作者 TK Hareendran，特約作家

最近，我有一個(gè)啁啾！來(lái)自wemakethings的用于評(píng)估的植物澆水警報(bào)。Chirp 設(shè)計(jì)用于在 3-V CR2032 鋰紐扣電池上運(yùn)行，是一種電子植物澆水警報(bào)器。你把它放在植物附近的土壤中，當(dāng)土壤干燥時(shí)它會(huì)發(fā)出輕微的啁啾聲，提醒你給植物澆水。此外，啁啾在天黑時(shí)會(huì)保持沉默，并會(huì)在晚上抑制自己發(fā)出過(guò)多的噪音。Chirp 的一大優(yōu)點(diǎn)是它使用電容式濕度感應(yīng)。因此，它不會(huì)與土壤發(fā)生電接觸。這有助于避免電極腐蝕和土壤電解。

我發(fā)現(xiàn)也可以調(diào)整警報(bào)，使其不僅僅是發(fā)出噪音；它可以發(fā)送數(shù)據(jù)。在這里，土壤濕度傳感器將定期監(jiān)測(cè)植物根部附近土壤中的濕度水平，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)處的主設(shè)備。然后，主設(shè)備可以使用接收到的數(shù)據(jù)來(lái)遠(yuǎn)程操作灑水器或類(lèi)似設(shè)備來(lái)給室內(nèi)植物澆水。對(duì)于更簡(jiǎn)單的解決方案，我可以將主設(shè)備配置為通過(guò) SMS/tweet 發(fā)送警報(bào)，以防植物太干。

幸運(yùn)的是，Chirp 是 CERN Hardware License v.1.1 下可用的開(kāi)源硬件，并且有完整的文檔，因此很容易修改。該設(shè)計(jì)基于 ATtiny44A 微控制器，令人驚訝的是，它提供了用于編程和/或串行通信的板載接頭。由于 Chirp 充當(dāng) I 2 C 從機(jī)（具有 7 位地址 0 x 20 hex），該接頭還可用于通過(guò)將另一個(gè)微控制器作為 I 2 C 主機(jī)連接到其傳感器來(lái)讀取濕度（和光照）水平.

標(biāo)頭還意味著實(shí)際上不需要電池。Chirp 的接頭不僅僅是一個(gè) I 2 C 連接器；它實(shí)際上是一個(gè)“完整的”6 針 AVR-ISP 接頭，用于對(duì)其板載 ATtiny44A 進(jìn)行編程。這意味著還有可用的復(fù)位和電源連接，允許您通過(guò) 3.3-/5.0-V 電源從外部為設(shè)備供電。

原則上，Chirp 可以在兩種模式下工作。第一種是獨(dú)立/默認(rèn)模式，它會(huì)定期監(jiān)測(cè)土壤濕度并在植物需要澆水時(shí)發(fā)出唧唧喳喳的聲音。第二種是 I 2 C 從模式，它僅在外部 I 2 C 主設(shè)備要求時(shí)測(cè)量水分/光。您可以通過(guò)啟動(dòng)復(fù)位將 Chirp 從默認(rèn)模式切換到從模式。復(fù)位后，啁啾讀取濕度和光照水平，但如果在此期間收到任何 I 2 C 通信，啁啾將切換到從模式。它不會(huì)啁啾，只是響應(yīng) I 2 C 請(qǐng)求。

額外的大腦您可以找到一些示例代碼，以在大型系統(tǒng)中使用 Chirp 作為前端傳感器。代碼非常簡(jiǎn)單：每當(dāng)您想從濕度傳感器獲取讀數(shù)時(shí)，只需調(diào)用 read I 2 C Register 16-bit (0 x 20)，您將獲得一個(gè)表示土壤水分含量的整數(shù)。然而，讀取濕度水平只是游戲的一半。一旦濕度水平下降到可接受的水平以下，就需要一個(gè)額外的“大腦”來(lái)發(fā)送無(wú)線警報(bào)。

