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NCNU-OpenSource/112-1-LSA-ALARAGE

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112-1 LSA期末專題 ALARAGE逼人起床氣

動機發想 (Concept Development)

最近天氣越來越冷，每天都好難起床，但已經翹太多課的小源，必須得起床去上課，為了幫助他，我們用樹莓派做了一個互動式鬧鐘，讓他一定能起床上課!!!

說明

使用者先設定起床時間及幾秒內要起床，時間到後喇叭會先撥出音樂，過了起床時間的一半則開始轉動馬達攻擊，超過起床時間後則傳送秘密，若要暫停鬧鐘，心跳須達到95次/分鐘
例如：設定9:00的鬧鐘，10分鐘內要起床，那麼9:00就會先開始撥放音樂，9:05馬達開始轉動，9:10發送郵件

軟體架構 (Existing Library/Software)

Python3

硬體

設備名稱 圖片 來源
Raspberry Pi 4 image $0
RF-15 強扭力直流馬達 image $120 自行購買 台中今華電子
8顆1.5V電池+電池盒子 image $10幾塊? 自行購買 台中今華電子
L298N 步進馬達驅動模組 image $80 自行購買 台中今華電子
MCP3008類比訊號轉換器 image $250 自行購買 台中今華電子
心律傳感器 image $120 自行購買(買的沒有焊接好，後來在moli找到焊接好的) 台中今華電子
喇叭(有3.5mm輸出的) image $0(柏瑋學長提供
杜邦線(數條)&麵包板 $0 moli提供

前置下載 (Installation)

使用到的軟體與套件

  • python3
  • smtplib
  • pygame
  • time
  • RPi.GPIO
  • threading
  • spidev
  • datetime
  • subprocess
  • sys

執行過程 (Implementation Process)

組裝硬體設備

  • MCP3008參考此圖接線

image
image

  • L298N參考此圖接線

image

  • 我們整個設備的接線狀態

image

  • 各部分細節

image image image image

  • 按照以上圖接線就能成功

code

鬧鐘

  • 設定時間
def clock():
     # 讓使用者輸入日期和時間
    user_input_year = 2024 #int(input("請輸入年份: "))
    user_input_month = 1 #int(input("請輸入月份: "))
    user_input_day = 11 #int(input("請輸入日期: "))
    user_input_hour = int(input("請輸入小時（24小時制）: "))
    user_input_minute = int(input("請輸入分鐘: "))
    user_input = int(input("請輸入秒數: "))

    global user_alarm_time
    # 使用者鬧鐘時間
    user_alarm_time = datetime(user_input_year, user_input_month, user_input_day, user_input_hour, user_input_minute,user_input)

    # 計算等待時間
    time_until_alarm = user_alarm_time - datetime.now()

    print(f"鬧鐘已設定在 {user_alarm_time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')} 觸發")
    target_time = user_alarm_time + timedelta(minutes=2)


    # 等待使用者設定的時間
    time.sleep(time_until_alarm.total_seconds())
  • 撥放音樂
def play_mp3(file_path, volume=1.0, duration=alltime):
    pygame.init()
    pygame.mixer.init()

    try:
        pygame.mixer.music.load(file_path)
        pygame.mixer.music.set_volume(volume)

        start_time = time.time()
        while time.time() - start_time < duration and not stop_event.is_set():
            pygame.mixer.music.play()

            # 等待直到音樂播放完畢
            while pygame.mixer.music.get_busy() and not stop_event.is_set():
                time.sleep(1)
    except Exception as e:
        print("")
        pygame.mixer.quit()
        pygame.quit()
    finally:
        return

馬達轉動

def run_motor():
    in1 = 13
    in2 = 19
    en = 26
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)
    GPIO.setup(in1, GPIO.OUT)
    GPIO.setup(in2, GPIO.OUT)
    GPIO.setup(en, GPIO.OUT)
    GPIO.output(in1, GPIO.LOW)
    GPIO.output(in2, GPIO.LOW)
    p = GPIO.PWM(en, 100)
    p.start(25)
    time.sleep(halftime)
    
    # 運動時間
    motor_run_time = halftime  # 假設運動時間為10秒
    
    start_time = time.time()
    
    while (time.time() - start_time) < motor_run_time and not stop_event.is_set():
        GPIO.output(in1, GPIO.HIGH)
        GPIO.output(in2, GPIO.LOW)
        p.ChangeDutyCycle(100)
        time.sleep(1)
    
    # 停止馬達
    GPIO.output(in1, GPIO.LOW)
    GPIO.output(in2, GPIO.LOW)
    
    # 停止PWM
    p.stop()
    
    # 釋放GPIO資源
    GPIO.cleanup()

偵測心跳

  • 時間到即發送郵件
def heart():
    p = Pulsesensor()
    p.startAsyncBPM()

    bpm_data = []

    target_time = user_alarm_time + timedelta(minutes=1)
    current_time = datetime.now()
    global a
    try:
        while True:
            while not stop_event.is_set():
                bpm = p.BPM
                if 0 < bpm < 150:
                    print("BPM: %d" % bpm)
                    bpm_data.append(bpm)
                else:
                    bpm_data.append(0)
                time.sleep(1)

