描述

動機：

你有沒有想過你的大學(xué)宿舍有多受歡迎？無法了解房間內(nèi)有多少人？擔(dān)心違反防火規(guī)范？這些問題不斷地掠過我的腦海，讓我失眠。直到我決定創(chuàng)建一個能夠告訴我的設(shè)備！訪客計數(shù)器是一種方便的設(shè)備，只需在進出人數(shù)時統(tǒng)計房間內(nèi)的人數(shù)即可！您不僅可以統(tǒng)計您房間內(nèi)的人數(shù)，還可以查看一天甚至一周內(nèi)有多少人進出您的房間。

概述：

啟動時，訪客計數(shù)器需要大約 10 秒來初始化其硬件并準(zhǔn)備就緒，在此期間會顯示加載屏幕。設(shè)備完成初始化后，三個計數(shù)器，Inside 、Entered和Exited將出現(xiàn)在屏幕上，設(shè)備已準(zhǔn)備好發(fā)出隆隆聲！建議將訪客柜臺放置在距離地面至少 3 英尺的門口。定位后打開電源，設(shè)備將開始計數(shù)。當(dāng)設(shè)備檢測到人時，它會開始播放提示音，一旦該人通過，提示音就會停止。如果按下按鈕，屏幕上的計數(shù)器將重置為 0。

電子設(shè)置：

主要的電子硬件組件是Pocketbeagle 、兩個 HC - SR04 超聲波傳感器、一個 Mikroe OLED C 顯示器和一個壓電元件。

- 袖珍獵犬：

對于這個設(shè)備，我在代碼中指定了我需要的所有不同引腳。為了讓設(shè)備在啟動時啟動程序，我執(zhí)行了以下步驟。

sudo crontab -e 

然后我一直向下滾動到底部并添加了這行代碼。我必須確保為我的 shell 腳本輸入正確的路徑，否則代碼將無法運行。

@reboot sleep 30 && sh /var/lib/cloud9/ENGI301/python/project_1/run_guest_counter.sh > /home/debian/bin/logs/cronlog 2>&1

要檢查它是否有效：

sudo reboot

-超聲波傳感器：

HC - SR04 傳感器有 4 個連接：GND、TRIG、ECHO、VCC。VCC 是為傳感器供電的 5V 輸入。TRIG 從 pocketbeagle 獲取輸出脈沖來告訴傳感器何時發(fā)出聲音信號。ECHO 是從傳感器到 pocketbeagle 的 5V 輸出，表示信號已反彈并被傳感器接收。

我嘗試了許多不同的庫和設(shè)置超聲波傳感器的方法。一種方法是手動將 GPIO 引腳指定為輸出和輸入，并創(chuàng)建一個函數(shù)來發(fā)送觸發(fā)器、設(shè)置定時器并在返回距離之前接收回波。此外，網(wǎng)上還有其他一些過時的庫，它們根本不起作用。因此，adafruit 的這個特定庫幾乎沒有給我?guī)硎裁磫栴}。

adafruit HC - SR04 庫有一個稱為距離的函數(shù)，它通過連接到 TRIG 的引腳發(fā)出脈沖，并測量從連接到 ECHO 的引腳讀取電壓所需的時間。

要安裝 adafruit 庫，請在 pocketbeagle 終端中輸入以下內(nèi)容：

sudo pip3 install adafruit-circuitpython-hcsr04

?

-顯示：

pocketbeagle 有兩個 Mikrobus 位置，這在技術(shù)上允許 pocketbeagle 使用兩個單獨的點擊板，只需將它們插入板上的接頭即可。對于訪客柜臺，顯示屏插入“MikroElektronika Click Board 2 Position”，如下圖所示。

為了設(shè)置顯示，我遵循了這個 hackster項目的說明，演示了如何在 pocketbeagle 上使用 Mikroe Click 板。

以下是 url 中描述的步驟的縮寫版本。

首先，我必須下載名為 PB_SPI1_OLEDC_click.dtbo 的“PocketBeagle? OLED-C Click Device Tree Overlay Binary”文件（可以位于該項目的 github 存儲庫中）并將其上傳到 pocketbeagle 上的 Cloud9 文件夾。

- 然后將文件復(fù)制到 /lib/firmware 目錄

sudo cp PB-SPI1-OLEDC-CLICK.dtbo /lib/firmware/

- 接下來我必須編輯 /boot/uEnv.txt 以在啟動時使用設(shè)備樹文件。

sudo nano /boot/uEnv.txt

- 在 nano 中進行以下更改

###Additional custom capes
uboot_overlay_addr4=/lib/firmware/PB-SPI1-OLEDC-CLICK.dtbo
#uboot_overlay_addr5=/lib/firmware/.dtbo
#uboot_overlay_addr6=/lib/firmware/.dtbo
#uboot_overlay_addr7=/lib/firmware/.dtbo

