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帶Qubitro的物聯(lián)網(wǎng)書簽和閱讀（圖書評級）跟蹤器

2513670 2022-07-11 | zip | 0.37 MB | 次下載 | 免費

資料介紹

成分

PCBWay定制PCB ?	× 2
Arduino 納米物聯(lián)網(wǎng) 33 阿杜諾	× 1
MFRC522 RFID閱讀器 ?	× 1
SH1106 OLED 顯示屏 (128x64) ?	× 1
5mm 綠色 LED ?	× 1
COM-09032 模擬操縱桿 ?	× 2
按鈕 (6x6) ?	× 4
Creality CR-6 SE 3D 打印機(jī) ?	× 1
電源插座 ?	× 1
外接電池 ?	× 1
跳線 ?	× 1

描述

帶 Qubitro 的物聯(lián)網(wǎng)書簽和閱讀（圖書評級）跟蹤器

在閱讀書籍或漫畫時，我喜歡每天記錄我的收視率，以跟蹤我對每一章的興趣的激增或下降。此外，我可以在閱讀完書籍后仔細(xì)檢查我的評分和筆記，從而輕松地復(fù)習(xí)書籍。

由于我總是將我的評分記錄在筆記本或一張紙上，因此我的家庭圖書館被不請自來的紙堆淹沒了。因此，我決定創(chuàng)建這個物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來記錄和監(jiān)控我的圖書評分，從而避免手寫的需要。

在仔細(xì)閱讀書評和分類方法后，我決定使用這個設(shè)備來評價和記錄六種不同的書籍特征，這些特征表示一本書的質(zhì)量和可靠性：

陰謀
劃定
浸沒
羅唆
人物
編輯

對于上述每個特征，我定義了四個不同的評分點，以使用收集的數(shù)據(jù)創(chuàng)建一個簡潔且連貫的評分系統(tǒng)：

1 ? 世俗的
2 ? 有趣的
3 ? 迷人
4 ? 迷人的

在定義我的評級系統(tǒng)后，我決定使用 RFID 磁盤標(biāo)簽來識別書籍，而不是使用條形碼掃描儀掃描條形碼 (ISBN)，因為我想為每本書設(shè)計帶有 RFID 磁盤標(biāo)簽的獨特書簽。因此，我將 MFRC522 RFID 閱讀器連接到 Arduino Nano 33 IoT 以檢測 UID。

為了顯示評級設(shè)置菜單，我將 SH1106 OLED 屏幕連接到 Nano 33 IoT。然后，我創(chuàng)建了一個簡單的控制器，用操縱桿和按鈕調(diào)整每個特性的評級。

我沒有從頭開始開發(fā) Web 應(yīng)用程序來記錄和監(jiān)控 Nano 33 IoT 傳輸?shù)纳鲜鰣D書評級，而是決定利用 Qubitro 門戶構(gòu)建一個 IoT 應(yīng)用程序。由于 Qubitro 支持與不同開發(fā)板的各種連接方法，并提供易于理解的界面來可視化接收到的云端數(shù)據(jù)包，因此我在為這個項目構(gòu)建 IoT 應(yīng)用程序時沒有遇到任何問題。

在完成面包板上的接線并測試將數(shù)據(jù)包傳輸?shù)?Qubitro 應(yīng)用程序的代碼后，我為這個項目設(shè)計了蝙蝠俠主題的底座和控制器 PCB。最近在看《蝙蝠俠：動畫系列》的時候，在蝙蝠洞里看到了一個以蝙蝠為主題的圖書館。由于蝙蝠俠是我最喜歡的漫畫人物，我認(rèn)為將這個設(shè)備設(shè)計成蝙蝠洞圖書館的一部分會很有趣。

最后，我還設(shè)計了一個以蝙蝠俠為靈感的補充書架（可 3D 打?。?，以插入底座和控制器 PCB，以創(chuàng)建一個堅固而時尚的設(shè)備，光榮地強調(diào)蝙蝠俠主題 :)

