如何利用Raspberry Pi實(shí)現(xiàn)Jarvis主題口語(yǔ)鬧鐘

　　“早上好。現(xiàn)在是早上 7:00 馬里布的天氣是 72 度，云層散落。沖浪條件公平，腰部到肩的高線。漲潮時(shí)間為上午 10:52”。每次在電影鋼鐵俠中聽到賈維斯的這個(gè)聲音，都會(huì)讓我脊背發(fā)涼。我敢肯定，就像我一樣，很多人都?jí)粝脒^(guò)像托尼·斯塔克一樣精致的生活。但遺憾的是，我們還沒(méi)有在微型 Arc 反應(yīng)堆或像 JARVIS 一樣聰明的 AI 方面取得進(jìn)步。但是可以用類似于 Jarvis 使用 Raspberry Pi 的鬧鐘來(lái)代替我們無(wú)聊的早晨鬧鐘。在這個(gè)項(xiàng)目結(jié)束時(shí)，我們將創(chuàng)建一個(gè)非常基本的 GUI，我們可以使用它來(lái)設(shè)置鬧鐘，當(dāng)鬧鐘響起時(shí)，我們將通過(guò)一些預(yù)定義的文本告訴我們當(dāng)前時(shí)間和日期。聽起來(lái)很酷吧??！所以讓我們建立一個(gè)。

　　所需材料

　　樹莓派

　　3.5” TFT液晶屏

　　揚(yáng)聲器

　　輔助電纜

　　網(wǎng)絡(luò)連接

　　先決條件

　　假設(shè)您的 Raspberry Pi 已刷入操作系統(tǒng)并能夠連接到 Internet。如果沒(méi)有，請(qǐng) 在繼續(xù)之前遵循Raspberry Pi 入門教程。這里我們使用 Rasbian Jessie 安裝 Raspberry Pi 3。

　　還假設(shè)您可以通過(guò)終端窗口或其他應(yīng)用程序訪問(wèn)您的 pi，您可以使用這些應(yīng)用程序編寫和執(zhí)行 python 程序并使用終端窗口。

　　您可能還想了解如何將 3.5 英寸 TFT LCD 與 Raspberry Pi 連接，因?yàn)槲覀儗⒃诖隧?xiàng)目中使用它。

　　為 Raspberry Pi 安裝 TTS 引擎 （Espeak）

　　正如項(xiàng)目標(biāo)題所述，我們將構(gòu)建一個(gè)說(shuō)話時(shí)鐘。為了讓您的 Pi 說(shuō)話，我們需要一個(gè)文本到語(yǔ)音 （TTS） 引擎。有很多選項(xiàng)可供選擇，但為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我選擇了Espeak Engine。要在您的 Pi 上安裝 Espeak，只需在終端上運(yùn)行以下命令

　　sudo apt-get install espeak

　　sudo apt-get install espeak python-espeak

　　為 Raspberry Pi 口語(yǔ)鬧鐘創(chuàng)建 GUI

　　對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，我們需要開發(fā)一個(gè)代表鬧鐘的 GUI，以便用戶可以查看當(dāng)前時(shí)間并設(shè)置鬧鐘。使用 Python 開發(fā) GUI有很多選擇，但最流行和通用的一個(gè)是PyQt4，所以我們將使用它來(lái)開發(fā)我們的 GUI。在下面的幾個(gè)標(biāo)題中，我們討論了如何使用 PyQt4 設(shè)計(jì)自己的 GUI，但如果您不感興趣，可以直接跳到“語(yǔ)音鬧鐘程序”標(biāo)題。

　　在 Windows 機(jī)器上使用 Qt 設(shè)計(jì)器安裝 PyQt4

　　由于我們正在設(shè)計(jì)一個(gè) GUI，我們將首先在我們的筆記本電腦（windows/Linux）上開始我們的編程，然后將這個(gè) python 腳本移植到我們的 Pi 上。由于 PyQt4 具有非常好的可移植性，大多數(shù)開發(fā)人員都會(huì)這樣做，因?yàn)樵诠P記本電腦上進(jìn)行開發(fā)既簡(jiǎn)單又快捷，而實(shí)際上在 Raspberry Pi 上進(jìn)行。

