Bark Back Interactive Pet Monitor

집을 떠나 있는 동안 애완동물의 익살스러운 미스터리를 밝혀보세요! 이 IoT(사물 인터넷) Bark Back 프로젝트는 가정의 소음 수준을 모니터링하고 클라우드에 업로드하여 사랑하는 애완동물을 확인할 수 있도록 합니다. 가장 좋은 점:소리가 너무 커지면(예:Fido가 짖거나 다른 소란을 피우는 경우) 프로그램이 자신의 "짖는 소리" 오디오 파일을 재생하여 강아지의 주의를 산만하게 하고 조용하게 하는 데 도움이 됩니다.

이 프로젝트는 Raspberry Pi를 사용하여 SparkFun MEMS 마이크 브레이크아웃 보드를 읽고 오디오 플레이어를 트리거합니다. 데이터는 MQTT 통신 프로토콜을 사용하여 CloudMQTT 서비스에 업로드됩니다.

데모를 보려면 아래 동영상을 확인하세요!

이 튜토리얼에서 다룹니다

이 튜토리얼에서는 다음을 수행하는 방법을 보여줍니다.

<울>

Raspberry Pi 3를 사용하여 SparkFun MEMS 마이크에 연결하고 읽기

CloudMQTT 서비스에 볼륨 수준 업로드

개가 너무 시끄럽다면 볼륨 임계값을 사용하여 "뒤로 짖는" 소리를 냅니다.

권장 자료

이 프로젝트를 빌드하려면 완전히 구성되고 Wi-Fi에 연결된 Raspberry Pi 3(Raspbian OS 포함)가 필요합니다. 또한 일부 Python 프로그래밍과 다음 세 가지 사항을 아는 것도 도움이 됩니다. (1) Raspberry Pi GPIO 핀 사용 및 제어, (2) MQTT 통신, (3) 아날로그 신호. 이 중 하나라도 낯설거나 그냥 궁금하다면(궁금해요!)

MQTT 통신 프로토콜

MQTT(Message Query Telemetry Transport)는 널리 사용되는 IoT 통신 프로토콜입니다. Paho Client Python 라이브러리와 CloudMQTT라는 MQTT 서비스를 사용하겠습니다.

<올>

IoT용 통신 프로토콜 탐색

CloudMQTT 시작하기

Eclipse Paho MQTT Python 클라이언트 라이브러리 개요

MEMS 마이크 브레이크아웃 보드

MEMS 마이크는 아날로그 마이크이므로 Raspberry Pi 디지털 GPIO 핀으로 아날로그 신호를 읽으려면 MCP3002 아날로그-디지털 변환기("ADC")가 필요합니다.

<올>

SparkFun MEMS 마이크 브레이크아웃 보드 시작하기

MEMS 마이크 데이터시트

MCP3002 ADC 데이터시트

자료

따라 하려면 다음 자료가 필요합니다.

Bark Back:애완동물 모니터링 및 상호작용 SparkFun 위시리스트

아날로그-디지털 변환기 – MCP3002

SparkFun MEMS 마이크 브레이크아웃 – INMP401(ADMP401)

브레드보드 – 접착식(흰색)

점퍼 와이어 - 연결 6″(M/M, 20팩)

벽면 어댑터 전원 공급 장치 - 5V DC 2A(USB Micro-B)

Raspberry Pi GPIO 리본 케이블 – 40핀, 6″(RPi 3, RPi2, B+)

Raspberry Pi LCD – 7″ 터치스크린

라즈베리 파이 3

Raspberry Pi™ – 16GB MicroSD NOOBS 카드

Raspberry Pi 3 + 카메라 인클로저 – 투명

다음도 필요합니다.

<울>

MicroUSB 전원 케이블

HDMI 케이블

USB 키보드

USB 마우스

1/8″ 헤드폰 포트가 있는 스피커

하드웨어 연결

Pi를 다른 하드웨어에 연결합니다. 자세히 보려면 ​​배선도를 클릭하십시오.

다음은 Raspberry Pi 2(및 3) 모델 B 핀아웃 다이어그램입니다.

1. MCP3002를 Raspberry Pi에 연결합니다.

MCP3002의 클로즈업

SPI 통신을 위한 4개의 SPI 핀이 있습니다:직렬 클록("SCL"), 마스터 입력 슬레이브 출력("MISO"), 마스터 출력 슬레이브 입력("MOSI") 및 칩 선택("CS"). 이 핀은 각각 Raspberry Pi GPIO 핀 11(SCLK), GPIO 핀 9(MISO), GPIO 핀 10(MOSI) 및 GPIO 핀 8(CE0)에 해당합니다.

다음은 MCP302 핀아웃 다이어그램입니다.

MCP3002 핀으로 다음과 같이 연결합니다.

<울>

핀 1을 Raspberry Pi GPIO 핀 8(CE0)에 연결

2번 핀을 MEMS 마이크 브레이크아웃 보드의 아날로그 출력에 연결합니다.

