描述

為什么需要保持社交距離？這個項目的動機是什么？

COVID-19（也稱為新型冠狀病毒）是一種致命疾病，已感染超過 2400 萬人并導致超過 80 萬人死亡。

僅在美國，就有600 萬例病例。據Worldometers.info 稱，最近 COVID-19 病例一直在增加。

疾病預防控制中心建議保持社交距離，這是一種人們分開 6 英尺的程序，除非他們是同一個家庭的成員。那么，作為一個社區，我們如何使用技術來執行這個程序呢？這就是這個項目的動機。

成本

為了讓每個人都可以使用這個項目，我們希望確保成本盡可能低。

一臺設備的成本：

• Arduino Nano--10 售價 36.49 美元，因此每個售價 3.65 美元
• HC-05--2 為 12.5 美元，因此每個為6.25 美元
• LCD--2 售價 6.49 美元，因此每個售價 3.25 美元
• 有源蜂鳴器——20 個，9.59 美元，所以每個是0.48 美元
• 10K 歐姆電位器——20 個，6.39 美元，所以每個0.32 美元
• 220 歐姆電阻器 - 100 個 5.69 美元，因此每個0.06 美元
• 9V 電池——8 塊10.99 美元，所以每塊 1.37 美元
• 9V 電池連接器面包板--40 個，售價 6.48 美元，因此每個售價 0.16 美元

總計高達15.54 美元。這是非常令人印象深刻的，因為這可以挽救無數生命。

準備步驟：安裝庫

第一步是安裝 LCD 庫，您將需要這兩個庫。這可能預裝在 Arduino IDE 上，但可能不在某些版本上。

轉到工具>管理庫。在這里，搜索“液晶”。

我們要查找的庫是列表中的第一個。如果您還沒有安裝它。

還使用了 SoftwareSerial 庫，但它已經預先安裝。

第 1 步：將 HC-05 配置為 AT 模式

第一步是將 HC-05 配置為 AT 模式。在這里，我們可以執行 AT+INQ 命令來掃描其他設備。

需要兩個或更多設備才能相互掃描。在所需的部分中描述了一種“設備”。

對于此步驟，設備應按如下方式接線：

有兩種 HC-05 設備：一種帶有“KEY”引腳不帶按鈕，一種帶有“EN”引腳帶按鈕

AT模式HC-05無按鍵：

如果 KEY 引腳連接到 +5V DC，它應該自動處于 AT 模式。

AT 模式 HC-05 帶按鈕

在這種情況下，EN 引腳應連接到 +5V DC。插入 Arduino Nano 時，按下按鈕，插入設備，然后松開。這應該激活 AT 模式。

將此代碼復制并粘貼到 Arduino IDE 中。

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial mySerial(10,11);
void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  mySerial.begin(38400);
  Serial.println("Enter AT commands:");

  delay(2000);
}

void loop()
{

  // Keep reading from HC-05 and send to Arduino Serial Monitor
  if (mySerial.available()){
    Serial.write(mySerial.read());}

  // Keep reading from Arduino Serial Monitor and send to HC-05
  if (Serial.available()){
    mySerial.write(Serial.read());}
}

從本質上講，這會將您在串行監視器中鍵入的任何內容打印到 HC05，等待消息并打印該消息。

運行代碼。

運行代碼：

打開串行監視器。

當“Enter AT commands:”出現時，輸入“AT”并按下回車鍵。您應該會收到一條消息說“OK”

鍵入“AT+NAME”并顯示名稱。

值

為了獲得設備之間的距離，我們需要 rssi 值。要獲取 rssi 值，我們需要執行 AT+INQ 命令。但是，在此之前還有一些命令要執行，一一執行：

• AT+復位
• AT+初始化
• AT+IAC=9e8b33
• AT+CLASS=0
• AT+INQM=1, 9, 48
• AT+INQ

這是執行完所有 6 個命令后串行監視器的外觀。（一步步）

請注意，當我們執行 AT+INQ 命令時，它會顯示 +INQ，后跟地址、類別，然后是 RSSI 值。RSSI 值是最后 4 個字符。請注意，這是十六進制；要將其轉換為十進制，我們需要使用帶符號的二進制補碼格式。

