用树莓派制造摩托车仪表盘

吃瓜阿阳 2022-11-07 13:51:56

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MAKER:Alexander Everaert／译：趣无尽 Cherry（转载请注明出处）

这是一个关于摩托车物联（IOT）的项目。因为自己是一名机车发烧友，所以决定利用自己的专业特长，用树莓派来制作一个摩托车智能仪表板。它不仅能够更好的分析骑行中的各种数据，也能提高我的骑行技能。看起来是不是非常的酷呢！

仪表板的特征：

查看当前骑行倾斜度。
查看当前骑行加速度。
监控油温。
在暗的环境中骑行时自动切换到黑暗模式。
记录骑行数据并查看自己的数据统计。

材料清单

树莓派 × 1
12V-5V 的 USB 充电器 × 1
4 针脚带保险的 12V 继电器 × 1
带跳线的面包板（可选） × 1
一组电阻 × 1
0.2mm 电线 × 若干
Breakout Pi plus × 1（安装在树莓派顶部的原型板）
DS18B20 1 Wire 防水温度传感器 × 1
油温传感器 × 1
三轴陀螺加速度计 MPU6050 × 1
倾斜传感器 × 1
加速度传感器 × 1
光敏电阻 × 1
MCP3008 带 SPI 接口的八通道十位 ADC × 1
TFT SPI 显示器 × 1
RGB LED × 1
塑料盒子 × 1
树莓派外壳 × 1
烙铁 × 1
焊锡 × 1
2.5mm 螺丝 × 若干
垫片 × 若干
防水电线连接器 × 1
强力胶水 × 1

设计电路

电路图如图所示，请按照 PDF 文件说明铺设电路。如果没有十足的把握，可将项目中的所有组件安装到面包板上测试一下。注意使用树莓派的 3.3V 引脚而不是 5V 引脚。
在给树莓派通电之前，请仔细检查电路，确保没有短路。
PDF 文件请在项目文件库中下载。
https://make.quwj.com/project/260

设置树莓派

树莓派作为项目的操作系统，主要负责处理角度传感器、储存服务页面、运行后端以及数据库等。

下面将开始设置树莓派。

1、安装自定义 Raspbian 镜像
该镜像包含启动该项目所需的软件包：

网站前端的 Apache。
数据库 MariaDB。
操作数据库 phpMyAdmin。
自定义权限以避免出现问题。

自定义镜像，此处下载：
https://drive.google.com/file/d/1wWtb2ZWEqh_-uxrbW7SYPqas-9emT4e-/view?usp=sharing

一旦安装镜像，请使用网线将树莓派连接到电脑。然后使用 SSH 客户端连接到 IP 地址 169.254.10.1。

2、配置无线 AP
以上配置完成后，可以通过 WiFi 连接到树莓派，因此可变为无线 AP。
相关教程：
https://thepi.io/how-to-use-your-raspberry-pi-as-a-wireless-access-point/

你可按照教程操作到步骤七。我们不需要步骤八。

3、启用接口
进入 raspi-config

sudo raspi-config

跳转到接口选项，启用 1-wire、SPI 和 I2C，然后重新启动树莓派。

4、设置显示器驱动程序
初始化显示器
编辑文件名为：/etc/modules

sudo nano /etc/modules

添加以下两行

spi-bcm2835
fbtft_device

编辑 /etc/modprobe.d/fbtft.conf

sudo nano /etc/modprobe.d/fbtft.conf

添加以下行

options fbtft_device name=tm022hdh26 gpios=reset:25,dc:24,led:18 rotate=90 speed=80000000 fps=60

重新启动树莓派。如果你看到显示器背面的光灯亮起，就一切正常。每次启动树莓派时，都会初始化显示器，但是现在只显示黑屏。
如果想要在显示屏上显示树莓派的内容，我们需要将主屏幕的内容复制到小型 LCD 上。我们称为’fbcp’服务。

安装 fbcp 服务

sudo apt-get install cmake
git clone   https://github.com/tasanakorn/rpi-fbcp
cd rpi-fbcp
mkdir build
cd build/
cmake ..
make
sudo install fbcp /usr/local/bin/fbcp

