城市花园监视器开源分享

描述

 

Urban Garden Monitor 正在运行。

 

该设备允许对城市花园周围的环境进行快速、安全和远程分析。Urban Garden Monitor 由 WIZnet WIZ750SR 串口转以太网模块和 Arduino 101 提供支持，可读取温度、湿度和压力数据，并使用集成神经网络将它们分类到一个类别系统中。

该设备是使用一些相互交织的想法创建的：

WIZnet WIZ750SR串口转以太网模块

 

Urban Garden Monitor 上的 WIZ750SR。

 

WIZ750SR 是一个串行转以太网模块，允许任何带有串行端口的设备连接到互联网。该模块使用 W7500P 处理器，该处理器结合了带 128KB 闪存的 ARM Cortex-M0 和硬连线 TCP/IP 内核，可实现串行数据和以太网数据之间的无缝连接。在 Urban Garden Monitor 中，WIZ750SR 弥合了 Arduino 101 收集的环境数据与连接到与 WIZ750SR 相同路由器的任何设备上可访问的 TCP 客户端终端之间的差距。

Arduino 101 和模式匹配引擎神经网络

Arduino 101 是一款独特的开发板，可在 Arduino 外形中发挥英特尔 Curie 模块的功能。具有实时操作系统、集成 BLE、六轴加速度计/陀螺仪模块和 128 节点模式匹配引擎 (PME) 或人工神经网络。Urban Garden Monitor 利用 RTOS 和 PME 将日常环境数据的优化特征提供到一个 30 类库中，该库会随着设备学习此数据的不同分类而填满，从而使用户能够可视化数据趋势并根据需要调整他们的花园. Arduino 101 还带有一个额外的硬件串行端口，这对 WIZ750SR 的操作至关重要，并充当两个设备之间的链接。

BMP180 和 DHT22 环境传感器

 

BMP180 是最左边胶带旁边的银色方块，而 DHT22 是它旁边的传感器。

 

Urban Garden Monitor 上有两个环境传感器，BMP180 和 DHT22，用于收集数据以供 Arduino 101 和 PME 解释。BMP180 是气压和温度传感器，使用 I2C 总线与设备通信，而 DHT22 是温度和湿度传感器，使用单个数字引脚与设备通信。这些传感器一起提供 Arduino 101 可以解释并发送给用户的一系列信息。

如何建造

要构建此设备，请首先获取随附材料清单中的所有组件。请注意，您的计算机必须具有以太网端口。如果您的计算机上没有 DB9 RS-232 端口，请获取 USB 到 RS-232 DB9 适配器电缆。

1.配置WIZ750SR。当您将模块作为 EVB 套件的一部分购买时，该模块将附在评估板上。

• 将随附的 DB9 RS-232 电缆插入 EVB 的 DB9 端口。
• 将随附的 USB Micro 转 USB A 电缆插入 EVB 的 Micro-USB 端口。
• 将随附的以太网电缆插入 EVB 上 WIZ750SR 的以太网端口。
• 如有必要，将 USB 到 RS-232 DB9 适配器电缆的 DB9 端插入 DB9 RS-232 电缆，并将 USB 端插入计算机。否则，将 DB9 RS-232 电缆的 DB9 端直接插入计算机。如果您的计算机中尚不存在 USB 转串口驱动程序，您可能需要为您的电缆下载该驱动程序。
• 将 USB Micro 转 USB A 电缆的 USB A 端插入计算机。
• 将以太网电缆插入计算机。这将允许测试设备功能。
• 轻按电路板侧面的电源开关。LED 将指示您的设备已通电。
• 使用此链接下载并打开 WIZnet-S2E-Tool-GUI：https ://github.com/Wiznet/WIZnet-S2E-Tool-GUI/releases/tag/v0.5.4
• 确保操作模式设置为“TCP 服务器”。如有必要，请使用上传按钮更新设备。

 

配置工具的注释视图。要查找您的设备，请点击搜索并从表格中选择您的设备。

 