- 下次重啟

sudo reboot

Hackster 項目詳細介紹了檢查驅(qū)動程序是否正確設(shè)置的進一步步驟。

為了真正能夠在顯示器上顯示圖像，我下載了 fbi (Linux Frame Buffer Image-viewer)

sudo apt-get install fbi

顯示圖像的命令是：

sudo fbi -T 1 -a NameofImage

代碼中使用了python中的os模塊，在程序中調(diào)用上述命令來改變圖像。

使用此顯示器時出現(xiàn)的一個獨特問題是您只能在其上顯示圖像：您不能直接發(fā)送要顯示的文本。此外，雖然顯示器的邊框應(yīng)該是 96 x 96 像素，但如果您嘗試顯示正確尺寸的圖像，它會翻轉(zhuǎn)并偏離屏幕邊緣。

為了解決這些問題，我不得不使用 python 中的pillow庫。這使我能夠在精確位置手動將文本繪制到圖像上，保存圖像，然后在將圖像發(fā)送到顯示器之前翻轉(zhuǎn)圖像。

要為 python 安裝 pillow，首先必須安裝它的依賴項。實際上只需要兩個依賴項：zlib 和 libjpeg。對于這個項目，我最終在終端中使用以下代碼安裝了所有這些。

sudo apt-get install libtiff5-dev libjpeg8-dev zlib1g-dev libfreetype6-dev liblcms2-dev libwebp-dev libharfbuzz-dev libfribidi-dev tcl8.6-dev tk8.6-dev python-tk

然后實際安裝枕頭：

sudo pip install pillow

最初測試庫時，我在從庫中選擇字體時遇到問題，所以我下載了“arial.ttf”文件（可以在存儲庫中找到）并將其放在與我的代碼相同的文件夾中。

有關(guān)顯示器使用的更多信息，請參見附件中的“display.py”文件。

- 壓電元件

揚聲器連接到 pwm 引腳并接收輸入信號以產(chǎn)生聲音。

電子，布線：

下面是設(shè)備的燒結(jié)圖：

*注意：顯示屏未顯示在上面的熔結(jié)圖上，有關(guān)顯示屏的接線說明，請參見下面的部分。

Mikroe OLED C 顯示屏：

顯示器直接插入 Click Board 2 位置的 pocketbeagle。

HC - SR04 連接：

-左傳感器：

接地 --> 接地

回聲 --> P2_4*

觸發(fā) --> P2_2

電壓源 --> 5V

-右傳感器：

接地 --> 接地

回聲 --> P2_8*

觸發(fā) --> P2_6

電壓源 --> 5V

*注意：ECHO 輸出電壓為 5V，但 GPIO 引腳的最大額定電壓為 3.3V，最高可處理 3.6V。我使用分壓器將電壓降至 3.5V

我最初使用分壓器設(shè)置傳感器，將電壓從 5v 拉低至 3.3v，使用兩個串聯(lián)的 1 kOhm 電阻作為 R2 和一個 1 kOhm 電阻作為 R1。但是，我注意到超聲波傳感器返回的值有些不一致。

下面是原始設(shè)置的圖片：

新的和當(dāng)前的設(shè)置將電壓降至 3.5V，并將兩個傳感器分開并使它們相距更遠。

揚聲器連接：

接地 --> 接地

脈寬調(diào)制 --> P2_1

按鈕連接：

接地 --> 接地

GPIO --> P2_3*

*注意：1k 電阻至 5V，參見熔結(jié)圖

這個怎么運作：

第 1 步：將設(shè)備放置在門口

第 2 步：打開設(shè)備

第 3 步：等待加載屏幕完成并顯示計數(shù)器

第 4 步：享受吧！

問題：

測試：

目前的原型包含許多錯誤，其中大部分源于超聲波傳感器的問題。其中一個問題是，每次屏幕更新時，它都會延遲傳感器讀取聲音的返回信號，并返回距離讀數(shù)很遠的距離。另一個錯誤來源是，超聲波傳感器需要同時獲取讀數(shù)才能檢測是否有人經(jīng)過，但它們不能同時獲取讀數(shù)，否則會發(fā)生干擾。因此在代碼中，傳感器一次讀取一個讀數(shù)，這意味著該設(shè)備可能會錯過路過的人。

外殼：

外殼的 CAD 模型如下所示。它包含前面的超聲波傳感器切口、頂部的屏幕切口和按鈕，以及背面的電源線切口。CAD 文件附加到項目中。不幸的是，我沒有進行實際激光切割外殼部件的最后一步。

未來的改進：

• 激光切割模型外殼，該外殼將包含設(shè)備并保持按鈕、揚聲器的功能，并且不會妨礙傳感器。
• 放棄所有連接的無焊面包板
• 修改確定 w 人是否通過設(shè)備的算法。當(dāng)前的設(shè)置涉及使用一個線程不斷地從聲納中獲取值，并使用另一個線程檢查是否有東西在聲納的視線范圍內(nèi)。此外，第三個線程在后臺運行，更新設(shè)備上顯示的值。
• 使用不同的傳感器，如斷光束傳感器，它不會連續(xù)發(fā)回讀數(shù)，而是簡單地檢測其路徑是否被阻塞。此外，傳感器不需要從門口的另一邊進行通信。

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