns and 2 rows 
} 
void loop() { 
 int PotOne = map(analogRead(A0), 0, 1023, 0, 9); 
 int PotTwo = map(analogRead(A1), 0, 1023, 0, 9); 
 int PotThree = map(analogRead(A2), 0, 1023, 0, 9); 
 lcd.setCursor(0, 0); 
 lcd.print(PotOne); 
 lcd.setCursor(2, 0); 
 lcd.print(PotTwo); 
 lcd.setCursor(4, 0); 
 lcd.print(PotThree); 
} 

添加 RGB LED

我们将使用 RGB LED 作为反馈来帮助人们猜测组合，他们越接近正确的值，LED 的颜色就越暖和，从蓝色、浅绿色、黄色和红色。

您可以使用此示例草图来查看 RGB 的实际效果！

// RGB LED pins 
int redPin = 6; 
int greenPin = 8; 
int bluePin = 7; 
void setup() { 
 pinMode(redPin, OUTPUT); 
 pinMode(greenPin, OUTPUT); 
 pinMode(bluePin, OUTPUT);   
 Serial.begin(9600);  
} 
void loop() { 
   setColor(0, 0, 255); // blue 
   delay(1000); 
   setColor(0, 255, 255); // aqua 
   delay(1000); 
   setColor(255, 255, 0); // yellow 
   delay(1000); 
   setColor(255, 0, 0); // Red 
   delay(1000); 
} 
// Send RGB values to the LED pins 
void setColor(int red, int green, int blue){ 
 analogWrite(redPin, red); 
 analogWrite(greenPin, green); 
 analogWrite(bluePin, blue);   
} 

将其连接到 Blynk

现在我们准备把东西放在一起：将电路板连接到 Blynk，将电位器连接到 LCD 屏幕，并在组合正确时使 LED 闪烁绿色。

• 请注意，giveColorFeedback() 当每个电位器的绝对值接近某个阈值时，我们将使用该功能设置 LED 的颜色以正确组合。

void giveColorFeedback(int PotOne, int PotTwo, int PotThree){...}

• 我们还将使用这些变量来存储从应用程序发送的值以及组合。

int SliderValueOne = 1; 
int SliderValueTwo = 1; 
int SliderValueThree = 1; 

请注意，初始值设置为 1，只有在您修改应用程序上滑块的值时才会更改。如果您重置板，组合将恢复为默认值。

• 布尔变量bool start = true; 用于检测何时已经猜到组合，以避免在每个循环中重新打开框。

上传此示例草图以查看它的实际效果：

#include  
#include  
#include  
#include  
// RGB LED pins 
int redPin = 6; 
int greenPin = 8; 
int bluePin = 7; 
const char* ssid = SECRET_SSID;    //  your network SSID (name) 
const char* password = SECRET_PSWD;  // your network password 
char auth[] = SECRET_TOKEN; // your Blynk API token 
// LCD screen pins 
const int rs = 12, 
         en = 11, 
         d4 = 2, 
         d5 = 3, 
         d6 = 4, 
         d7 = 5; 
bool start = true; 
// Variables to store the combination value 
// Set the intitial combination to ( 1 1 1 ) 
int SliderValueOne = 1; 
int SliderValueTwo = 1; 
int SliderValueThree = 1; 
// Blynk functions to retrive values 
BLYNK_WRITE(V1) { 
 SliderValueOne = param.asInt(); // assigning incoming value from pin V1 to a variable 
} 
BLYNK_WRITE(V2) { 
 SliderValueTwo = param.asInt(); // assigning incoming value from pin V1 to a variable 
} 
BLYNK_WRITE(V3) { 
 SliderValueThree = param.asInt(); // assigning incoming value from pin V1 to a variable 
} 
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7); 
void setup() { 
 pinMode(redPin, OUTPUT); 
 pinMode(greenPin, OUTPUT); 
 pinMode(bluePin, OUTPUT);   
 analogWrite(A3, 0); // set the brightness of the LCD screen to the maximum value 
 Serial.begin(9600);  
 lcd.begin(16, 2); // begin LCD screen with 16 columns and 2 rows 
 Blynk.begin(auth, ssid, password); // start Blynk functionalities 
} 
void loop() { 
 // Variambles to temporarily store the combination 
 int Temp_Slider_One_value = SliderValueOne; 
 int Temp_Slider_Two_value = SliderValueTwo; 
 int Temp_Slider_Three_value = SliderValueThree; 
 Blynk.run(); // poll new combination values from the online app 
 // check if combination values are changed and print them on the console 
 if(Temp_Slider_One_value != SliderValueOne || Temp_Slider_Two_value != SliderValueTwo || Temp_Slider_Three_value != SliderValueThree){ 
   Serial.print("New combination: "); 
   Serial.print(SliderValueOne); 
   Serial.print(" "); 
   Serial.print(SliderValueTwo); 
   Serial.print(" "); 
   Serial.println(SliderValueThree); 
 }  
 int PotOne = map(analogRead(A0), 0, 1023, 0, 9); 
 int PotTwo = map(analogRead(A1), 0, 1023, 0, 9); 
 int PotThree = map(analogRead(A2), 0, 1023, 0, 9); 
 lcd.setCursor(0, 0); 
 lcd.print(PotOne); 
 lcd.setCursor(2, 0); 
 lcd.print(PotTwo); 
 lcd.setCursor(4, 0); 
 lcd.print(PotThree); 
 if (start) { 
   giveColorFeedback(PotOne, PotTwo, PotThree); 
   if (PotOne == SliderValueOne && PotTwo == SliderValueTwo && PotThree == SliderValueThree) { 
     blinkGreenLed(); 
     start = false; 
   } 
 } 
 if(!start) { 
   if(PotOne == 0 && PotTwo == 0 && PotThree == 0){ 
     start = true; 
   } 
 } 
} 
// Give feedback based on how close the potentiometer are to the combination value  
// The more it's close the warmer is the color of the LED 
void giveColorFeedback(int PotOne, int PotTwo, int PotThree) { 
 if (abs(PotOne - SliderValueOne) <= 1 && abs(PotTwo - SliderValueTwo) <= 1 && abs(PotThree - SliderValueThree) <= 1 ) { 
   // Red 
   setColor(255, 0, 0); 
 } 
 else   if (abs(PotOne - SliderValueOne) <= 3 && abs(PotTwo - SliderValueTwo) <= 3 && abs(PotThree - SliderValueThree) <= 3 ) { 
   // yellow 
   setColor(255, 255, 0); 
 } 
   else   if (abs(PotOne - SliderValueOne) <= 4 && abs(PotTwo - SliderValueTwo) <= 4 && abs(PotThree - SliderValueThree) <= 4 ) { 
   // aqua 
   setColor(0, 255, 255);   
 } 
 else { 
   // blue 
   setColor(0, 0, 255); 
 } 
} 
void blinkGreenLed() { 
 for (int a = 0; a < 2; a++) { 
   for (int b = 0; b <= 255; b += 5) { 
     setColor(0, b, 0);  
     delay(5); 
   } 
   for (int b = 255; b >= 0; b -= 5) { 
     setColor(0, b, 0);  
     delay(5); 
   } 
 } 
 for (int b = 0; b <= 255; b += 5) { 
   setColor(0, b, 0);  
   delay(5); 
 } 
} 
// Send RGB values to the LED pins 
void setColor(int red, int green, int blue){ 
 analogWrite(redPin, red); 
 analogWrite(greenPin, green); 
 analogWrite(bluePin, blue);   
} 