幸運(yùn)的是，我發(fā)現(xiàn)一個(gè)“Wemos D1”（mini pro/mini）非常適合這個(gè)目的，因?yàn)樗鼧?biāo)配了板載 Wi-Fi。Wemos mini pro 是一款漂亮的 Wi-Fi 板，帶有 16 MB 閃存、一個(gè)外部天線連接器和一個(gè)基于 ESP-8266EX 的內(nèi)置陶瓷天線。此外，還有第三方軟件節(jié)點(diǎn)可以發(fā)送警報(bào)消息。但是，此想法不受 Wemos D1 的約束，因此請(qǐng)隨意使用其他標(biāo)準(zhǔn)化的 IoT 硬件模塊（例如NodeMCU模塊）開(kāi)始您的實(shí)驗(yàn)。

然而，在選擇硬件來(lái)控制 Chirp 時(shí)，您需要注意一件事。根據(jù) Albertas “Miceuz” Mickenas（Chirp 的策劃者）的說(shuō)法：“Chirp 植物澆水警報(bào)器可以用作幾乎所有平臺(tái)的 I 2 C 傳感器，只要它們正確支持 I 2 C - 特別是時(shí)鐘延長(zhǎng)。I 2 C 更像是 Chirp 平臺(tái)中的一個(gè)附加組件，而不是一個(gè)適當(dāng)?shù)墓δ?，但總而言之，如?I 2 C 時(shí)鐘變慢，它總是可以使用的?！?/p>

然而，Mickenas 通過(guò)創(chuàng)建另一個(gè)版本的 Chirp 解決了這個(gè)限制。“我的客戶(hù)在將其用作 Raspberry Pi 的獨(dú)立傳感器時(shí)遇到了一些問(wèn)題，因此我已轉(zhuǎn)向另一個(gè) MCU，該 MCU在硬件中實(shí)現(xiàn)了適當(dāng)?shù)?I 2 C，并為我的獨(dú)立 I 2 C 傳感器平臺(tái)提供了更高的時(shí)鐘速度。”

Chirp (v2.7.1) 的“僅傳感器模式”版本使用 16-MHz 晶體并且可以通過(guò) I 2 C 協(xié)議可靠地讀取。它還提供了一些附加功能，例如基于熱敏電阻的溫度感應(yīng)、從地址更改和芯片復(fù)位。

這種“僅傳感器模式”版本與著名的物聯(lián)網(wǎng)硬件（如Particle Photon或Espruino Pico）的集成也可用于創(chuàng)建更復(fù)雜、先進(jìn)和實(shí)用的無(wú)線傳感器項(xiàng)目，例如此處描述的項(xiàng)目。

Chirp 項(xiàng)目還有一個(gè)延續(xù)，它是一個(gè)電容式土壤濕度傳感器，通過(guò) RS485 上的 Modbus 連接。此特定版本 (v2.8.0) 適用于需要長(zhǎng)電纜運(yùn)行的更專(zhuān)業(yè)的安裝。它增加了一個(gè)本地電壓調(diào)節(jié)器以減輕由于電纜長(zhǎng)度引起的電壓降，并包括一個(gè) RS485 收發(fā)器以適應(yīng)長(zhǎng)電線。該收發(fā)器還包括反極性和額外的 ESD 保護(hù)。

還有一個(gè)特色項(xiàng)目：“使用 Android Things 和 Raspberry Pi 3 獲取土壤濕度傳感器信息”。該項(xiàng)目將通過(guò) NodeMCU 無(wú)線傳輸土壤濕度傳感器數(shù)據(jù)。此傳輸將通過(guò)使用已安裝的Android Things網(wǎng)關(guān)完成。您可以訪問(wèn)GitHub 上的項(xiàng)目文件。

如您所見(jiàn)，Chirp 是一種非常簡(jiǎn)單、開(kāi)源、可破解的設(shè)計(jì)，可以很容易地從簡(jiǎn)單的警報(bào)轉(zhuǎn)換為完整的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。與大多數(shù)受信任的硬件一樣，總是有很多方法可以做事，但 Chirp 尤其如此。

審核編輯 黃昊宇