帶有樂高積木和低代碼的語音激活氣象站

描述

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該項目

在這個項目中，我們將向您展示如何構(gòu)建一個有趣且個性化的氣象站，它可以對語音做出反應并尊重您的隱私，而無需成為工程師。

該站將采用由樂高積木搭建的動畫旋轉(zhuǎn)木馬的形式，上面附有樂高角色，每個角色都表示天氣狀態(tài)（下雨、晴天、多云、警報）。這個站將能夠通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤顯示正確的字符來響應諸如“Hey Snips，巴黎的天氣怎么樣”之類的命令，如下所示。

為了實現(xiàn)這一目標，我們將使用步進電機來旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)木馬，使用Snips.ai來執(zhí)行語音識別，使用OpenWeatherMap網(wǎng)絡服務來獲取天氣預報，并使用 Hackeet Low-Code 平臺來開發(fā)應用程序，使所有應用程序之間形成膠水。這些組件。氣象站的核心將是一個 Raspberry Pi，所有應用程序都將安裝在其上，并負責所有的魔法。

關于黑客

Hackeet 是一種低代碼可視化編程工具，可讓您將硬件或軟件組件連接在一起，為 Microsoft Windows、Raspberry Pi 和 Arduino / ESP8266 設備創(chuàng)建 Web 應用程序和微服務。

Hackeet 專為創(chuàng)客、小型企業(yè)、開發(fā)人員和任何對技術感興趣的人而設計，讓您可以通過連接盒子而不是編寫大量代碼，以令人難以置信的速度輕松創(chuàng)建自己的應用程序。

由于我們重視隱私，Hackeet不是另一種“平臺即服務”產(chǎn)品，也不使用任何隱藏的云架構(gòu)。使用 Hackeet 構(gòu)建的應用程序作為常規(guī)私有應用程序直接在您自己的硬件上運行。

查看我們的網(wǎng)站以獲取更多詳細信息！

讓我們做一些樂高！

讓我們開始構(gòu)建項目吧！

首先，我們必須用樂高積木搭建我們的車站！當然，這里的重點不是教你如何做樂高（我們猜你們都知道 :-)）。不過，如果您想節(jié)省一些時間，我們會為您提供我們用于此項目的設計圖表。

基本上，這種設計的總體思路是將氣象站分為兩部分：

• 第一部分將用作基座并將承載所有電子卡（Raspberry Pi 和 ULN2003 驅(qū)動板），
• 第二個將作為裝飾品放置旋轉(zhuǎn)木馬、步進電機和狀態(tài) LED

這樣的設計應該可以讓你輕松地改變你的氣象站的裝飾，而不必從頭開始重建一切。

您顯然可以使用您想要的任何設計和您擁有的任何 LEGO 包，而不僅僅是我們在項目描述中放置的那個（特別是裝飾）！！只要確保有足夠的空間放置電路板和接線即可。

基座的SketchUp文件可在此處下載！

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按以下順序?qū)⒚總€預測值的 LEGO 角色放在輪播上：

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五金組裝

現(xiàn)在讓我們考慮將所有硬件組件連接在一起。

為了管理 28BYJ-48 步進電機和 Raspberry Pi 之間的通信，我們使用 ULN2003 驅(qū)動板，它將連接到 RPI 的 GPIO 端口，如下所述：

我們使用 LED 作為狀態(tài)指示燈，當氣象站準備好聽取命令時（在你說嘿，剪斷之后），它會亮起。

下面是整個接線的細節(jié)。

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如果您愿意，可以在 Raspberry Pi 和 LED 之間添加一個電阻來保護它。

氣象站現(xiàn)已完全組裝好，最終結(jié)果大致如下所示：

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我們在糖果分配器中隱藏了狀態(tài) LED，以便在與我們的氣象站通話時獲得更好的效果。

獲取 OpenWeatherMap API 密鑰

使用 REST API從 OpenWeatherMap檢索預報。為了使用它，您需要在這里獲取一個免費的 API 密鑰。

安裝 Snips.ai

為了執(zhí)行語音識別，我們使用 Snips.ai，這是一種私有的設計語音助手技術，能夠在 Raspberry Pi 3 上運行。

要安裝它，請按照以下頁面中的說明進行操作：

https://docs.snips.ai/getting-started/quick-start-raspberry-pi

通過執(zhí)行此處所述的測試，確保您已正確安裝Snips.ai天氣助手（通常默認安裝）。

安裝黑客

好的，到目前為止一切順利！現(xiàn)在讓我們在你的 Raspberry Pi 上安裝 Hackeet。

要安裝 Hackeet 并獲得免費試用許可證，請按照以下頁面中描述的說明進行操作： Hackeet：入門

最后，一旦 Hackeet 安裝并啟動并運行，在 Raspberry Pi 上打開一個終端窗口并復制粘貼以下命令以最終安裝將管理氣象站的應用程序：

hpm package https://cloud.nitenslux.com LEGOWeatherStation.2.1.5

此命令將安裝實際操作氣象站的應用程序及其在 Raspberry Pi 上的所有依賴項。成功完成后，您應該在 Raspberry Pi 的桌面上安裝了以下圖標

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配置應用程序

現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了硬件部分并安裝了軟件，我們需要執(zhí)行一些配置步驟以使氣象站正常運行。為此，請在以下位置編輯存儲在 Raspberry Pi 上的配置文件：