添加蜂鸣器

打开盒子时，我们将使用蜂鸣器播放旋律。更确切地说，我们将播放星球大战主题曲！

连接蜂鸣器很简单：

上传此示例代码并收听：

const int c = 261; 
const int d = 294; 
const int e = 329; 
const int f = 349; 
const int g = 391; 
const int gS = 415; 
const int a = 440; 
const int aS = 455; 
const int b = 466; 
const int cH = 523; 
const int cSH = 554; 
const int dH = 587; 
const int dSH = 622; 
const int eH = 659; 
const int fH = 698; 
const int fSH = 740; 
const int gH = 784; 
const int gSH = 830; 
const int aH = 880; 
int counter = 0; 
#define buzzerPin 1 
void setup() { 
 pinMode(buzzerPin, OUTPUT); 
 Serial.begin(9600);  
} 
void loop() { 
 play_jingle(); 
 delay(3000); 
} 
void play_jingle() 
{ 
 beep(a, 500); 
 beep(a, 500);     
 beep(a, 500); 
 beep(f, 350); 
 beep(cH, 150);   
 beep(a, 500); 
 beep(f, 350); 
 beep(cH, 150); 
 beep(a, 650); 
 delay(500); 
 beep(eH, 500); 
 beep(eH, 500); 
 beep(eH, 500);   
 beep(fH, 350); 
 beep(cH, 150); 
 beep(gS, 500); 
 beep(f, 350); 
 beep(cH, 150); 
 beep(a, 650); 
 delay(500); 
} 
void beep(int note, int duration) 
{ 
 //Play tone on buzzerPin 
 tone(buzzerPin, note, duration); 
 //Stop tone on buzzerPin 
 noTone(buzzerPin); 
 delay(50); 
 //Increment counter 
 counter++; 
} 

添加伺服电机

伺服电机是我们盒子的锁，当密码正确时，我们需要它旋转90度，这样盒子才会打开。

连接伺服只需要三根线。

为了将其旋转 90 度，我们将使用以下函数：

#include  
int pos = 0;    // variable to store the servo position 
Servo myservo;  // create servo object to control a servo 
void setup() { 
 myservo.attach(9);  // attaches the servo on pin 9 to the servo object 
 myservo.write(pos); // set the servo in position 0 
} 
void loop() { 
     open_the_box(); 
     delay(2000); 
     close_the_box(); 
     delay(2000); 
} 
void open_the_box(){ 
     for (pos = 0; pos <= 90; pos += 1) { // goes from 0 degrees to 90 degrees 
     myservo.write(pos);              // tell servo to go to position in variable 'pos' 
     delay(15);                       // waits 15ms for the servo to reach the position 
   } 
} 
void close_the_box(){ 
   for (pos = 90; pos >= 0; pos -= 1) { // goes from 90 degrees to 0 degrees 
     myservo.write(pos);              // tell servo to go to position in variable 'pos' 
     delay(15);                       // waits 15ms for the servo to reach the position 
   } 
}  

请注意，为了将伺服器转回并关闭盒子，您只需将所有电位器转为 0。

建立你的拼图盒

它不会是一个没有盒子的盒子，所以请下载下面的案例文件并将其用作构建您自己的指南。

请注意，我们使用了 2 毫米厚的纸板。