• 从 EVB 上拔下以太网电缆，然后在家庭路由器和开发板之间插入您自己的以太网电缆。这将允许测试设备连接性。重新打开S2E-Tool软件，检查您设备的“本地IP”和“本地端口”。一旦你有了这些，你的设备就可以使用了。

2. 测试通过WIZ750SR传输数据。保持设备插入。

• 从此链接下载 SocketTest：https ://sourceforge.net/projects/sockettest/ 。这是一个 TCP 客户端/服务器终端程序，可以测试以太网功能。
• 从arduino.cc的 Software->Downloads下载最新版本的 Arduino IDE 。
• 打开 Arduino 集成开发环境。转到 Tools->Port 并选择 EVB 的通信端口。如果有多个端口，请检查计算机的设备列表以查看哪个属于您的板。
• 转到工具 - >串行监视器并打开监视器。将波特率更改为 115200 波特。
• 打开 SocketTest 并转到客户端选项卡。在各自的字段中输入您的 EVB 的 IP 地址和端口号。点击连接启动终端。
• 如果一切设置正确，您应该能够在 Arduino 终端中键入字符串并看到它们出现在 SocketTest 终端中，反之亦然。完成模块测试后，关闭所有应用程序并拔下 EVB 的电缆。

3. 使用材料清单中包含的部件构建 Urban Garden Monitor。

• 从 EVB 上拔下 WIZ750SR。翻转 WIZ750SR，使接头朝上。
• 按照此电路图组装显示器的电子元件。接线后将电工胶带缠绕在面包板上，然后再将其放在 Arduino 101 的中心。紧紧缠绕胶带以确保连接稳定，但要确保银色 BMP180 单元中的孔暴露在外并朝上。

 

Urban Garden Monitor 的 Fritzing 电路图。通向 12 针接头的 4 根线是 F/F。

 

• 请注意，WIZ750SR 接头由公针组成。使用 4 个 F/F 跳线，每个跳线的一端都有一个实心 M/M 跳线，以在 Arduino 101 上创建一个薄型连接。
• 将 WIZ750SR 放在迷你面包板的顶部并将所有东西粘在一起。将任何松动的跳线塞到 Arduino 101 的侧袋中。确保 WIZ750SR 上的三个 LED 仍然可见，并且可以访问重置按钮以及以太网和 USB 端口。
• 将 Arduino 101 连接到 Arduino 支架以确保对电路板的保护。

 

最终产品。结果可能因磁带选择而异。

 

4. 将 Urban Garden Monitor 代码上传到 Arduino 101。

• 将包含的代码下载到您的计算机并在 Arduino IDE 中打开它。文件中包含有用的注释，以指导您理解。
• 转到 Tools->Board->Boards Manager 并找到 Intel Curie Boards 核心。下载版本 2.0.2。
• 关闭集成开发环境。
• 将以下附加代码库下载到您的计算机：

英特尔模式匹配技术：https ://github.com/intel/Intel-Pattern-Matching-Technology

Adafruit DHT 湿度和温度统一传感器库：https ://github.com/adafruit/DHT-sensor-library

Adafruit 统一 BMP085/BMP180 驱动程序：https ://github.com/adafruit/Adafruit_BMP085_Unified

• 打开计算机的文件系统并找到“Arduino”文件夹。如果文件夹不存在，请在其中创建一个名为“libraries”的文件夹。打开文件夹，将下载好的三个代码库粘贴到文件夹中。
• 重新打开 Arduino IDE 并使用 USB AB 电缆将 Urban Garden Monitor 的 USB 端口插入计算机。转到 Tools->Port 并选择 Arduino 101 的端口。然后转到 Tools->Board 并向下滚动到 Intel Curie（32 位）开发板。选择 Arduino/Genuino 101。
• 点击上传按钮将代码上传到您的开发板。你准备好了！

设备设置

要运行该设备，首先将 Urban Garden Monitor 设置在您想要获取环境读数的区域。如果不是在您可能关注的一组特定植物旁边，最好的位置是靠近，因为这将使您能够获得要监测的植物的最准确读数。

 

插入设备的过程。

 