现在，该服务安装好了。但是，由于我们只使用了树莓派，没有显示屏。所以要在树莓派上输出屏幕内容，请编辑/boot/config.txt

sudo nano /boot/config.txt

找到并取消注释或在此文件中添加以下行：

hdmi_force_hotplug=1
hdmi_cvt=640 480 60 0 0 0 0
display_rotate=0 
hdmi_group=2 
hdmi_mode=87

重启树莓派，并在控制台中输入 fbcp 来测试 fbcp 服务。现在，你可以在 LCD 上看到屏幕上的内容。

在启动时运行 fbcp

编辑 /etc/rc.local 并在 IP 地址和出口行之间添加以下行

fbcp &amp;

设置完后，每次开启树莓派时，显示器会打开。

设计数据库

为了记录和存储角度传感器，我设计了自己的数据库。如图所示，它包含四个表。

1、设备部分

该表包含每个传感器。其中包括传感器名称、描述和测量单位。该表与表操作是一对多关系，在这个项目中，加速度传感器可以执行不同的任务。

2、动作部分

该表可以存储不同传感器的动作。确保一个动作始终与特定传感器关联。例如：动作 ‘TEMP’ 连接是测量温度的设备。这将是 1-wire 温度传感器。

3、历史记录

该表包含所有传感器的记录。每个记录包括一个动作 ID，一个数值，一个时间戳和一个骑行 ID。

4、骑行部分

该表存储不同的骑行路程。每次当用户重新骑行时，都会在此表中进行重新输入。

你可在树莓派上获取此数据库，在我的 GitHub 中复制下载到存储库。在数据库下，你将找到两个 .sql 文件。在PhpMyAdmin 或 MySQL 工作台中运行它们。随后，该数据库应该在你的树莓派上。
https://github.com/EveraertAlexander/motoDash

后端

如果你还没有在我的 GitHub 中复制下载存储库。你可在文件夹 Backend 下，找到项目的完整的后端。

在文件夹 /helpers 下面的目录里读取传感器的类别，用于在 /repositories 下与数据库通信的文件，并且主应用程序位于名为 app.py 的根目录下。

安装 Python 包

在运行程序之前，我们需要先为 python 安装一些软件包。进入树莓派的终端并输入以下命令：

pip3 install mysql-connector-python
pip3 install flask-socketio
pip3 install flask-cors
pip3 install gevent
pip3 install gevent-websocket

提醒：如果你更改了 Mariadb/Mysql 的密码，请在 config.py 中更改密码。

测试后端

使用 python3 注释器（/usr/bin/python3）运行 app.py。确保没有错误。

在启动时运行后端

编辑 motoDash_backend.service 并修改其中的 YOURFILEPATH 到存储文件夹的路径。

将此文件复制到 /etc/systemd/system/

sudo cp motoDash_backend.service /etc/systemd/system/motoDash_backend.service.

现在，后端将在树莓派每次启动时自动启动。

前端

进入 GitHub Repo。将 Frontend 目录的内容复制到 /var/www/html。

这就是前端需要做的所有工作。该文件夹包含网络界面的所有网页、样式和脚本。它还能与后端通信。
测试一切能够正常运行后，请连接到树莓派，然后在浏览器中输入树莓派的 IP 地址。你就可以网络界面的主页。

注意：该页面是响应式，因此你可以在移动设备以及台式机上使用它。

在显示器上显示仪表盘

前端有隐藏的网页，仅用于小型显示器。我们将在自动启动树莓派时以全屏模式打开该网站。

确保在引导选项下的 raspi-config 中将树莓派设置为桌面自动登录。

sudo raspi-config

现在进入隐藏的配置文件夹并在其中创建一个新文件

cd .config
sudo mkdir -p lxsession/LXDE-pi
sudo nano lxsession/LXDE-pi/autostart

在此文件中添加以下行并保存

@xscreensaver -no-splash
@xset s off
@xset -dpms
@xset s noblank
@chromium-browser --noerrors --disable-session-crashed-bubble --disable-infobars --kiosk --incognito  http://127.0.0.1/dashboard_main.html

现在，树莓派每次启动时就可以看见该网页。