　　我已經(jīng)在我的 windows 機(jī)器上安裝了 python 和 PQt 包；如果您對(duì)此不感興趣，您可以跳過(guò)此步驟在您的樹莓派上開發(fā)您的 GUI。要在 Windows 上安裝 PQt，請(qǐng)下載此 exe 文件，并在安裝過(guò)程中確保您已檢查 Qt 設(shè)計(jì)器軟件，因?yàn)槲覀儗⒃谖覀兊捻?xiàng)目中使用它。

　　在 Pi/Linux/MAC 機(jī)器上安裝 PyQt

　　要在 Linux 機(jī)器上安裝 PyQt，只需在命令終端上運(yùn)行以下行

　　sudo apt-get install python-qt4

　　使用 Qt Designer 設(shè)計(jì) GUI

　　使用 PyQt4 進(jìn)行 GUI 設(shè)計(jì)的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)是它具有Qt 設(shè)計(jì)器軟件。該軟件可用于創(chuàng)建按鈕、顯示、文本和其他圖形，只需將東西拖到屏幕上并將它們放置在需要的地方。這為我們節(jié)省了大量時(shí)間，因?yàn)槲覀儾槐厥謩?dòng)輸入屏幕上對(duì)象的大小和位置。我已經(jīng)使用上面段落中討論的 exe 文件在我的 Windows 筆記本電腦上安裝了 Qt 設(shè)計(jì)器以及 Python 和 PyQt4。安裝后打開你的 Qt Designer，你會(huì)得到這個(gè)屏幕。

　　在左側(cè)，您可以找到布局、間隔、按鈕和其他項(xiàng)目，您只需將其拖到窗口中即可使用。您還可以使用右側(cè)的窗口根據(jù)需要自定義對(duì)象。我使用了一個(gè)7 段 LCD 顯示屏、一個(gè)按鈕、一個(gè)文本行和設(shè)置時(shí)間對(duì)象來(lái)為我們的鬧鐘創(chuàng)建 UI。使用布局將所有對(duì)象放置在所需的位置和大小后，我的窗口如下所示

　　準(zhǔn)備好 GUI 后，您可以將設(shè)計(jì)保存為.ui文件。以后，當(dāng)您希望對(duì) GUI 進(jìn)行更改時(shí)，您只需打開此文件并進(jìn)行更改，而無(wú)需在程序中上下滾動(dòng)。如果您希望對(duì)此設(shè)計(jì)進(jìn)行任何更改，可以下載口語(yǔ)時(shí)鐘的.ui 文件。一旦您對(duì) GUI 設(shè)計(jì)感到滿意，您可以將其導(dǎo)出為 Python 代碼，您可以從那里開始您的 Python 編程。

　　我知道這里有很多事情會(huì)讓您不知所措，但是不可能在一個(gè)教程中解釋如何使用 Qt4 庫(kù)。您可以參考sentdex PyQt4 教程系列，了解如何使用 PyQt4 和 Qt 設(shè)計(jì)器軟件。

用于樹莓派口語(yǔ)鬧鐘的 Python 程序

此項(xiàng)目的完整 python 代碼在本頁(yè)末尾給出。您可以直接在您的 Raspberry pi 上運(yùn)行它以獲取輸出，但下面我將程序解釋為小片段，以便您了解該程序的工作原理。

Qt 設(shè)計(jì)器軟件已經(jīng)為我們編寫了幾乎一半的代碼，然后該代碼包含有關(guān)我們屏幕頂部對(duì)象的類型、樣式、大小和位置的信息。現(xiàn)在我們要做的就是為這些對(duì)象提供用途和功能。

