带有MKR WiFi 1010的植物通讯器

介绍

正如英国诗人威廉·华兹华斯曾经说过的：

“你的思想是花园，你的思想是种子，收获可以是花朵或杂草。

“让你的植物保持活力可能是一个相当大的挑战，因为它们非常不善于沟通。让它们开心的一种方法是把你的植物带在身边，但也许你不想带着那个大仙人掌到处走走，或者蕨类植物从你的冬季夹克口袋里伸出来。

此外，大多数植物不喜欢寒冷。在花了几个月的时间尝试与我们的蜘蛛植物进行通信后，我们放弃并使用 MKR IoT Bundle 组件创建了一个可以远程调查任何植物健康状况的设备。

简而言之

在这个实验中，您将学习如何保护您的植物并确保它们能够生存以及如何使用 Arduino 魔法。

通过监测湿度、温度和光照，您可以确保您的植物生长良好。

它可以每天发送电子邮件和图表，并通知您它的需求。

成分

• TMP36温度传感器

• 光电晶体管

• DIY湿度传感器

学习目标

• 介绍 Zapier 互联网服务

• 发送 HTTP 请求

• 管理实时时钟和闹钟

• 构建一个 DIY 湿度传感器

• 使用 thingSpeak #ProTips绘制值

• 使用 HTML 和 CSS #ProTips为您的电子邮件设置样式

• 使用 PostMan #ProTips测试 API

想知道更多？

本教程是让您熟悉 MKR WiFI 1010 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。

• 爱你枕头与 MKR WiFi 1010

• 带 MKR WiFi 1010 的益智盒

• 巴甫洛夫的猫与 MKR WiFi 1010

• 使用 MKR WiFi 1010 的书呆子

• 带有 MKR WiFi 1010 的植物通讯器

设置 Zapier

Zapier是一款在线自动化工具，可以方便地为我们管理其他应用的 API。它是组合多个任务的好工具，或者如果我们要使用的应用程序具有无法由 Arduino 管理的复杂 API。

在我们的例子中，我们将使用它发送一封电子邮件，其中包含从 Arduino 检索到的数据。

按照这几个简单的步骤来创建自己的 zap！

为了继续，我们需要先复制给定的 URL 来测试我们的钩子，然后选择按下 Continue 时出现的 Test and Review 按钮。将这些参数添加到 URL：

Custom_Webhook_URL?temperature=0&moisture=0&light=0&warning=0 

现在只需将此 URL 复制并粘贴到新的浏览器页面上。您应该会看到如下响应：

恭喜！您刚刚发送了一个http 请求！

这正是我们将使用我们的 Arduino 板做的事情。但是，我们不会将该 URL 粘贴到浏览器页面中，而是将其直接发送到 Zapier 服务器。此外，我们将使用我们的传感器值修改现在设置为零的参数值。

有关测试和使用 API 的更高级方法，请查看页面底部的#ProTip 。

测试您的请求后，您可以继续创建 Zap。

继续编辑执行此操作...

检查您的邮箱以查看 Zapier 生成的电子邮件。它将来自您在 gmail 配置的第一步中使用的帐户。

设立董事会

为了实现所有功能，我们将使用以下库：

• WiFiNINA // 连接到互联网并扫描网络

• RTCZero // 管理时间触发事件

您可以按照本指南中的说明从库管理器下载它们。

发送 HTTP 请求

我们现在准备从 Arduino 板发送 HTTP 请求。现在我们将为我们的参数设置一个任意值，稍后将用真实的传感器值替换。

float temperature = 22;
int moisture = 150;
int light = 40;  
String warning = "This is a warning message";
warning.replace(" ", "%20");  

请注意，必须对字符串进行编码，因为不能在 HTTP 请求中发送空格。所有空格都替换为编码的等价物%20

设置好参数后，我们将调用该send_email()函数，它将所有参数转换为字符串，并重建我们之前使用的相同 URL，然后将其发布到 Zapier 服务器。

使用您的 WiFi 凭据和您从 Zapier 收到并上传的 URL 填写此草图。

#include 
#include
const char* ssid = SECRET_SSID;    //  your network SSID (name)
const char* password = SECRET_PSWD;  // your network password
String httpsRequest = SECRET_REQUEST; // your Zapier URL
const char* host = "hooks.zapier.com";
WiFiSSLClient client;
void setup() {
 Serial.begin(9600);
 while (!Serial);
 delay(2000);
 Serial.print("Connecting Wifi: ");
 Serial.println(ssid);
 while (WiFi.begin(ssid, password) != WL_CONNECTED) {
   Serial.print(".");
   delay(500);
 }
 Serial.println("");
 Serial.println("WiFi connected");
}
void loop() {
 float temperature = 22;
 int moisture = 150;
 int light = 40;
 String warning = "This is a warning message";
 warning.replace(" ", "%20");
 send_email(temperature, moistue, light, warning );
 delay(20000)
}
void send_email(float temperature, int moisture, int light, String warning) {
 // convert values to String
 String _temperature = String(temperature);
 String _moisture = String(moisture);
 String _light = String(light);
 String _warning = warning;
 if (client.connect(host, 443)) {
   client.println("POST " + httpsRequest + "?temperature=" + _temperature + "&moisture=" + _moisture + "&light=" + _light + "&warning=" + _warning + " HTTP/1.1");
   client.println("Host: " + String(host));
   client.println("Connection: close");
   client.println();
   delay(1000);
   while (client.available()) { // Print on the console the answer of the server
     char c = client.read();
     Serial.write(c);
   }
   client.stop();  // Disconnect from the server
 }
 else {
   Serial.println("Failed to connect to client");
 }
}