第 1 步：設(shè)計和焊接蝙蝠俠主題的底座和控制器 PCB

在對我的蝙蝠俠主題底座和控制器 PCB 設(shè)計進(jìn)行原型設(shè)計之前，我使用 Arduino Nano 33 IoT 和 MFRC522 RFID 閱讀器測試了所有連接和接線。

然后，我利用 KiCad 設(shè)計了蝙蝠俠主題的底座和控制器 PCB - 靈感來自黑暗騎士的傳說 :) 我附上了下面兩個 PCB 的 Gerber 文件。因此，如果您愿意，您可以從 PCBWay 訂購我的 PCB 設(shè)計，以創(chuàng)建您的支持 RFID 的物聯(lián)網(wǎng)書簽和閱讀跟蹤器，從而輕松地將您的圖書評級傳輸?shù)?Qubitro 應(yīng)用程序。

首先，通過使用烙鐵，我將接頭（母頭）、COM-09032 模擬操縱桿、按鈕（6x6）、5 毫米綠色 LED 和電源插孔連接到底座和控制器 PCB。

?? 基板PCB上的元件清單：

A1（Arduino Nano 33 IoT 接頭）

RFID1（MFRC522 RFID 閱讀器的接頭）

SH1106（SH1106 OLED 顯示器接頭）

J1（控制器 PCB 接頭）

D1 (5mm 綠色 LED)

J2（電源插孔）

?? 控制器 PCB 上的組件列表：

J1（基板 PCB 接頭）

U1、U2（COM-09032 模擬操縱桿）

K1、K2、K3、K4（6x6 按鈕）

步驟 1.1：進(jìn)行連接和調(diào)整

完成焊接后，我通過接頭將所有剩余組件連接到蝙蝠俠主題的底座和控制器 PCB - Arduino Nano 33 IoT、MFRC522 RFID 閱讀器和 SH1106 OLED 屏幕。

然后，我使用公跳線將基礎(chǔ) PCB 連接到控制器 PCB。

第 2 步：設(shè)計和打印受蝙蝠俠啟發(fā)的書架

由于我想應(yīng)用蝙蝠主題來創(chuàng)建一個設(shè)備，就好像它是動畫系列中蝙蝠洞的一部分一樣，我決定設(shè)計一個補充書架來展示我目前在我的家庭圖書館閱讀的書籍。為了毫不費力地將蝙蝠俠主題的底座和控制器 PCB 插入并連接到書架上，我添加了插槽和掛鉤。另外，我在書架上刻了突出的蝙蝠符號，以光彩地強調(diào)蝙蝠俠主題:)

我在 Autodesk Fusion 360 中設(shè)計了書架。您可以在下面下載它的 STL 文件。

然后，我在 Ultimaker Cura 中對我的書架 3D 模型（STL 文件）進(jìn)行了切片。

由于我想為書架創(chuàng)建一個堅固的結(jié)構(gòu)并補充蝙蝠俠主題，我使用了這種 PLA 燈絲：

黑色的

最后，我用我的 Creality CR-6 SE 3D 打印機(jī)打印了書架（模型）。雖然我是 3D 打印的新手，而且它是我的第一臺 FDM 3D 打印機(jī)，但我使用 CR-6 SE 毫不費力地獲得了令人難以置信的結(jié)果 :)

步驟 2.1：組裝書架并創(chuàng)建 RFID 書簽

打印我的書架 3D 模型后，我將蝙蝠俠主題的底座和控制器 PCB 固定在書架上。我通過前面的掛鉤放置了控制器 PCB。然后，我通過熱膠槍將基礎(chǔ) PCB 固定在其頂部的插槽中，并使用電纜扎帶進(jìn)行牢固穩(wěn)定的連接。

由于我決定使用 RFID 磁盤標(biāo)簽來創(chuàng)建獨特的書簽以識別書籍，因此我將磁盤標(biāo)簽固定在我從家鄉(xiāng)的漫畫書展上購買的限量版漫畫書簽上。