7 段顯示器用于顯示當(dāng)前時(shí)間。設(shè)置時(shí)間對(duì)象用于選擇鬧鈴時(shí)間，點(diǎn)擊“設(shè)置鬧鈴”按鈕設(shè)置鬧鈴時(shí)間。底部的文本行顯示設(shè)置警報(bào)的時(shí)間和其他有用信息。除此之外，我們還必須在設(shè)置和觸發(fā)警報(bào)時(shí)播放語(yǔ)音??警報(bào)。

對(duì)于我們的程序，我們需要PyQt4來(lái)設(shè)計(jì) GUI 和espeak?來(lái)播放語(yǔ)音警報(bào)和時(shí)間包strftime來(lái)從 Pi 讀取當(dāng)前時(shí)間。所以我們使用下面的代碼行導(dǎo)入所有三個(gè)包。

?

from PyQt4 import QtCore, QtGui #PyQt4 用于設(shè)計(jì) GUI 
from espeak import espeak #text to Speech Sonversion 
from time import strftime # To get time from Raspberry pi

?

接下來(lái)我們有一個(gè)從 Qt 設(shè)計(jì)器獲得的代碼塊，這些代碼將包含我們放置在屏幕上的小部件的位置和大小。我們對(duì)代碼進(jìn)行了一些編輯，以便為小部件指定用途。首先，在 7 段 LCD 小部件上，我們必須顯示當(dāng)前時(shí)間，這可以通過(guò)使用strftime方法來(lái)完成，該方法將為我們提供在 Pi 上運(yùn)行的當(dāng)前時(shí)間。然后我們可以在 LCD 上顯示這個(gè)時(shí)間，如下所示。

?

self.Time_LCD = QtGui.QLCDNumber(self.centralwidget) 
self.Time_LCD.setObjectName(_fromUtf8("Time_LCD")) 
self.Time_LCD.setDigitCount(8) 
self.Time_LCD.display(strftime("%H"+":"+ "%M"+":"+"%S")) #從 Pi 獲取時(shí)間并顯示
self.gridLayout.addWidget(self.Time_LCD, 1, 0, 1, 3)

?

接下來(lái)我們有一個(gè)按鈕按下按鈕，當(dāng)按下這個(gè)按鈕時(shí)，我們必須設(shè)置警報(bào)。所以我們使用了一種叫做button_pressed的方法。每當(dāng)按下此按鈕時(shí)，都會(huì)調(diào)用函數(shù)button_pressed 。

?

self.pushButton = QtGui.QPushButton(self.centralwidget) 
        self.pushButton.setObjectName(_fromUtf8("pushButton")) 
        self.pushButton.clicked.connect(self.button_pressed) #當(dāng)按鈕按下時(shí)調(diào)用按鈕按下函數(shù)
        self.gridLayout。 addWidget(self.pushButton, 2, 1, 1, 1) 
        MainWindow.setCentralWidget(self.centralwidget)

?

button_pressed函數(shù)如下所示。在這里，我們從設(shè)置的時(shí)間小部件中讀取小時(shí)和分鐘的值。此信息將采用字符串形式，因此可以對(duì)其進(jìn)行修剪以獲得小時(shí)和分鐘的值并存儲(chǔ)在變量alarm_h和alarm_m中。一旦我們有了分鐘和小時(shí)的值，我們就可以使用它與當(dāng)前的分鐘和小時(shí)進(jìn)行比較。

最后，在讀取設(shè)置的時(shí)間后，我們還使用字符串變量消息顯示文本。此消息將顯示為標(biāo)簽文本。

?

def button_pressed(self): #當(dāng)設(shè)置鬧鐘按鈕被按下時(shí)
        print("Button Pressed") 
        alarm_time = str(self.Set_Time.time()) 
        self.alarm_h = int(alarm_time[19:21]) #小時(shí)值為存儲(chǔ)在索引值 19 和 20         self.alarm_m = int (alarm_time[23:25]) #分鐘值存儲(chǔ)在索引值 23 和 24       



        message = "警報(bào)設(shè)置在 " + str(self.alarm_h) + " hours " + str(self.alarm_m) + " minutes" 
        self.label.setText(_translate("MainWindow", message, None)) #顯示GUI 屏幕上
        的消息 espeak.synth (message) #通過(guò)音頻插孔說(shuō)出消息

?