它会每 20 秒向您选择的地址发送一封电子邮件。

请注意请求，Zapier 每月只允许您 100 个免费请求。

RTC 和警报

我们可以使用 MKR WiFi 1010 的实时时钟在每天的某个时间发送一封电子邮件。

此草图将时间和日期设置为 2017 年 12 月 4 日 16:00，然后在每天 16:01 触发警报。

请注意，由于警报附加到中断函数，我们不能包含任何延迟，但我们可以使用布尔变量来触发循环（）中的动作

#include 
RTCZero rtc; // create RTC object
/* Change these values to set the current initial time */
const byte seconds = 0;
const byte minutes = 0;
const byte hours = 16;
/* Change these values to set the current initial date */
const byte day = 4;
const byte month = 12;
const byte year = 17;
bool email_already_sent = false;
void setup() {
 Serial.begin(9600);
 while (!Serial);
 delay(2000);
 rtc.begin(); // initialize RTC 24H format
 rtc.setTime(hours, minutes, seconds);
 rtc.setDate(day, month, year);
 rtc.setAlarmTime(16, 1, 0);  // Set the time for the Arduino to send the email
 rtc.enableAlarm(rtc.MATCH_HHMMSS);
 rtc.attachInterrupt(alarmMatch);
}
void loop() {
 if (!email_already_sent) {
   // send_email();
   email_already_sent = true;
 }
}
void alarmMatch() { // triggered when the alarm goes on
 Serial.println("Alarm Match!");
 email_already_sent = false;
}

DIY土壤湿度传感器

放置在土壤盆中的两根电线形成一个可变电阻器，其电阻根据土壤湿度而变化。该可变电阻器以分压器配置连接，Arduino 收集与 2 根导线之间的电阻成比例的电压。这意味着土壤越潮湿，Arduino 测量的电压越小。使用1 兆欧电阻和两根电线，我们可以创建自己的 DIY 土壤湿度传感器！

上传以下草图，您可以开始读取传感器的值，我们建议您先在干燥的土壤中开始测试，并记下您读取的值。

该值将用于设置阈值，以便 Arduino 知道您的植物何时需要水并向您发送紧急电子邮件。

int moisturePin = A2;
// Set this threeshold accordingly to the resistance you used
// The easiest way to calibrate this value is to test the sensor in both dry and wet soil
int threeshold = 800;
void setup() {
 Serial.begin(9600);
 while (!Serial);
 delay(2000);
}
void loop() {
 Serial.println(get_average_moisture());
 delay(5000);
}
int get_average_moisture() { // make an average of 10 values to be more accurate
 int tempValue = 0; // variable to temporarly store moisture value
 for (int a = 0; a < 10; a++) {
   tempValue += analogRead(moisturePin);
   delay(100);
 }
 return tempValue / 10;
}

添加温度和光传感器

请参阅下面的示意图来连接两个传感器。我们将使用这两个函数从传感器读取值：

float get_temperature() {
 int reading = analogRead(A1);
 float voltage = reading * 3.3;
 voltage /= 1024.0;
 // Print tempeature in Celsius
 float temperatureC = (voltage - 0.5) * 100 ; //converting from 10 mv per degree wit 500 mV offset
 // Convert to Fahrenheit
 float temperatureF = (temperatureC * 9.0 / 5.0) + 32.0;
 return temperatureC;
}
int get_light() {
 int light_value = analogRead(A0);
 return light_value;
} 