                # 取最右邊的五個元素
                last_five_elements = bpm_data[-5:]
                average_value = sum(last_five_elements) / len(last_five_elements)

                if len(bpm_data) > alltime:
                    print("發送帥照喔！")
                    play_mp3('photo.mp3',1.0,1)
                    subprocess.run(["python3", "EMAAAAA.py"])
                    a = 0
                    return

                if average_value > 50:
                    print("謝謝，祝你有愉快的一天")
                    play_mp3('happyday.mp3',1.0,1)
                    a = average_value
                    return
    except KeyboardInterrupt:
        print("Program terminated by user.")
    finally:
        p.stopAsyncBPM()

發送電子郵件

import smtplib
from email.mime.text import MIMEText
from email.mime.multipart import MIMEMultipart
from email.mime.application import MIMEApplication

smtp = smtplib.SMTP('smtp.gmail.com', 587)
smtp.ehlo()
smtp.starttls()
smtp.login('mailfrom', 'password')
#mailfrom請替換為寄信人信箱
from_addr = 'mailfrom'
#mailto請替換為收件人信箱
to_addr = ["mailto","mailto2"]
#主旨
subject = '外流請查收(Demo無毒請安心食用)'
#內文
body = '請查收'

# 創建 MIMEMultipart 物件
msg = MIMEMultipart()
msg['From'] = from_addr
msg['To'] = ', '.join(to_addr)
msg['Subject'] = subject

# 在郵件內容中添加文字部分
msg.attach(MIMEText(body, 'plain'))

# 在郵件內容中添加附件（圖片）
image_path = r'/home/pi/bigBT.png'#放檔案的路徑
with open(image_path, 'rb') as image_file:
    image_attachment = MIMEApplication(image_file.read(), Name='bt.png')
    image_attachment['Content-Disposition'] = f'attachment; filename="{image_path}"'
    msg.attach(image_attachment)

# 發送郵件
smtp.send_message(msg)

print("郵件傳送成功!")
smtp.quit()

開始玩囉！ (Usage)

  • 購買以上設備，並組裝完成
  • Clone the project on GitHub：https://github.com/Liulun10/112-1-LSA-ALARAGE.git
  • 偵測心跳需要搭配MCP3008把類比訊號轉為數位訊號，參考搜尋到的資料
    使用到這位的MCP3008.py及pulsesensor.py檔案，請搭配使用(因為是他人撰寫的程式就不在我們的github上傳)
  • 可以到Email.py更改收送電子郵件的人及內容
  • 從ALARAGE.py開始執行

心得反饋&遇到的困難

  • 樹梅派很皮，明明一樣的設定，但有時候就是跑不出東西，所以遇到問題，給它一點時間，多做幾次(放一包綠色乖乖在旁邊
  • 緊急發現樹莓派無法輸入類比訊號，趕快到台中採買
  • 剛開始要安裝套件時一直跑出錯誤訊息error: externally-managed-environment無法解決，後來看到這個救命網頁
    輸入裡面的sudo rm /usr/lib/python3.11/EXTERNALLY-MANAGED 才解決問題
  • 裝馬達過程中發現，需要啟用SPI，(搜尋樹莓派啟用SPI)
  • 鬧鐘響需要mp3等檔案，使用scp FileName user@ip:/home/path/，把檔案從本機複製到樹莓派
  • 偵測心跳需要搭配MCP3008把類比訊號轉為數位訊號，參考搜尋到的資料 使用到這位的MCP3008.py及pulsesensor.py檔案，請搭配使用

工作分配 (Job Assignment)

劉宜倫：github整理，製作PPT，出錢採買零件，討論，報告
陳梓銜：題目發想，程式撰寫，排錯，硬體組裝，採買零件，討論，報告
蔡宇哲：提供意見，硬體組裝，出錢採買零件，討論，報告
藍奕勛：程式撰寫，硬體組裝，採買零件，討論，報告
李浩源：查資料，出席報告

善用所學 (Knowledge from Lecture)

ssh，基礎指令，python程式

參考資料 (References)

https://stackoverflow.com/questions/75608323/how-do-i-solve-error-externally-managed-environment-every-time-i-use-pip-3
https://tutorials-raspberrypi.com/wp-content/uploads/Raspberry-Pi-MCP3008-ADC-Anschluss-Steckplatine.png
https://104.es/index.php/2021/08/27/raspi-adc-mcp3008/
https://randomnerdtutorials.com/raspberry-pi-analog-inputs-python-mcp3008/
https://github.com/WorldFamousElectronics/Raspberry_Pi/blob/master/PulseSensor_Processing_Pi/PulseSensor_Processing_Pi.md
https://s761111.gitbook.io/raspi-sensor/yi-de-xin-tiao-mo-ling-jian
https://s761111.gitbook.io/raspi-sensor/pai-bi-wei-li
https://github.com/jumejume1/pi-l298n-dc-motor
https://www.gushiciku.cn/pl/pDLC/zh-tw
https://www.youtube.com/watch?v=BpE6zDN21qs&t=164s
https://pulsesensor.com/pages/pulsesensor-raspberrypi
https://note.drx.tw/2008/03/ubuntuscp-part1.html

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