第 3 步：在 Qubitro 上設(shè)置 IoT 應(yīng)用程序

為了記錄和監(jiān)控 Nano 33 IoT 傳輸?shù)膱D書評分，我決定利用 Qubitro 門戶構(gòu)建一個 IoT 應(yīng)用程序。Qubitro 提供對開發(fā)人員友好的功能并支持各種連接方法，例如功能齊全的 MQTT 代理和 The Things Stack 設(shè)備。由于 Qubitro 具有易于理解的?在線示例和技術(shù)指南?，并允許用戶使用專門的小部件輕松地在云上可視化接收到的數(shù)據(jù)包，我強烈建議使用 Qubitro 構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序。

#?? 首先，轉(zhuǎn)到?Qubitro 門戶?并登錄。

#?? 然后，創(chuàng)建一個新項目（IoT 應(yīng)用程序）并定義其名稱和描述。

#?? 要在應(yīng)用程序下創(chuàng)建新的 Qubitro 設(shè)備，請根據(jù)您的項目要求選擇連接方法。選擇 MQTT 選項以通過 Qubitro MQTT 代理將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇o定的 Qubitro 設(shè)備。

#?? 定義設(shè)備信息和詳細(xì)信息。

如果需要，您還可以使用應(yīng)用程序的 MQTT 憑據(jù)通過 Qubitro API 發(fā)布數(shù)據(jù)。

#?? 成功創(chuàng)建 Qubitro 設(shè)備后，在項目儀表板上打開該設(shè)備，然后單擊設(shè)置。

#?? 然后，復(fù)制設(shè)備 ID 和令牌以通過 MQTT 代理將數(shù)據(jù)包從 Nano 33 IoT 傳輸?shù)?Qubitro 設(shè)備。

步驟 3.1：分析在 Qubitro 上收集的數(shù)據(jù)

在 Qubitro 上構(gòu)建我的 IoT 應(yīng)用程序后，我立即開始通過 MQTT 代理從 Nano 33 IoT 向應(yīng)用程序下的 Qubitro 設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)包（書籍評分）。

為了分析收集到的數(shù)據(jù)，我利用了設(shè)備界面中的內(nèi)置圖表功能。

您可以在第 4 步中檢查通過 Qubitro MQTT 代理傳輸圖書評級的代碼。

#?? Qubitro 設(shè)備收到數(shù)據(jù)包后，在項目儀表盤上打開設(shè)備，點擊分析。

#?? 然后，為每個數(shù)據(jù)元素創(chuàng)建一個具有唯一顏色的圖表，以仔細(xì)檢查給定時期內(nèi)收集的數(shù)據(jù)。

步驟 3.2：創(chuàng)建小部件以可視化 Qubitro 上收集的數(shù)據(jù)

#?? 首先，在項目儀表盤上，進(jìn)入監(jiān)控，創(chuàng)建一個新的監(jiān)控儀表盤。

#?? 然后，單擊添加小部件按鈕。

#?? 定義小部件所需的信息：標(biāo)題、項目（IoT 應(yīng)用程序）名稱、設(shè)備名稱和小部件類型（例如，面積圖）。

#?? 要自定義最近創(chuàng)建的小部件，請分配數(shù)據(jù)元素（傳感器值），選擇小部件顏色并調(diào)整外觀設(shè)置。

為每個數(shù)據(jù)元素創(chuàng)建小部件后，Qubitro 門戶應(yīng)顯示如下監(jiān)控儀表板。

第 4 步：對 Arduino Nano 33 IoT 進(jìn)行編程

首先，我需要安裝 SAMD21 內(nèi)核以在 Arduino IDE 上設(shè)置 Arduino Nano 33 IoT。

#?? 在 Arduino IDE 上，導(dǎo)航到 Tools > Board > Boards Manager。

#?? 然后，搜索 Arduino SAMD Boards（32 位 ARM Cortex-M0+）內(nèi)核并安裝它。

#?? 轉(zhuǎn)到工具 > 板 > Arduino SAMD 板（32 位 ARM Cortex-M0+）以選擇 Arduino Nano 33 IoT。