请注意，您可以通过返回temperatureF而不是使用华氏单位temperatureC

#ProTip：使用 ThingSpeak 绘制值

对于你们所有的控制狂来说，这里是把收集到的所有数据绘制成一个漂亮的图表的说明，如下所示：

我们将使用 ThingSpeak 平台绘制图表，按照以下步骤开始。

下载ThingSpeak库，让我们开始吧。下面的这个草图将每分钟将传感器值上传到云端，只需填写您的 WiFi 凭据和您的频道的 API 密钥并上传。

#include 
#include
#include "ThingSpeak.h"
const char* ssid = SECRET_SSID;    //  your network SSID (name)
const char* password = SECRET_PSWD;  // your network password
WiFiClient  ThingSpeakClient;
unsigned long myChannelNumber = 356392;
const char * myWriteAPIKey = SECRET_WRITE_API;
int lightPin = A0; //the analog pin the light sensor is connected to
int tempPin = A1; //the analog pin the TMP36's Vout (sense) pin is connected to
int moisturePin = A2;
void setup() {
 Serial.begin(9600);
 while (!Serial);
 delay(2000);
 Serial.print("Connecting Wifi: ");
 Serial.println(ssid);
 while (WiFi.begin(ssid, password) != WL_CONNECTED) {
   Serial.print(".");
   delay(500);
 }
 Serial.println("");
 Serial.println("WiFi connected");
 ThingSpeak.begin(ThingSpeakClient);
}
void loop() {
 ThingSpeak.setField(1, get_light());
 ThingSpeak.setField(2, get_temperature());
 ThingSpeak.setField(3, get_average_moisture());
 ThingSpeak.writeFields(myChannelNumber, myWriteAPIKey);
 Serial.println("message sent to cloud");
 delay(60000); // send values every 1 minute
}
float get_temperature() {
 int reading = analogRead(tempPin);
 float voltage = reading * 3.3;
 voltage /= 1024.0;
 // Print tempeature in Celsius
 float temperatureC = (voltage - 0.5) * 100 ; //converting from 10 mv per degree wit 500 mV offset
 // Convert to Fahrenheit
 float temperatureF = (temperatureC * 9.0 / 5.0) + 32.0;
 return temperatureC;
}
int get_average_moisture() { // make an average of 10 values to be more accurate
 int tempValue = 0; // variable to temporarly store moisture value
 for (int a = 0; a < 10; a++) {
   tempValue += analogRead(moisturePin);
   delay(10);
 }
 return tempValue / 10;
}
int get_light() {
 int light_value = analogRead(A0);
 return light_value;
}

在下面的完整 Pro 草图中，您可以看到如何将此上传附加到每分钟触发的 RTC 警报。

不幸的是，Gmail 不允许我们在电子邮件正文中嵌入图表和iframe，但我们可以通过电子邮件以漂亮的按钮发送链接，请参阅下面的提示。

我们选择了 ThingSpeak，但还有很多选择！以Dweet.io和freeboard.io为例。

#ProTip：样式化您的电子邮件

Zapier 允许我们在电子邮件正文中嵌入一些 html 和 css 代码。我们可以使用它来发送非常风格化的电子邮件，如下所示：

要实现这个结果，只需在 Zapier 界面上将正文类型更改为 html并添加您的自定义 HTML 和 CSS。

复制并粘贴此模板：

html> 
<html> 
<head> 
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"> 
<style> 
.container{ 
margin-left: 10%; 
margin-right: 10%; 
background-color: #ECF1F1; 
min-height: 100%; 
padding-top: 5%; 
padding-bottom: 10%; 
font-family: monospace; 
letter-spacing: 2px; 
} 
.title{ 
text-align: center; 
color: #0CA1A6; 
font-size: 1.5em; 
padding-top: 0.2vh; 
} 
.subtitle{ 
text-align: center; 
color: #0CA1A6; 
font-size: 1.1em; 
padding-bottom: 4%; 
padding-left: 4%; 
padding-right: 4%; 
} 
.data{ 
padding-bottom: 2%; 
padding-top: 2%; 
padding-left: 5%; 
margin-left: 15%; 
margin-right: 15%; 
background-color: #F7F9F9; 
text-align: left; 
color: #4E5B61; 
font-size: 1em; 
font-weight: bold; 
} 
.bttn{ 
padding-bottom: 3%; 
padding-top: 3%; 
margin-left: 25%; 
margin-right: 25%; 
margin-top: 10%; 
background-color: #00979D; 
text-align: center; 
color: #F7F9F9; 
font-size: 1.4em; 
} 
.disclaimer{ 
text-align:center; 
color:#DA5B4A; 
font-size: 1.1em; 
font-weight: bold; 
margin-top: 10%; 
} 
.bttn:hover{ 
background-color: #008184; 
} 
a{ 
text-decoration: none; 
} 
style> 
head> 
<body> 
<div class="container"> 
<h2 class="title">HELLO !h2> 
<h4 class="subtitle">Here's your daily update about your garden ☘h4> 
<div class="data">  ♨    Temperature: {{querystring__temperature}} C div> 
<div id="humidity" class="data"> ☔    Moisture: {{_querystring__moisture}}div> 
<div  class="data"> ☀    Light: {{querystring__light}}div> 
<div  class="disclaimer">{{querystring__warning}}div> 
<a href="your_link_to_thingSpeak"> 
<div class="bttn">SEE THE GRAPHdiv> 
a> 
div> 
body> 
html> 

#ProTip：使用 PostMan 测试 API

处理 HTTP 请求可能很困难，幸运的是有很多工具可以帮助我们构建所需的 URL。Postman 就是一个很好的例子：

只需粘贴 Zapier 给出的初始 URL，添加参数并发送即可。它将打印出服务器的响应并为您编写 URL。