如果得到的 RSSI 值為 7FFF，請嘗試再次執行上述命令。

如果 rssi 值以 F 開頭，那么你很好。

第 2 步：轉換 Rssi 值

要轉換 rssi 值，我們需要創建一個新函數來執行此操作。

將此代碼復制并粘貼到 Arduino IDE

#include 

SoftwareSerial mySerial(10,11);
void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  mySerial.begin(38400);
  Serial.println("Enter AT commands:");

  delay(2000);
}

unsigned int hexToDec(String hexString) {

  unsigned int decValue = 0;
  int nextInt;

  for (int i = 0; i < hexString.length(); i++) {

    nextInt = int(hexString.charAt(i));
    if (nextInt >= 48 && nextInt <= 57) nextInt = map(nextInt, 48, 57, 0, 9);
    if (nextInt >= 65 && nextInt <= 70) nextInt = map(nextInt, 65, 70, 10, 15);
    if (nextInt >= 97 && nextInt <= 102) nextInt = map(nextInt, 97, 102, 10, 15);
    nextInt = constrain(nextInt, 0, 15);

    decValue = (decValue * 16) + nextInt;
  }

  return decValue;
}

void loop()
{

  // Keep reading from HC-05 and send to Arduino Serial Monitor
  if (mySerial.available()){
    String x = String(mySerial.readString());
    int slashn = x.indexOf("\n");
    Serial.println(slashn);
    int xlen = x.length()/(slashn+1);
    if (x.endsWith("OK\r\n")) {
      x = x.substring(0, x.length() - 4);
    }
    for (int i = 0; i < xlen; i++) {
      if (i != 0) {
        x = x.substring(slashn+1);
      }
      slashn = x.indexOf("\n");
      String rssi = x.substring(slashn-5, slashn-1);
      int decNO = hexToDec(rssi);
      Serial.println(decNO);
}

  // Keep reading from Arduino Serial Monitor and send to HC-05
  if (Serial.available()){

    mySerial.write(Serial.read());
    }

}}

這個程序是如何工作的

首先，它檢測數據是否可用。然后，它將數據復制到一個字符串 (X) 并檢測 INQ 行的結尾（注意所有 INQ 數據都是一個字符串，這需要為單行 INQ 數據分成不同的字符串）。

請注意一行是 +INQ:ADDR, CLASS, RSSI\r\n

通過 for 循環，它正在檢測單獨的行并刪除已經檢測到的行。RSSI 值是倒數第六到第三個（包括 \r\n），因此是 substring(slashn-5, slashn-1); 我們稱結尾為“斜線 n”，因為那是結尾，斜線 n。

當你運行這個程序時，你應該在+INQ....之后得到一個十進制的RSSI值。這應該是一個負數。數字越大，兩個設備越接近。

在下一步中，我們將向您展示如何將此數據報告給 LCD。我們還將了解如何檢測家庭成員

第三步：檢測家庭成員

通過設備的地址可以檢測到家庭成員。地址從第 5 個索引開始，到第 13 個結束，即 substring(5, slashn-11)。

有了這個，我們還可以統計局外人和家庭成員的數量。

對于外人，可以測量距離，看是否為 6 英尺。通過將設備放在 6 英尺處進行一系列試驗后，我們確定為 76.91。

這是代碼。

#include 

SoftwareSerial mySerial(10, 11); // RX, TX

void setup() {
  Serial.begin(9600);


  Serial.println("Enter AT commands:");

  mySerial.begin(38400);

}


unsigned int hexToDec(String hexString) {

  unsigned int decValue = 0;
  int nextInt;

  for (int i = 0; i < hexString.length(); i++) {

    nextInt = int(hexString.charAt(i));
    if (nextInt >= 48 && nextInt <= 57) nextInt = map(nextInt, 48, 57, 0, 9);
    if (nextInt >= 65 && nextInt <= 70) nextInt = map(nextInt, 65, 70, 10, 15);
    if (nextInt >= 97 && nextInt <= 102) nextInt = map(nextInt, 97, 102, 10, 15);
    nextInt = constrain(nextInt, 0, 15);

    decValue = (decValue * 16) + nextInt;
  }

  return decValue;
}


void loop()