我們還通過(guò)使用espeak方法發(fā)出語(yǔ)音警報(bào)，說(shuō)明警報(bào)已設(shè)置為某某時(shí)間。此方法只是說(shuō)出通過(guò)音頻插孔傳遞給它的任何文本。這里讀出了變量message中的字符串

?

espeak .synth (message) #通過(guò)音頻插孔說(shuō)出消息

?

最后，我們還需要一種方法，將當(dāng)前時(shí)間與設(shè)定時(shí)間進(jìn)行比較，當(dāng)兩者匹配時(shí)，它必須通過(guò)語(yǔ)音通知用戶。為此，我們的代碼中有時(shí)間函數(shù)，它將 current_h 與 alarm_h 和 current_m 與 alarm_m 進(jìn)行比較。當(dāng)兩者都匹配時(shí)，它會(huì)通過(guò)說(shuō)出存儲(chǔ)在變量 message1 中的文本來(lái)觸發(fā)警報(bào)。如果你想讓時(shí)鐘說(shuō)別的東西，你可以自定義變量 message1；現(xiàn)在它會(huì)祝你早安以及當(dāng)前的時(shí)間和日期。

?

 def Time(self): #比較當(dāng)前時(shí)間和設(shè)置時(shí)間
        的函數(shù) self.Time_LCD.display(strftime("%H"+":"+"%M"+":"+"%S")) 
        self.current_h = int (strftime("%H")) 
        self.current_m = int (strftime("%M"))

        if (self.current_h == self.alarm_h) and (self.current_m == self.alarm_m) and ((int(strftime("%S"))%15) == 0): #如果兩個(gè)時(shí)間都匹配
            print ("ALARM ON!!!!!") 
            message1 = " 時(shí)間是 " + str(self.alarm_h) + " : " + str(self.alarm_m) + " on " + strftime("%A")             message = “先生，早上好……這是您的起床鬧鐘。” + 消息1           



            self.label.setText(_translate("MainWindow",message1, None)) #在GUI屏幕上顯示
            消息 espeak.synth (message) #通過(guò)音頻插孔朗讀消息 time.sleep 
            (1)

?

　　Raspberry Pi 鬧鐘的硬件設(shè)置

　　該項(xiàng)目的硬件設(shè)置非常簡(jiǎn)單。我們的 PI 僅使用3.5 英寸 TFT LCD 屏幕。要設(shè)置顯示器，您可以按照接口 Pi 與 3.5 英寸 LCD 教程進(jìn)行操作。一旦你的接口完成，你應(yīng)該能夠使用手寫筆并瀏覽樹莓派的操作系統(tǒng)。為了播放您需要揚(yáng)聲器的聲音，我通過(guò) AUX 電纜將便攜式揚(yáng)聲器連接到 pi。一切設(shè)置好并啟動(dòng)程序后，我的設(shè)置如下所示。

　　基于 Pi 的口語(yǔ)鬧鐘的工作原理

　　如上所示準(zhǔn)備硬件，然后確保您已在 Pi 上安裝 PyQt4 和 Espeak。然后使用下面給出的python代碼，只需將其粘貼到python IDLE中并運(yùn)行程序。它將啟動(dòng) GUI 窗口，如下所示

　　它顯示當(dāng)前時(shí)間，還提供一個(gè)文本框來(lái)設(shè)置鬧鐘。使用觸控筆設(shè)置鬧鐘時(shí)間并按下設(shè)置鬧鐘按鈕。這將為您提供一條語(yǔ)音消息，說(shuō)明已設(shè)置警報(bào)?，F(xiàn)在只需等待 7 段顯示屏上顯示的當(dāng)前時(shí)間等于警報(bào)時(shí)間。當(dāng)它等于觸發(fā)警報(bào)時(shí)，這將再次提供帶有當(dāng)前時(shí)間和日期的語(yǔ)音消息。在分鐘值更改之前，此警報(bào)將重復(fù)四次。該項(xiàng)目的完整工作可以在下面給出的視頻鏈接中找到。