#?? 成功設(shè)置 Nano 33 IoT 后，下載所需的庫以通過 Qubitro MQTT 代理傳輸數(shù)據(jù)包：

WiFiNINA |?下載

mqtt-客戶端-arduino |?下載

#?? 然后，下載 MFRC522 RFID 閱讀器和 SH1106 OLED 屏幕所需的庫：

射頻識別 |?下載

Adafruit_SH110x |?下載

Adafruit-GFX-庫 |?下載

? 包括所需的庫。

? 啟動 Wi-Fi 和 Qubitro MQTT 客戶端。

? 定義 Wi-Fi 設(shè)置。

? 定義 Qubitro 設(shè)備設(shè)置和信息（ID 和令牌）。

WiFiClient wifiClient;
 ;


ssid[] =  ; 
pass[] =  ;


 deviceID[] =  ;
 deviceToken[] =  ;
 host[] =  ;
端口 =  ;

? 定義 SH1106 OLED 屏幕設(shè)置。










Adafruit_SH1106G 顯示 = Adafruit_SH1106G（屏幕寬度，屏幕高度，OLED_MOSI，OLED_CLK，OLED_DC，OLED_RST，OLED_CS）；

? 創(chuàng)建 MFRC522 實例并定義 MFRC522 模塊鍵輸入。



 ;


MFRC522::MIFARE_Key 密鑰；

? 初始化 SH1106 OLED 屏幕。

display.begin(0, true);
顯示.顯示（）；
延遲（1000）；

display.clearDisplay(); 
display.setTextSize(2);
display.setTextColor(SH110X_BLACK, SH110X_WHITE);
display.setCursor(0,0);
display.println("物聯(lián)網(wǎng)");
display.println("書簽");
顯示.顯示（）；
延遲（1000）；

? 連接到給定的 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)。

Serial.println(  );
（WiFi.begin（ssid，）！= WL_CONNECTED）{
Serial.print(  );
延遲（）；
}
Serial.println(  );

? 設(shè)置 Qubitro 設(shè)備 ID 和令牌以進(jìn)行身份??驗證。

? 通過 Qubitro MQTT 代理連接到 Qubitro 設(shè)備。

mqttClient.setId(設(shè)備ID);
mqttClient.setDeviceIdToken(deviceID, deviceToken);
Serial.println(  );

 
Serial.println(  );
Serial.println(mqttClient.connectError());
(  );
}
Serial.println(  );

? 激活與 Qubitro 設(shè)備的雙向通信以獲取服務(wù)器響應(yīng)（收到的消息）的通知。

mqttClient.onMessage(receivedMessage); 
mqttClient.subscribe(設(shè)備ID);

? 初始化 MFRC522 RFID 閱讀器（硬件）。

SPI.開始（）；
mfrc522.PCD_Init();
Serial.println("\n---------------------------------\n近似新卡或密鑰標(biāo)簽： \n----------------------------------\n");

? 在 read_UID 函數(shù)中，檢測新的 RFID 卡或標(biāo)簽 UID。

? 然后，將檢測到的 UID 復(fù)制到 lastRead 字符串，處理 lastRead 字符串，并在串口監(jiān)視器上打印。

   {

  ;
}
 (!mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) {
   ;
}


Serial.print(  );
 (  i =  ; i < mfrc522.uid.size; i++) {
lastRead += mfrc522.uid.uidByte[i] < ？：；
lastRead += String(mfrc522.uid.uidByte[i], HEX);
}
lastRead.trim();
lastRead.toUpperCase();
Serial.print(lastRead);
Serial.print(  );
mfrc522.PICC_HaltA();
  ;
}

? 保持與 Qubitro 代理的 MQTT 連接。

mqttClient.poll();

? 如果檢測到并存儲了 RFID 卡或標(biāo)簽 UID，則啟動評級設(shè)置菜單：

? 在 SH1106 OLED 屏幕上顯示檢測到的 UID 和當(dāng)前圖書評分。

? 然后，利用操縱桿（第一和第二）移動和控制按鈕（上、右、左和下）調(diào)整圖書評級。

? 如果按下第二個操縱桿的開關(guān)，則創(chuàng)建一個 JSON 格式的字符串，以將檢測到的 UID 和調(diào)整后的圖書評分傳輸?shù)?Qubitro 設(shè)備：