/home/pi/Hackeet/applications/LEGOWeatherStation/server_configuration.json

該文件是以下文件：

{
	"documentation":
	{
		"version":"1.0.0",
		"title":"Title of your web service here",
		"description":"Description of the web service here",
		"license":"Link to the web service license file"
	},
	"server":
	{
		"server_name":"MyWebApp",
		"root":".",
		"bot_file":"application.lego.raspberry.weatherstation.server.bot",
		"index":"/themes/default/index.html",
		"login":"/themes/default/login.html",
		"http_port":8100,
		"auth":"Auth",
		"application_directory":"/home/pi/Hackeet/",
		"pages":{}
	},
	"settings":
	{
		"CategoriesFile" : "/home/pi/Hackeet/applications/LEGOWeatherStation/data/categories.json",
		"City" : "Paris",
		"Country" : "FR",
		"Key" : "your_OpenWeatherMap_Key",
		"RefreshPeriodMinutes" : 5,
		"ResetPeriodSec" : 20,
		"ForecastDurationHours" : 0.5,
		"NumberOfPositions" :4,
		"StartPosition":0,
		"StepsByRevolution":2048,
		"ComPort":"COM4",
		"Pin1":37,
		"Pin2":38,
		"Pin3":35,
		"Pin4":36,
		"StatusPin" : 40,
		"Frequency":450,
		"SnipsInstance" : "127.0.0.1",
		"Demo" : 0,
		"DebugFile" : 0
	},
	"interface":
	{
		"screens":[]
	}
}

編輯Key參數(shù)以設置您的實際 OpenWeatherMap 密鑰。

編輯StepsByRevolution參數(shù)以設置步進電機的旋轉(zhuǎn)步數(shù)。默認情況下，我們認為旋轉(zhuǎn)有 2048 步。

設置頻率參數(shù)以指定電機運行的頻率（以赫茲為單位）（通常在 200 到 500 之間）。如果您設置的值太高，您的引擎可能會錯過事件并且可能無法正常工作。

最后，通過設置城市和國家參數(shù)指定氣象站將默認為即將到來的天氣的位置。

啟動應用程序

首先，在啟動應用程序之前，手動調(diào)整輪播以顯示“陽光明媚”的樂高角色，這是默認的啟動位置。

有幾種啟動應用程序的方法：

• 通過雙擊桌面圖標，
• 通過使用終端窗口并鍵入以下命令：

/home/pi/Hackeet/applications/LEGOWeatherStation/bin/hackeet.lego.weather.station.sh

您還可以使用crontab在每次 Raspberry Pi 啟動時自動啟動應用程序。如果您選擇這種方法，您可能會發(fā)現(xiàn)Cron Gui工具非常有用。

啟動時，輪播會旋轉(zhuǎn)以顯示配置文件中指定的默認位置即將到來的天氣。完成后，氣象站現(xiàn)在就可以處理查詢了。試用您的氣象站，從喚醒詞開始，然后是查詢。例如：

Hey Snips, what is the weather in Paris, France

然后旋轉(zhuǎn)木馬旋轉(zhuǎn)以顯示所請求位置的預報，并在短時間后返回到默認位置的預報位置。

故障排除

迄今為止，可能會出現(xiàn)需要使用kill 命令停止應用程序的情況。要識別附加到應用程序的進程，請執(zhí)行命令：

ps aux | grep hackeet

引擎蓋下

關于使用 Hackeet 編程的最后幾句話。如前所述，Hackeet 旨在用可視化編程方法部分取代傳統(tǒng)的手工編碼。因此，我們?yōu)闅庀笳鹃_發(fā)的整個應用程序不是傳統(tǒng)的 C++、Javascript 或 Java 代碼，而是下圖：

我們不會詳細介紹如何使用 Hackeet 進行編程。如果您想了解有關此主題的更多信息，我們建議您訪問我們的網(wǎng)站以獲取文檔和教程。您還可以查看我們之前的 Hackster.io 項目，該項目描述了使用 Hackeet 進行編程的基礎知識。

該應用程序的 Hackeet 架構(gòu)已與應用程序本身同時安裝在您的 Raspberry Pi 上。如果你想編輯它以研究它或破解它，啟動 Hackeet 并打開以下文件：

/home/pi/Hackeet/applications/LEGOWeatherStation/design/raspberry/application.lego.raspberry.weatherstation.server.design