基于樹莓派3B實(shí)現(xiàn)智能鬧鐘的設(shè)計(jì)方案

背景

我需要一個(gè)為放置在床頭柜而設(shè)計(jì)的緊湊型鬧鐘，包含時(shí)間、日期、天氣、新聞，以及喚醒我的輕松聲音。

介紹

這是一個(gè)鬧鐘，但我覺得我不是唯一一個(gè)想要這樣一件漂亮而簡(jiǎn)單的物品放在床頭柜上的人。

它具有有用的功能，例如柔和的喚醒（小藍(lán)牙揚(yáng)聲器發(fā)出啁啾的鳥聲），改變白天和黑夜，天氣，新聞的信息和亮度。WiFi 在睡眠期間關(guān)閉。一切都非常好用并且功能可定制！

它主要基于漂亮的MagicMirror項(xiàng)目，但在這種情況下，我用了一個(gè)小屏幕以展現(xiàn)出我們需要的信息，而不是將所有東西都隱藏在鏡子后面。

如果您對(duì) MagicMirror 有一點(diǎn)了解，就會(huì)知道要安裝不同的模塊，以提供不同類型的功能。對(duì)于我的項(xiàng)目，我使用了：

時(shí)鐘（默認(rèn)）

MMM-AlarmClock（我們想要一個(gè)鬧鐘，對(duì)吧？）

CurrentWeather（默認(rèn)模塊）

WeatherForecast（也是默認(rèn)值）

新聞源（默認(rèn)）

MMM-Online-State（檢查天氣 WiFi 是打開還是關(guān)閉）

MMM-Tado（如果你有智能恒溫器，你可以顯示環(huán)境信息）

MMM-ModuleScheduler（可選，用于切換顯示的模塊）

然后我認(rèn)為cron是在白天編寫一些事件的簡(jiǎn)單而正確的工具。我將在下面顯示我的crontab 。

現(xiàn)在讓我們看看我的屏幕

白天版本：

夜間版本：

看到區(qū)別了嗎？如果我凌晨 3 點(diǎn)起床，我不需要太多信息：時(shí)鐘就足夠了！并且 WiFi 打開/關(guān)閉的指示也可以（例如，我將打開標(biāo)志設(shè)置為黃色，將關(guān)閉標(biāo)志設(shè)置為藍(lán)色）。所以，如果你喜歡它那就去做吧！

硬件設(shè)置

設(shè)置非常簡(jiǎn)單：

1）首先，如果您有機(jī)箱，請(qǐng)將帶有 microSD 卡的 Raspberry Pi（版本 2、3 或 4 都可以）插入其中（確保相關(guān)引腳/連接器仍然可以訪問到連接屏幕）；

2）然后只需將屏幕（無論您想使用哪個(gè)）連接到Raspberry Pi；我會(huì)推薦一個(gè)小的（如列表中的 3.5“），但您也可以使用官方的Raspberry Pi Touch Display或另一個(gè)；觸摸功能將很有用（但不是 100% 必須）來關(guān)閉警報(bào)鐘;

3）然后，如果您使用的是藍(lán)牙音箱，直接從樹莓派 USB 為其供電/充電可能很實(shí)用，因此只需將其連接到任何 USB 端口即可；

4） 最后接上電源插頭。完畢！

軟件安裝

現(xiàn)在是時(shí)候進(jìn)行軟件安裝了：

1）我假設(shè)您在（小容量，例如 8GB）microSD 卡上安裝了標(biāo)準(zhǔn)的Raspberry Pi OS ，帶有桌面。

2） MagicMirror 安裝：所謂的“手動(dòng)安裝”就是復(fù)制粘貼幾條命令一樣簡(jiǎn)單，所以我推薦它。

3） MagicMirror（附加的，第 3 方）模塊。以下每個(gè)模塊都有單獨(dú)的安裝，快速簡(jiǎn)單（再次簡(jiǎn)單復(fù)制和粘貼），只需按照鏈接獲取說明：首先MMM-AlarmClock ，我們將使用它在早上播放音樂或大自然的聲音；MMM-Online-State ，我發(fā)現(xiàn)這對(duì)于確保夜間關(guān)閉 WiFi 很有用；可選，如果您有 Tado 恒溫器，MMM-Tado ，顯示當(dāng)前和設(shè)置的溫度、濕度等；Netatmo 的等效模塊也可用：MMM-Netatmo 。我最近決定嘗試MMM-ModuleScheduler并且再也沒有回來！在白天/晚上的不同時(shí)間安排不同模塊的顯示很容易。

4）我們將使用的其他模塊是默認(rèn)模塊，因此不需要進(jìn)一步安裝。

配置

有一個(gè)主要的配置文件需要編輯，另外您可能想要或需要調(diào)整一些其他文件，以優(yōu)化可視化并獲得可能的最佳結(jié)果。

讓我們從 MagicMirror配置文件開始：您會(huì)在 MagicMirror/config 文件夾中找到一個(gè)示例文件。我還提供了我的配置文件，您可以將其用作起點(diǎn)。在下面找到它。

如果您想進(jìn)行晝夜配置，我建議您像我一樣創(chuàng)建一個(gè) config_day.js 和 config_night.js。然后我們將使用cron命令切換它們（這里是晚上 11 點(diǎn)和早上 6 點(diǎn)）：