用戶標(biāo)識符
陰謀
劃定
浸沒
羅唆
人物
編輯

? 然后，通過 Qubitro MQTT 代理將給定的數(shù)據(jù)包發(fā)送到 Qubitro 設(shè)備。

? 最后，返回主屏幕并清除 lastRead 字符串（檢測到的 UID）。

? 如果按下第一個搖桿的開關(guān)，則返回主屏幕并清除 lastRead 字符串（檢測到的 UID）而不發(fā)送數(shù)據(jù)包。

（最后閱讀！= ）{
uid_activated =  ; 
檢測到RFID 卡標(biāo)簽，打開評級設(shè)置菜單。（uid_activated）{
讀取控制（）；
mqttClient.poll();
display.clearDisplay();
顯示.setTextSize(  );
display.setTextColor(SH110X_WHITE);
display.setCursor(  ,  );
展示。（）；display.println(lastRead);
展示。（）；display.println(選項[  ]);
展示。（）；display.println(選項[  ]);
展示。（）；display.println(選項[  ]);
展示。（）；display.println(選項[  ]);
展示。（）；display.println(選項[  ]);
展示。（）；display.println(選項[  ]);
顯示.顯示（）；
延遲（）；
操縱桿控制按鈕調(diào)整圖書評分：  (joystick_x_1 >=  ){  (!up) options[  ] =  ;  (!right) 選項[  ] =  ;  (!left) 選項[  ] =  ;  (!down) 選項[  ] =  ; }
  (joystick_x_1 <=  ){  (!up) options[  ] = ;  (!right) 選項[  ] =  ;  (!left) 選項[  ] =  ;  (!down) 選項[  ] =  ; }
  (joystick_y_1 >=  ){  (!up) options[  ] =  ;  (!right) 選項[  ] =  ;  (!left) 選項[  ] =  ;  (!down) 選項[  ] =  ; }
 (joystick_x_2 >=  ){  (!up) options[  ] =  ;  (!right) 選項[  ] =  ;  (!left) 選項[  ] =  ;  (!down) 選項[  ] =  ; }
  (joystick_x_2 <=  ){  (!up) options[  ] =  ;  (!right) 選項[  ] =  ;  (!left) 選項[  ] =； (!down) 選項[  ] =  ; }
  (joystick_y_2 >=  ){  (!up) options[  ] =  ;  (!right) 選項[  ] =  ;  (!left) 選項[  ] =  ;  (!down) 選項[  ] =  ; }
 通過 Qubitro MQTT 代理將給定的圖書評級發(fā)送到 Qubitro 設(shè)備。（！joystick_sw_2）{
 digitalWrite(control_led, HIGH);
 mqttClient.beginMessage(deviceID); 
 創(chuàng)建一個 JSON 格式的字符串成功傳輸數(shù)據(jù)到 Qubitro 設(shè)備。
 mqtt客戶端。 (  + lastRead +  + String(options[  ]) +  + String(options[  ]) +  + String(options[  ]) +  + String(options[  ]) +  + String(options[  ]) +  + String(options[  ]) +  );
 mqttClient.endMessage(); 
 延遲（）；
 Serial.println(  );
 退出清除：
 最后讀取 =  ;
 display.clearDisplay(); 
 顯示.setTextSize(  );
 display.setTextColor(SH110X_BLACK, SH110X_WHITE);
 display.setCursor(  ,  );
 display.println(  );
 display.println(  );
 顯示.顯示（）；
 數(shù)字寫入（控制LED，低）；
 uid_activated =  ;
}

退出清除： (!joystick_sw_1){
最后讀取 =  ;
display.clearDisplay(); 
顯示.setTextSize(  );
display.setTextColor(SH110X_BLACK, SH110X_WHITE);
display.setCursor(  ,  );
display.println(  );
display.println(  );
顯示.顯示（）；
uid_activated =  ;
}
}
}