# 使用 Raspberry Pi 說(shuō)話鬧鐘

#通過(guò) AUX 連接 3.5" LCD 和揚(yáng)聲器，并使用 PyQt4 和 espeak 包運(yùn)行程序

# 程序作者：B.Aswinth Raj?

# 網(wǎng)站： circuitdigest.com?

#?

# GUI 代碼是使用 Qt Designer 創(chuàng)建的?

導(dǎo)入系統(tǒng)

導(dǎo)入時(shí)間

from PyQt4 import QtCore, QtGui #PyQt4 用于設(shè)計(jì) GUI?

from espeak import espeak #text to Speech Sonversion?

from time import strftime # To get time from Raspberry pi

#Qt Designer 中的代碼

try:?

? ? _fromUtf8 = QtCore.QString.fromUtf8?

except AttributeError:?

? ? def _fromUtf8(s):?

? ? ? ? return s

嘗試：

? ? _encoding = QtGui.QApplication.UnicodeUTF8?

? ? def _translate(context, text, disambig):?

? ? ? ? return QtGui.QApplication.translate(context, text, disambig, _encoding)?

except AttributeError:?

? ? def _translate(context, text, disambig):?

? ? ? ? return QtGui. QApplication.translate(context, text, disambig)

類 Ui_MainWindow(object):?

? ? def setupUi(self, MainWindow):

? ? ? ? self.alarm_h = 0?

? ? ? ? self.alarm_m = 0?

? ? ? ? MainWindow.setObjectName(_fromUtf8("MainWindow"))?

? ? ? ? MainWindow.resize(676, 439)?

? ? ? ? self.centralwidget = QtGui.QWidget(MainWindow)?

? ? ? ? self.centralwidget.setObjectName(_fromUtf8("centralwidget" ))?

? ? ? ? self.gridLayout = QtGui.QGridLayout(self.centralwidget)?

? ? ? ? self.gridLayout.setObjectName(_fromUtf8("gridLayout"))?

? ? ? ? self.label = QtGui.QLabel(self.centralwidget)?

? ? ? ? font = QtGui.QFont()?

? ? ? ? font.setPointSize( 14)?

? ? ? ? self.label.setFont(font)?

? ? ? ? self.label.setObjectName(_fromUtf8("label"))?

? ? ? ? self.gridLayout.addWidget(self.label, 3, 0, 1, 1)

? ? ? ? self.Time_LCD = QtGui.QLCDNumber(self.centralwidget)?

? ? ? ? self.Time_LCD.setObjectName(_fromUtf8("Time_LCD"))?

? ? ? ? self.Time_LCD.setDigitCount(8)?

? ? ? ? self.Time_LCD.display(strftime("%H"+":"+ "%M"+":"+"%S")) #從 Pi 獲取時(shí)間并顯示?

? ? ? ? self.gridLayout.addWidget(self.Time_LCD, 1, 0, 1, 3)

? ? ? ? self.timer = QtCore.QTimer(MainWindow)?

? ? ? ? self.timer.timeout.connect(self.Time)?

? ? ? ? self.timer.start(1000)?

? ? ? ? current_time = QtCore.QTime()?

? ? ? ? self.Set_Time = QtGui.QTimeEdit(self.centralwidget)?

? ? ? ? self .Set_Time.setObjectName(_fromUtf8("Set_Time"))?

? ? ? ? self.Set_Time.setTime(current_time.currentTime())?

? ? ? ? self.gridLayout.addWidget(self.Set_Time, 2, 0, 1, 1)

? ? ? ? self.pushButton = QtGui.QPushButton(self.centralwidget)?