》 crontab -e

# For more information see the manual pages of crontab（5） and cron（8）

# m h dom mon dow command

01 23 * * * cp /home/pi/MagicMirror/config/config_night.js /home/pi/MagicMirror/config/config.js

00 06 * * * cp /home/pi/MagicMirror/config/config_day.js /home/pi/MagicMirror/config/config.js

或者，您可以使用MMM-ModuleScheduler ，它允許在不同時(shí)間顯示或隱藏不同的模塊，非常棒！您將使用下面的 ModuleScheduler 找到我的配置文件。

最后，您可能想要或需要檢查配置頁面頂部鏈接的 Raspberry 特定配置。特別是啟用自動(dòng)啟動(dòng)和鼠標(biāo)指針自動(dòng)隱藏。

屏幕亮度

這是一個(gè)比較重要的條件，因?yàn)槲覀冎涝谖覀冊(cè)噲D入睡時(shí)明亮的屏幕會(huì)帶來多大的干擾。另一方面，我們想要在日光條件下清晰可讀的屏幕。對(duì)于某些顯示器，您可以控制背光照明，這適用于我擁有的 PiTFT 屏幕。我制作了一個(gè)小腳本來使用cron命令（再次）改變亮度：

const raspi = require（‘raspi’）;

const pwm = require（‘raspi-pwm’）;

var myArgs = process.argv.slice（2）;

var lumi = myArgs［0］/1000.0

raspi.init（（） =》 {

const led = new pwm.PWM（‘GPIO18’）;

led.write（lumi）; // 1-1000 duty Cycle， aka brightness

}）;

這將由以下命令執(zhí)行：

》 sudo crontab -e

# For more information see the manual pages of crontab（5） and cron（8）

# m h dom mon dow command

@reboot /bin/sh -c ‘echo ”0“ 》 /sys/class/backlight/soc\：backlight/brightness’

@reboot /usr/bin/node /home/pi/screen_lumi.js 500

00 23 * * * /usr/bin/node /home/pi/screen_lumi.js 1

00 07 * * * /usr/bin/node /home/pi/screen_lumi.js 100

00 08 * * * /usr/bin/node /home/pi/screen_lumi.js 1000

00 19 * * * /usr/bin/node /home/pi/screen_lumi.js 800

該screen_lumi.js腳本必須以 root 權(quán)限運(yùn)行，因此屏幕亮度將由root crontab處理。

Wi-Fi開關(guān)（主要是涉及到輻射）

我相信這個(gè)功能會(huì)讓你睡得更好。我不想讓 Wi-Fi 設(shè)備每晚在距離我頭部幾厘米的地方持續(xù)發(fā)射無線信號(hào)。所以我介紹了 Wi-Fi 開關(guān)，這要感謝cron再次運(yùn)行的rfkill命令：

》 crontab -e

# For more information see the manual pages of crontab（5） and cron（8）

# m h dom mon dow command

@reboot /usr/sbin/rfkill unblock wlan

00 23 * * * /usr/sbin/rfkill block wlan

00 7 * * * /usr/sbin/rfkill unblock wlan

這將在夜間關(guān)閉 Wi-Fi，并在早上再次打開（當(dāng)您應(yīng)該起床時(shí)?。?。同樣的命令也可以關(guān)閉藍(lán)牙，但我發(fā)現(xiàn)有些藍(lán)牙音箱可能不喜歡它，并且難以及時(shí)重新連接以進(jìn)行早晨鬧鐘。此外，藍(lán)牙的輻射功率比 Wi-Fi 低很多，而且不是連續(xù)傳輸。最后說明：在測(cè)試“ block wlan ”命令時(shí)，請(qǐng)確保您沒有通過 Wi-Fi配置鬧鐘！

揚(yáng)聲器

在我的項(xiàng)目中，我使用了藍(lán)牙揚(yáng)聲器（從 Raspberry Pi USB 端口供電/充電）。這可以在 Raspbian UI 中輕松配置：首先您需要從藍(lán)牙菜單中找到并配對(duì)揚(yáng)聲器，然后您可以從音頻菜單中選擇揚(yáng)聲器作為音頻輸出設(shè)備（請(qǐng)參見下面的步驟）。當(dāng)然，您也可以簡(jiǎn)單地插入一個(gè) 3.5” 插孔揚(yáng)聲器（但在我的情況下，Raspberry Pi PWM 時(shí)鐘正忙于調(diào)暗屏幕背光?。?。

喚醒聲音

快速檢查一下我們希望如何醒來：在下面的示例中，鬧鐘將在每周日早上 7 點(diǎn)播放我喜歡的 mp3 文件 3 分鐘。確保您選擇柔和悅耳的聲音，就像森林中的啁啾鳥！這是我的首選（免費(fèi)下載）：森林中的鳥類。

{

module： ‘MMM-AlarmClock’，

position： ‘top_left’，

config： {

alarms： ［

{time： “7:00”，

days： ［1，2，3，4，5］，

title： “Wake-up！”，

message： “It is 7.00am！”，

sound： “birds-in-the-forest.mp3”}，

］，

format： ‘dddd @ H:mm’，

touch： ‘true’，

volume： 0.50，

timer： 180 * 1000

}

}，

最終成果：