{

  
  while (!mySerial.available()) {}
  while (mySerial.available()) {
    
    String x = String(mySerial.readString());
    int slashn = x.indexOf("\n");
    Serial.println(slashn);
    int nod = 0;
    int countf = 0;
    int counto = 0;
    int countd = 0;
    int xlen = x.length()/(slashn+1);
    if (x.endsWith("OK\r\n")) {
      x = x.substring(0, x.length() - 4);
      
    }
    for (int i = 0; i < xlen; i++) {
      if (i != 0) {
        x = x.substring(slashn+1);
      }
      slashn = x.indexOf("\n");
      String rssi = x.substring(slashn-5, slashn-1);
      int decNO = hexToDec(rssi);
      Serial.println(x.substring(5,slashn-11));
      if (x.substring(5, slashn-11) == "FAMILYADDR") {
        countf++;
      }
      else {
        counto++;
        if (decNO > -76.91) {
          countd++;
        }
      
        
      }
      if (decNO > -76.91) {
        Serial.println("near");
      }
      else {
        Serial.println("far");
      }
      Serial.println(decNO);
    }


    Serial.println("Family: " + String(countf) + " Outsider: " + String(counto) + " Danger: " + String(countd));

  }
  delay(100);
}

countf 是家庭成員的數量，counto 是外來者的數量，countd 是小于 6 英尺的危險外來者的數量。

將 FAMILYADDR 替換為您嘗試掃描的“家庭”設備。任何外部設備都將自動計為外部設備。對于多個設備，使用 || 列出多個設備的操作。

運行此程序時，您將看到列出的設備地址以及轉換后的 RSSI。掃描完所有內容后，它將顯示家庭、局外人和危險計數。

第 4 步：向 LCD 報告

當該設備在現實世界中實施時，設備持有者必須有辦法知道 rssi 值以及他們是否有感染 COVID-19 的危險。

如圖所示為 LCD 接線：

接下來，將此代碼復制并粘貼到 Arduino IDE 中。運行。

#include 

SoftwareSerial mySerial(10, 11); // RX, TX

#include 

// initialize the library with the numbers of the interface pins
LiquidCrystal lcd(7, 6, 5, 4, 3, 2);
int buttonstate = 0;
void setup() {
  lcd.begin(16, 2);
  Serial.begin(9600);


  Serial.println("Enter AT commands:");

}


unsigned int hexToDec(String hexString) {

  unsigned int decValue = 0;
  int nextInt;

  for (int i = 0; i < hexString.length(); i++) {

    nextInt = int(hexString.charAt(i));
    if (nextInt >= 48 && nextInt <= 57) nextInt = map(nextInt, 48, 57, 0, 9);
    if (nextInt >= 65 && nextInt <= 70) nextInt = map(nextInt, 65, 70, 10, 15);
    if (nextInt >= 97 && nextInt <= 102) nextInt = map(nextInt, 97, 102, 10, 15);
    nextInt = constrain(nextInt, 0, 15);

    decValue = (decValue * 16) + nextInt;
  }

  return decValue;
}


void loop()

{

  
  
  while (!mySerial.available()) {}
  while (mySerial.available()) {
    
    String x = String(mySerial.readString());
    int slashn = x.indexOf("\n");
    Serial.println(slashn);
    int nod = 0;
    int countf = 0;
    int counto = 0;
    int countd = 0;
    int xlen = x.length()/(slashn+1);
    if (x.endsWith("OK\r\n")) {
      x = x.substring(0, x.length() - 4);
      
    }
    for (int i = 0; i < xlen; i++) {
      if (i != 0) {
        x = x.substring(slashn+1);
      }
      slashn = x.indexOf("\n");
      String rssi = x.substring(slashn-5, slashn-1);
      int decNO = hexToDec(rssi);
      lcd.setCursor(0, 1);
      lcd.print("RSSI:" + String(decNO));
      Serial.println(x.substring(5,slashn-11));
      if (x.substring(5, slashn-11) == "20:2:2011FB") {
        countf++;

      }
      else {
        counto++;
        if (decNO > -76.91) {
          countd++;
        }
      
        
      }
      if (decNO > -76.91) {
        Serial.println("near");
      }
      else {
        Serial.println("far");
      }
      Serial.println(decNO);
    }