핀 4를 GND에 연결

핀 5를 Raspberry Pi GPIO 핀 10(MOSI)에 연결

핀 6을 Raspberry Pi GPIO 핀 9(MISO)에 연결

핀 7을 Raspberry Pi GPIO 핀 11(SCLK)에 연결

핀 8을 Raspberry Pi 3.3V 출력에 연결

2. MEMS 마이크 브레이크아웃 보드에 와이어를 납땜합니다. MCP3002 및 Raspberry Pi에 연결합니다.

<울>

Vcc를 Raspberry Pi 3.3V에 연결합니다.

GND를 Raspberry Pi GND에 연결

AUD를 MCP3002 핀 2에 연결

파이 구성

RPi가 연결되었습니다!

1단계:업데이트 확인 및 설치

업데이트 확인 및 설치:
sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade
sudo 재부팅

2단계:MEMS 마이크 + MCP3002용 SPI 인터페이스 설정

Python 개발자 패키지 설치:
sudo apt-get install python-dev

하위 폴더를 만들고 직렬 포트 인터페이스("SPI")를 설치합니다.
mkdir py-spidev
git clone git://github.com/doceme/py-spidev
sudo python setup. 파이 설치

문제가 발생하는 경우 SPI-Dev 문서를 참조하세요.

3단계:OMXPlayer로 사운드 재생

OMXPlayer는 Raspbian OS에 사전 로드된 오디오 및 비디오 플레이어입니다(우!). .wav, .mp3 및 .m4a를 포함한 대부분의 사운드 파일 형식에서 작동합니다. 이것을 사용하여 "뒤로 짖는" 소리를 재생합니다.

터미널에서 다음 명령을 사용하여 OMXPlayer를 테스트합니다.
omxplayer /home/pi/…/SongFilePath/SongFileName.mp3

그래도 작동하지 않으면 로컬 오디오 출력 장치를 통해 강제로 시도해 보십시오.
omxplayer -o local /home/pi/…/SongFilePath/SongFileName.mp3

4단계:CloudMQTT 서버 구성

이제 MQTT 서버를 설정합니다! CloudMQTT를 사용하여 이 작업을 수행하려면 다음을 수행하십시오.

<올>

CloudMQTT 계정을 설정하세요('Cute Cat' 요금제는 무료).

새 MyCloud 인스턴스를 만듭니다.

콘솔에서 새 ACL 규칙을 만듭니다.

CloudMQTT 콘솔의 "Websocket UI"에서 게시된 메시지를 모니터링할 수 있습니다.

마지막으로 MQTT Paho Client Python 라이브러리를 설치합니다.
pip install paho-mqtt

소프트웨어 설정

Bark Back의 목표는 (1) 개가 짖을 때 오디오 파일을 트리거하고 (2) 볼륨 레벨 데이터를 서버로 보내는 두 가지입니다.

하지만 먼저 재생하려면 "뒤로 짖는" 소리가 필요합니다! GarageBand(또는 스마트폰)에서 소리를 쉽게 녹음하여 Raspberry Pi로 보낼 수 있습니다. 파일을 쉽게 액세스할 수 있는 위치(예:바탕 화면)에 저장합니다.

이제 Bark Back Python 프로그램을 작성할 준비가 되었습니다! ...또는 내 것을 사용하십시오:

다음은 이 프로젝트의 GitHub 저장소입니다. 아래 코드를 복사하여 붙여넣을 수도 있습니다(Python입니다!).
########################## ###########################
#Bark Back:모니터링 및 애완 동물과 상호 작용!##
##### ###################################################
# jenfoxbot이 작성한 코드 <[email protected]>
# 코드는 오픈 소스, 커피/맥주 제품 라이센스입니다.
# 내용이 마음에 들면 헤더 +를 보관하세요.
# 저를 만나면 커피나 맥주를 사주세요!
################################ #######################

# 이 프로젝트에 사용된 라이브러리와 기능을 만들고 문서화한 사람들에게 감사드립니다.

#Libraries
#SPI
spidev 가져오기
#OMXPlayer
스레딩 가져오기 스레드에서 가져오기
하위 프로세스 가져오기
#MQTT
가져오기 paho.mqtt.client as paho
#Other
임의, 시간, 운영 체제, urlparse 가져오기
시간 가져오기

songList =["SongFile1", #e.g. "/home/pi/Desktop/SongFile.mp3"
"SongFile2",
"SongFile3",
"SongFile4"]

creds ={
'CloudMQTT URL':'INSERT_CLOUDMQTT_URL', #e.g. 'https://m10.cloudmqtt.com'
'사용자':'INSERT_CLOUDMQTT_USERNAME',
'비밀번호':'INSERT__CLOUDMQTT_PASSWORD',
'호스트':'INSERT_CLOUDMQTT_SERVER'
'포트':'INSERT_CLOUDMQTT_PORT',
'주제':'INSERT_ACL_TOPIC'
}

#################################################### ######
# SparkFun MEMS 마이크 브레이크아웃 보드 읽기
############################## #############################
#SPI 프로토콜을 시작합니다.
spi =spidev.SpiDev()
spi.open(0,0) #RPi의 CE0 핀(GPIO 08)입니다. CE1의 경우 (0,1)을 사용합니다.

