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基于Arduino自制兒童小電腦

454398 ? 來源:互聯網 ? 作者:佚名 ? 2015-12-15 10:46 ? 次閱讀

如果你家有小孩,一定能懂我做這個項目的初衷。我們每天都會玩著手機,敲著鍵盤跟朋友聊天,小孩子看見了就想模仿,但出于保護眼睛等一系列考慮,我們又不能讓他們過早的接觸電子設備。所以我就想到,能不能做一個小玩意讓他們也嘗試著學習閱讀和書寫呢?不過項目剛開始時確實挺困難,所以我又不斷添加新功能以保持它對孩子的吸引力。

在開始寫教程之前,我想感謝http://www.rinkydinkelectronics.com,我從上面汲取了很多營養,從各種庫到代碼,有了它們我才能玩轉這塊TFT觸摸屏。

所需零配件:

·Arduino Mega 2560開發板。

·一塊3.2英寸的觸摸屏和保護殼,別忘了觸控筆。

·一張SD卡,用來保存孩子的涂鴉。

·ESP8266 WiFi模塊,以便設備連接互聯網。

·DS1703時鐘模塊。

·電池適配器(找適合你所用電池的哦)。

·一個漂亮的殼子

·設定好一個互聯網接入點,這樣即使你不在家也可連上熱點使用設備。

·在服務器上創建一個隨時能通過PHP訪問的數據庫。

·為不同的孩子創建不同的電郵地址。

第一步:連接硬件

由于屏幕和外殼占據了Mega 2560的所有接口,所以我不得不在Mega開發板兩邊又焊接了幾個接口,雖然看起來丑了點,但至少管用了。這樣我們準備的 DS1703和ESP8266模塊,甚至電池都可以順利連接了。

說到ESP8266 WiFi模塊,這次我算是走了狗屎運,連接時我直接將ESP8266模塊的RX和TX接口連上了Mega開發板上的TX和RX接口,幸運的是,它居然運行無誤。其實這不是正確的連接方法,我推薦你們還是參考下下面這個網頁的連接方法吧:

隨后你就可以將觸摸屏連上Mega開發板并套上保護殼了。對了,別忘了插入準備好的SD卡。

第二步:載入軟件

想要運行該設備,你需要兩個軟件組件。第一個是Arduino Sketch,第二個則是運行在你服務器上的PHP腳本和來自Arduino的HTTP Get請求。ESP8266上使用的HTTP 1.0協議有些過時,用起來有些不舒服,你只能通過它發送HTTP Get請求和HTTP Post請求。所以你需要將來自Arduino的HTTP Get請求轉換成STMP(簡單電子郵件協議)或其他格式,而這正是PHP腳本的一部分。

Arduino

在Arduino 1.5.6 beta上,該Sketch的運行和測試都進行的很順利,但升級到最新的1.6.0就不行了(出現了TFT校準錯誤)。所以在你加載這個Sketch之前,請對其進行編輯并根據你的互聯網接入點設置相應參數。下面是范例:

#define DEST_HOST “www.your_own_host.de”

#define SSID_HOME “FritzBoxHOME”

#define PASS_HOME “ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ”

記住,DEST_HOST并不是你在服務器上的IP地址,所以你的PHP腳本不會在那里運行。在你的根目錄里,Sketch會建立一個名為“Scripts”的文件夾,而你的PHP腳本最終會上傳到這里。

SSID_HOME 和PASS_HOME則是互聯網接入點的設置。想要通過路由器上網(我用的是德國的Fritz Box路由),你就要進入路由器設置中心對其進行配置。想使用移動熱點的話,你就要進入設置-》更多設置-》WLAN熱點-》移動熱點對其進行配置(安卓系統)。

下載了Sketch之后記得先閱讀詳細步驟并做出正確的配置調整。如果一切運行正常,在加載了Sketch之后,你就會看到主界面,上面會顯示鍵盤,一些圖標和WiFi狀態欄(綠色為已連接,紅色則為斷開)。

PHP

PHP腳本在這個項目中起了很重要的作用,它是Arduino開發板和SMPT服務器之間的接口,你可以通過它收發郵件。它可以將開發板上反饋來的HTTP Get請求轉換成相應的動作,完成閱讀郵件,發送郵件和圖片等工作。

第三步:使用應用程序:用戶和郵件設置

用戶

該程序可供三個不同用戶使用,每個用戶都可設定自己的頭像(.c文件,和Sketch一起上傳到RAM中)。這個格式比較少見,你可以通過網站JPG_to_C converter將一張32x32的JPG圖片轉換成一個.c文件。

創建三個用戶時可使用下列代碼(三個用戶分別為Samira,Kilian和Keanu):

#define SENDER_CNT 3

//Photo .c Files:

extern unsigned int keanu[0x1024];

extern unsigned int kilian[0x1024];

extern unsigned int samira[0x1024];

char *key_sendername[SENDER_CNT] = { “Samira”, “Kilian”, “Keanu” };

unsigned int *icon_sendername[SENDER_CNT] = {samira, kilian, keanu};