    Serial.println("Family: " + String(countf) + " Outsider: " + String(counto) + " Danger: " + String(countd));
    if (counto/2          lcd.setCursor(10, 1);
          lcd.print("DANGER");
          Serial.println("DANGER");
        }
        else {
          lcd.setCursor(10, 1);
          lcd.print("      ");
          Serial.println("Fine");
        }
  }
  delay(100);
})>

我們覺得我們需要解釋背后的邏輯counto/2。請注意，76.91 是平均 rssi 值，這意味著一半的值超過，一半低于。這確保了不超過 5 個值低于 76.91；否則它會說“危險”。<>

第 5 步：蜂鳴器

在過馬路等場景中看設備是很危險的。如果距離小于 6 英尺，我們使用有源蜂鳴器發出警報。只有當任何一個人與另一個人的距離超過 6 英尺時才會關閉。將蜂鳴器連接到 D13，如圖所示：

復制并粘貼代碼，如圖

#include 

SoftwareSerial mySerial(10, 11); // RX, TX

#include 

// initialize the library with the numbers of the interface pins
LiquidCrystal lcd(7, 6, 5, 4, 3, 2);
int buttonstate = 0;
void setup() {
  pinMode(13,OUTPUT);
  lcd.begin(16, 2);
  Serial.begin(9600);


  Serial.println("Enter AT commands:");

  mySerial.begin(38400);
  
}


unsigned int hexToDec(String hexString) {

  unsigned int decValue = 0;
  int nextInt;

  for (int i = 0; i < hexString.length(); i++) {

    nextInt = int(hexString.charAt(i));
    if (nextInt >= 48 && nextInt <= 57) nextInt = map(nextInt, 48, 57, 0, 9);
    if (nextInt >= 65 && nextInt <= 70) nextInt = map(nextInt, 65, 70, 10, 15);
    if (nextInt >= 97 && nextInt <= 102) nextInt = map(nextInt, 97, 102, 10, 15);
    nextInt = constrain(nextInt, 0, 15);

    decValue = (decValue * 16) + nextInt;
  }

  return decValue;
}



void loop()

{

  
  
  while (!mySerial.available()) {}
  while (mySerial.available()) {
    
    String x = String(mySerial.readString());
    int slashn = x.indexOf("\n");
    Serial.println(slashn);
    int nod = 0;
    int countf = 0;
    int counto = 0;
    int countd = 0;
    int xlen = x.length()/(slashn+1);
    if (x.endsWith("OK\r\n")) {
      x = x.substring(0, x.length() - 4);
      OK = 1;
    }
    for (int i = 0; i < xlen; i++) {
      if (i != 0) {
        x = x.substring(slashn+1);
      }
      slashn = x.indexOf("\n");
      String rssi = x.substring(slashn-5, slashn-1);
      int decNO = hexToDec(rssi);
      lcd.setCursor(0, 1);
      lcd.print("RSSI:" + String(decNO));
      Serial.println(x.substring(5,slashn-11));
      if (x.substring(5, slashn-11) == "20:2:2011FB") {
        countf++;

      }
      else {
        counto++;
        if (decNO > -76.91) {
          countd++;
        }
      
        
      }
      if (decNO > -76.91) {
        Serial.println("near");
      }
      else {
        Serial.println("far");
      }
      Serial.println(decNO);
    }


    Serial.println("Family: " + String(countf) + " Outsider: " + String(counto) + " Danger: " + String(countd));
    if (counto/2          lcd.setCursor(10, 1);
          lcd.print("DANGER");
          Serial.println("DANGER");
          digitalWrite(13,HIGH);
        }
        else {
          lcd.setCursor(10, 1);
          lcd.print("      ");
          Serial.println("Fine");
          digitalWrite(13,LOW);
        }
  }
  delay(100);
})>

運行代碼時，如果距離小于 6 英尺，設備會發出嗡嗡聲，超過 6 英尺時設備會正常運行。

第 6 步：設備獨立性（無計算機）

如果在現實世界中實現，該設備必須在沒有計算機的情況下運行并發送命令。

話雖如此，9V 電池必須提供必要的電壓。

請注意，可能需要一點透明膠帶將電池粘貼到面包板的背面。這使設備更易于握持。

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