#CE0 채널에서 읽을 함수
def read_spi(channel):
spidata =spi.xfer2([96,0]) ##2바이트 데이터(96 및 0) 전송
데이터 =((spidata[0] &3) <<8) + spidata[1]
데이터 반환

#MEMS 마이크에서 피크 대 피크 진폭을 계산하는 함수
def PTPAmp():
sampleTime =0.05 #50ms의 샘플 속도
startTime =time.time()

PTPAmp =0
maxAmp =0
minAmp =1023

while(time.time() – startTime micOut =read_spi(0) #채널 CE0에서 읽기
if(micOut <1023):#오류 판독 방지
if(micOut> maxAmp):
maxAmp =micOut
elif(micOut minAmp =micOut

PTPAmp =maxAmp – minAmp #피크 대 피크 앰프를 계산합니다.
PTPAmp 반환

#피크-피크 앰프를 0과 10 사이의 볼륨 단위로 매핑하는 기능
def VolumeUnit(data, fromLow, fromHigh, toLow, toHigh):
return (data – fromLow) * (toHigh – toLow) / (fromHigh – fromLow) + toLow

#################################################### ######
# 오디오용 OMXPlayer를 제어하는 ​​클래스
############################# ############################
class OMXPlayer():
def call_omxplayer(self):
인쇄("재생" + self.file_path + '\n')
pid =subprocess.Popen(['omxplayer', '-o', '로컬',
self.file_path], stderr=subprocess.PIPE,
stdout=subprocess.PIPE)
self.is_running =False

def play_song(self):
self.is_running이 아닌 경우:
self.song_thread =Thread(target=self.call_omxplayer, args=())
self.song_thread.start()
self.is_running =참

def __init__(self, file_path):
self.file_path =file_path
self.is_running =False
self.play_song()

#목록에서 임의의 노래를 선택하는 기능
def pickRandom(songList):
return(random.choice(songList))

#################################################### ######
# CloudMQTT 서버
################################# ########################
# 이벤트 콜백 정의
def on_connect(mosq, obj, rc):
print ("rc:" + str(rc))

def on_message(mosq, obj, msg):
print(msg.topic + " " + str(msg.qos) + " " + str(msg.payload))

def on_publish(mosq, obj, mid):
print("mid:" + str(mid))

def on_subscribe(mosq, obj, mid, grant_qos):
print("구독:" + str(mid) + " " + str(granted_qos))

def on_log(mosq, obj, 레벨, 문자열):
print(문자열)

#################################################### ######
# 주요 기능
################################## #########################
def main():
#Paho Python 클라이언트 서버 호출
mqttc =paho. Client()
#이벤트 콜백 할당
mqttc.on_message =on_message
mqttc.on_connect =on_connect
mqttc.on_publish =on_publish
mqttc.on_subscribe =on_subscribe

# 디버그 메시지를 활성화하려면 주석 처리를 제거하세요.
#mqttc.on_log =on_log

# CLOUDMQTT_URL 구문 분석(또는 로컬 호스트로 대체)
url_str =os.environ.get(creds['CloudMQTT URL'], 'mqtt://localhost:1883')
url =urlparse.urlparse(url_str )

# 연결
mqttc.username_pw_set(creds['user'], creds['password'])
mqttc.connect(creds['host'], creds['port'])

# QoS 수준 0으로 구독 시작
mqttc.subscribe(creds['topic'], 0)

참인 동안:
#1. MEMS 마이크 피크-투-피크 앰프에 대한 ADC 값 찾기
PTPamp =PTPAmp()
#2. ptp amp(볼트) 계산
PTPampV =round(((PTPamp*3.3) / 1024), 2)
#3. ptp amp(ADC 값)를 0과 10 사이의 볼륨 단위로 매핑
VolUnit =VolumeUnit(PTPamp, 0, 700, 0, 10)

#디버깅용
print(PTPamp, VolUnit)

#4. 볼륨 단위가 7보다 크면 노래 중 하나를 재생합니다.
if(VolUnit> 7):
playBack =pickRandom(songList)
OMXPlayer(playBack)
time.sleep( 0.1)

#5. CloudMQTT 서버에 데이터 업로드
mqttc.publish(“Volume”, str(VolUnit))
rc =True
동안 rc:
rc =mqttc.loop()
time.sleep(0.1)
print("rc:" + str(rc))

시도:
True:
통과
KeyboardInterrupt 제외:
myprocess.kill()

if __name__ =='__main__':
main()

바크 백 시스템이 제대로 작동하려면 다음을 입력하세요.

<울>

노래 목록 :재생하고 싶은 곡별로 파일경로와 파일명을 적어주세요.

학점 :이 사전에 CloudMQTT 정보를 입력합니다.

자유롭게 코드를 조정하고 수정하십시오. 리소스 및 추가 정보를 확인하세요. 프로젝트 변형 및 추가 섹션.

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