? ? ? ? self.pushButton.setObjectName(_fromUtf8("pushButton"))?

? ? ? ? self.pushButton.clicked.connect(self.button_pressed)?

? ? ? ? self.gridLayout.addWidget(self.pushButton, 2, 1 , 1, 1)?

? ? ? ? MainWindow.setCentralWidget(self.centralwidget)?

? ? ? ? self.menubar = QtGui.QMenuBar(MainWindow)?

? ? ? ? self.menubar.setGeometry(QtCore.QRect(0, 0, 676, 21))?

? ? ? ? self.menubar.setObjectName(_fromUtf8( "menubar"))?

? ? ? ? MainWindow.setMenuBar(self.menubar)?

? ? ? ? self.statusbar = QtGui.QStatusBar(MainWindow)?

? ? ? ? self.statusbar.setObjectName(_fromUtf8("statusbar"))?

? ? ? ? MainWindow.setStatusBar(self.statusbar)

? ? ? ? self.retranslateUi(MainWindow)?

? ? ? ? QtCore.QMetaObject.connectSlotsByName(MainWindow)

#Qt Designer 代碼結(jié)束

? ? def retranslateUi(self, MainWindow): #更新GUI窗口?

? ? ? ? print("Dispay Re-translated")?

? ? ? ? MainWindow.setWindowTitle(_translate("MainWindow", "MainWindow", None))?

? ? ? ? self.label.setText(_translate("MainWindow" , "警報(bào)當(dāng)前已關(guān)閉", None))?

? ? ? ? self.pushButton.setText(_translate("MainWindow", "Set Alarm", None))

? ? def Time(self): #比較當(dāng)前時(shí)間和設(shè)置時(shí)間?

? ? ? ? 的函數(shù) self.Time_LCD.display(strftime("%H"+":"+"%M"+":"+"%S"))?

? ? ? ? self.current_h = int (strftime("%H"))?

? ? ? ? self.current_m = int (strftime("%M"))

? ? ? ? if (self.current_h == self.alarm_h) and (self.current_m == self.alarm_m) and ((int(strftime("%S"))%15) == 0): #如果兩個(gè)時(shí)間都匹配?

? ? ? ? ? ? print ("ALARM ON!!!!!")?

? ? ? ? ? ? message1 = " 時(shí)間是 " + str(self.alarm_h) + " : " + str(self.alarm_m) + " on " + strftime("%A")?

? ? ? ? ? ? message = “先生，早上好……這是您的起床鬧鐘。” + message1?

? ? ? ? ? ? self.label.setText(_translate("MainWindow",message1, None)) #在GUI屏幕上顯示??

? ? ? ? ? ? 消息 espeak.synth (message) #通過(guò)音頻插孔朗讀消息 time.sleep??

? ? ? ? ? ? (1)

? ? def button_pressed(self): #當(dāng)設(shè)置鬧鐘按鈕被按下時(shí)?

? ? ? ? print("Button Pressed")?

? ? ? ? alarm_time = str(self.Set_Time.time())?

? ? ? ? self.alarm_h = int(alarm_time[19:21]) #小時(shí)值為存儲(chǔ)在索引值 19 和 20?

? ? ? ? self.alarm_m = int (alarm_time[23:25]) #分鐘值存儲(chǔ)在索引值 23 和 24

? ? ? ? message = "警報(bào)設(shè)置在 " + str(self.alarm_h) + " hours " + str(self.alarm_m) + " minutes"?

? ? ? ? self.label.setText(_translate("MainWindow", message, None)) #顯示GUI 屏幕上??

? ? ? ? 的消息 espeak.synth (message) #通過(guò)音頻插孔說(shuō)出消息?

if __name__ == "__main__": #main function??

? ? app = QtGui.QApplication(sys.argv)?

? ? MainWindow = QtGui.QMainWindow()?

? ? ui = Ui_MainWindow()?

? ? ui.setupUi(MainWindow)?

? ? MainWindow.show()?

? ? sys.exit(app.執(zhí)行_（））