你在創建用戶時只需修改用戶名和圖片就行了,其他代碼完全相同。

更換用戶時,你只需點擊Logged User圖標并選擇要使用的用戶就好。登陸的用戶可以發送郵件或閱讀收到的郵件,每個用戶在SD卡的根目錄上都會有自己專用的信箱文檔,你的郵件和郵件中的附圖都會保存在這里。未來,我想讓該設備能定期掃描郵箱并下載郵件供用戶閱讀。

設定郵件發送人和收件人

選擇好用戶后,HTTP Get請求就會記錄用戶的相關信息,隨后便會在服務器上生成用戶的郵件地址。

想要改變收件人,只需點擊Mail To圖標并在其中進行選擇就好。與上一步相同,設備會記錄收件人的相關信息,然后通過PHP轉換出正確的郵件地址。

更多詳細信息請參閱第六步:發送郵件。

第四步:使用應用程序:涂鴉

想要畫畫,點擊彩虹圖標就行,該圖標在作畫前是紅色的。

所有的畫作都會保存在SD卡上,用戶可以找到它們并將其添加到郵件中。

由于HTTP 1.0的限制,你無法采用二進制發送圖片,所以孩子的涂鴉會轉換成一種特有格式并保存在一個文本文檔中,發送后服務器便會將其重新轉換為圖片。

為了避免發送的圖片體積過于龐大,在屏幕中央右側還會顯示一個彩色圖標,它會根據圖片的大小不斷變色。如果該圖標變紅,就說明圖片體積已達上限,自此SD卡就不會繼續記錄信息了。最大圖片體積為3K,這對孩子的涂鴉來說絕對足夠了。

彩色圖標還會充當確認鍵,畫圖完成時你需要點擊它進行確認。隨后彩虹圖標就會顯現出來,這時你就可以將圖片添加進郵件了。如果你暫時不想發送,該圖片會被保存在SD中,隨后你可以通過圖片瀏覽器回看這些圖片。

第五步:使用應用程序:發送郵件

發郵件也很簡單,只要點擊信封圖標,就可以發出一封郵件(原始郵件是HTTP Get請求,隨后會轉換為可讀郵件)。如果系統工作正常,發送狀態欄會呈綠色,若WiFi連接出現問題,狀態欄則會變成紅色。

HTTP Get請求包含了許多服務器端的郵件信息,包括用戶的姓名和收件人的姓名。而PHP腳本則會收到一條包含請求和配置值的信息。當然,我們必須在PHP腳本上傳到服務器前搞定這些設置,這樣郵件系統才能正常工作。

下面是PHP腳本中很有趣的一部分:

/*****************************************/

/* SEND MAIL */

/*****************************************/

if( (strlen($send_mail_from) 》 0 && strlen($send_mail_to) 》 0)

|| strlen($get_image) 》 0 || strlen($_POST[“MailImage”])》0

|| strlen($end_image) 》 0 || strlen($get_image_name) 》 0

|| strlen($give_me_image) 》 0 )

{

$handy_light = 0;

$to = ‘mama@your_domain.com’;

if( strcmp($send_mail_to, “Papa”) == 0 )

$to = ‘papa@your_domain.com’;

else if( strcmp($send_mail_to, “Keanu”) == 0 )

{

$to = ‘keanu@your_domain.com’;

$handy_light = 1;

}

else if( strcmp($send_mail_to, “Kilian”) == 0 )

{

$to = ‘kilian@your_domain.com’;

$handy_light = 1;

}

else if( strcmp($send_mail_to, “Samira”) == 0 )

{

$to = ‘samira@your_domain.com’;

$handy_light = 1;

}

else if( strcmp($send_mail_to, “Mami”) == 0 )

$to = ‘gradnma@hotmail.com’;

else if( strcmp($send_mail_to, “Juanito”) == 0 )

$to = ‘oncle@hotmail.com’;

else if( strcmp($send_mail_to, “Javier”) == 0 )

$to = ‘myfriend@gmail.com’;

$subject = ‘De: ’ 。 $send_mail_from;

$message = $mailbody;

$headers = ‘From: ’ 。 $send_mail_from 。 ‘@your_domain.com’ 。 “ ” 。

‘Reply-To: ’ 。 $send_mail_from 。 ‘@your_domain.com’ 。 “ ” 。

‘X-Mailer: PHP/’ 。 phpversion();

你只需要將我的發件人Mama,Papa等改成你想要的名字就好。

mama@your_domain.com

papa@your_domain.com.。 etc

此外你還可以修改郵箱地址。

PHP 腳本需要獲知是否收件人已經通過PC,手機或Mailduino收到了郵件。只有這樣,它才能決定是否執行對圖片的轉換工作,以便收件人在不同的設備上看到正常的圖片(普通設備會轉換為JPG,Mailduino則會直接讀取.c格式的文檔)。所以,請將PHP變量$handy_light設為true或 false(應對不同的收信設備)。

第六步:使用應用程序:接收郵件

想閱讀郵件的話,你需要點擊卡車圖標,這樣就能進入郵件界面了。不過屏幕上只會顯示最近的四封郵件,所有收到的郵件都保存在郵箱文檔里。該設備無法讀取采用HTML代碼的郵件,所以在正式使用前我推薦你先在PC上做下測試,將設定改為“僅文本”。