放置显示器后，取一个 USB 壁式充电器并将 USB AB 数据线插入其中。将充电器插入墙上插座。将电缆的 B 端连接到显示器所在的位置。准备就绪后，从路由器上取下以太网电缆并将其也连接到显示器。将 USB 电缆插入 USB-B 端口，然后将以太网电缆插入以太网端口。您应该首先看到红色 LED 灯亮起，然后在设备连接到互联网后蓝色 LED 灯亮起。

 

设备上的 LED 指示灯位于右上角。

 

显示器连接好后，您就可以不用管它了。转到您的计算机并打开 SocketTest 应用程序。输入您之前为 EVB 记录的 IP 地址和端口号，然后点击连接。请注意，如果您在首次获得 IP 地址和现在之间添加或断开任何其他设备，IP 地址可能会发生变化。如果是这种情况，您可以检查路由器的主页以查看显示器的当前 IP 地址。

 

准备好 SocketTest。

 

如果显示器无法连接，请重试，因为可能需要一些时间才能完全连接到网络。

设备操作和命令

连接后，您应该会看到此屏幕：

 

连接到 Monitor 后的 SocketTest 应用程序。

 

输入任何内容并点击发送或 Enter 键以激活监视器。然后系统会提示您提供当前时间。先输入小时数，发送，然后输入分钟数并发送。如果你犯了错误，你可以点击显示器上的重置按钮，然后重试。

 

输入时间后的画面。注意时间要输入24H格式。

 

配置时间后，您应该会看到菜单提示。以下是您可以输入的命令：

 

设备打印的命令列表。

 

• LD：此命令使用中断服务程序创建传感器数据读数的 2 秒间隔循环。在此期间，循环将优先于所有其他命令，因此请确保在此期间不要激活任何其他数据显示命令，否则它们将被中断。当您希望能够远程查看植物生长的环境时，建议使用此命令，以便您可以在条件发生变化时做出相应的响应。

 

内部热量可能导致异常高温。您可以减去补偿以在代码中提供帮助。

 

• DL：此命令关闭 ISR 数据循环。
• DD：此命令发送当前传感器数据读数的单个快照。
• SS：此命令显示前一天的平均数据和神经网络分类。如果您在前一天的数据不存在时调用此命令，您将收到通知并且不会显示任何数据。
• ST：此命令显示过去 30 天的数据分类。在一天被分类之前，它将显示为类别 0。请注意类别 0 也将被设备进行的第一个分类使用。如果您愿意，可以通过从 1 开始数组索引并使其以 30 而不是 29 结束来修改它。
• DC：此命令显示每个保存的数字日数据分类代表的内容。如果尚未为类别分配特征，则所有字段的数据将显示为零。

 

Display Characterizations 命令正在运行。由于尚未对数据进行分类，因此所有值为 0。

 

• SC：此命令显示命令列表，如果您需要它以供参考。

PME操作

在用户操作本板的过程中，Pattern-Matching Engine会在后台运行。每小时，设备都会记录设备周围的温度、气压和湿度样本。然后将此数据以数组形式保存到设备中。在记录的 24 小时后，设备会取每个数据集的平均值，并创建过去 24 小时环境的三变量表示。然后将这些数据加载到 PME 中，PME 根据学习经验对其进行分类。如果没有 PME 找到匹配的先前分类，则数据将被赋予新的分类并保存到 PME 的内存中。否则，分配现有的分类。在这两种情况下，当天分配的分类也会被保存。分类被放入一个 30 天的数组中，该数组动态适应以防止溢出，删除最早保存的日期并将所有其他数据向上移动，从而允许记录最新的分类。这允许用户每天查看环境如何变化，从而允许他们调整他们的花园以适应潜在的数据增加或减少趋势。

如果分类数量超过 30，则由于 PME 中的存储空间数量有限，最旧的分类随后将被删除。

 

Urban Garden Monitor 足够小，可以放在花盆的边缘和旁边。

 

希望这个项目能让人们在生活中有更多的时间，让他们为他们可能会照顾的城市花园提供更多的好处！