想要看看是否收到了新郵件?很簡單,只需點擊主界面上部的卡車圖標就好。只要用戶在兩分鐘內沒有活動,系統就會自動檢查并下載新郵件。在整個過程中,開發板會發送一個HTTP Get請求,隨后PHP腳本便會開始檢查新郵件,所有新郵件都會以較為簡單的格式回傳到Arduino開發板。如果收到了新郵件,界面右下方就會出現一個藍色的M圖標來提醒你。

在郵件域中,標準文本呈白色,發送人地址則為紅色。為了保證發送域包含一個已知人的標識符,屏幕上會顯示發送人的頭像。

如果郵件內含有圖片,那么收到的郵件會包含圖片的名字,Arduino會通過HTTP Get再次向服務器發起請求,這時設備就會開始新的下載,你就能看到原始的全像素圖片了。此外,你可以通過接收狀態欄來了解下載的狀態。

如果郵件內含有圖片,你會在郵件域的右邊看到一片彩虹,點擊它就能打開圖片。

PHP配置

如果你想隨時查看賬戶,服務器端也有些設置需要改變。來自Arduino的HTTP Get請求包含了賬戶的名字,這些會保存在一個名為$get_mails_for的變量PHP腳本中。請參考下列代碼并修改你想查看的郵件地址和密碼。

/*****************************************/

/* RECEIVE MAILS */

/*****************************************/

else

{

if( strcmp($get_mails_for,“Keanu”) == 0 )

{

$USER_NAME=“keanu@your_domain.com”;

$USER_PASS=“A123456b”;

}

else if( strcmp($get_mails_for,“Kilian”)==0 )

{

$USER_NAME=“kilian@your_domain.com”;

$USER_PASS=“A123456b”;

}

else if( strcmp($get_mails_for,“Samira”) == 0 )

{

$USER_NAME=“samira@your_domain.com”;

$USER_PASS=“A123456b”;

}

else

$USER_NAME=“default@your_domain.com”;

echo “Reading Mails for ” 。 $get_mails_for 。 “ from Server with PHP ”;

$inbox = imap_open (“{”。 $MAIL_HOST 。 “:143}INBOX”, $USER_NAME, $USER_PASS) or die(“Can‘t connect IMAP-Server!”);

第七步:使用應用程序:圖片瀏覽器

用戶的所有畫作都會存儲在SD卡上,只要點擊時鐘圖標左邊的圖標就可進入圖片瀏覽模式,圖片瀏覽器中的圖片會按名字呈九宮格排列。

想要看原始大小的圖片,你只需點擊它就行??赐曛螅S便點擊以下圖片就能回到剛剛的瀏覽界面。

如上圖所示,手型圖標可以讓你進入下一頁。

確認圖標則可以讓你回到主界面。

第八步:時鐘界面

想要激活該設備的時鐘功能,你需要先對你的DS1307時鐘模塊進行設置。只需加載下列Arduino Sketch并調好時間就行(記得用unix格式):

/* T(string_utctime) */

#include

#include

#include // a basic DS1307 library that returns time as a time_t

void setup()

{

Serial.begin(9600);

setSyncProvider(RTC.get); // the function to get the time from the RTC

if(timeStatus()!= timeSet)

Serial.println(“Unable to sync with the RTC”);

else

Serial.println(“RTC has set the system time”);

}

void loop()

{

if(Serial.available())

{

time_t t = processSyncMessage();

if(t 》0)

{

RTC.set(t); // set the RTC and the system time to the received value

setTime(t);

}

}

digitalClockDisplay();

delay(1000);

}

void digitalClockDisplay(){

// digital clock display of the time

Serial.print(hour());

printDigits(minute());

printDigits(second());

Serial.print(“ ”);

Serial.print(day());

Serial.print(“ ”);

Serial.print(month());

Serial.print(“ ”);

Serial.print(year());

Serial.println();

}

void printDigits(int digits){

// utility function for digital clock display: prints preceding colon and leading 0

Serial.print(“:”);

if(digits 《 10)

Serial.print(’0‘);

Serial.print(digits);

}

/* code to process time sync messages from the serial port */

#define TIME_MSG_LEN 11 // time sync to PC is HEADER followed by unix time_t as ten ascii digits

#define TIME_HEADER ’T‘ // Header tag for serial time sync message

time_t processSyncMessage() {

// return the time if a valid sync message is received on the serial port.

while(Serial.available() 》= TIME_MSG_LEN ){ // time message consists of a header and ten ascii digits

char c = Serial.read() ;

Serial.print(c);

if( c == TIME_HEADER ) {

time_t pctime = 0;

for(int i=0; i 《 TIME_MSG_LEN -1; i++){

c = Serial.read();

if( c 》= ’0‘ && c 《= ’9‘){

pctime = (10 * pctime) + (c - ’0‘) ; // convert digits to a number

}

}

return pctime;

}

}

return 0;

}

設定好你的DS1307后,只需點擊主界面上的時鐘圖標就可以用該設備查看當前時間了。

一個DIY的兒童電腦就完成啦,大家快試試吧!

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