Arduino Uno R4发售:配置飙升,芯片大换

Arduino 在 2010 年推出了 Uno R3之后,一直没有对这个型号做更新。而这个型号也历久弥坚,流行了很久。

十三年过去了,他们突然发了一个升级型号 —— Arduino Uno R4。和老款相比,新款在算力、内存、网络连接方面都做了大幅改善。

Arduino UNO R4 具有与R3相似的设计。不过UNO R4没再用ATmega328P的芯片。而是改成了ARM Cortex-M4,48兆赫工作频率,有32 KB的RAM和256 KB的闪存。可以用5V的电源供电。

该型号共有两个版本,分别是Minima版和Wi-Fi版。两个版本芯片都是ARM Cortex-M4,不同点主要在于:

  • 无线连接:Arduino UNO R4 WiFi 集成了一个 ESP32-S3 模块,可以支持 Wi-Fi 和蓝牙连接。Arduino UNO R4 Minima 没有无线连接功能,但是可以通过 Qwiic 连接器接入其他的无线模块。
  • LED 矩阵:Arduino UNO R4 WiFi 有一个内置的 12×8 LED 矩阵,可以用来显示图形或文字。Arduino UNO R4 Minima 没有 LED 矩阵。
  • VRTC 和 OFF 引脚:Arduino UNO R4 WiFi 有一个 VRTC 引脚,可以用来给 ESP32-S3 模块提供电源,以便在低功耗模式下保持 Wi-Fi 连接。它还有一个 OFF 引脚,可以用来关闭 ESP32-S3 模块,以节省电量。Arduino UNO R4 Minima 没有这两个引脚。

WI-FI版本外观

Wi-Fi版本售价信息

Minima版本外观

Minima版本售价信息

UNO R4和UNO R3参数对比

由于其强大的设计和可靠的性能,Arduino UNO R4会是物联网爱好者不容错过的一款开发板,也很适合Arduino老玩家用来升级他们的项目。

微软开源的物联网教程

主讲物联网通用知识、传感器数据收集、执行器响应处理、硬件联网方式、位置追踪、语音识别等基础知识。

通过开发植物监控、浇水系统、车辆跟踪、声控烹饪计时器等多个项目,带你了解物联网的实际使用。

课程中的多个项目,将打通食物从农场,再到餐桌的完整处理流程,其中涉及农业、物流、制造、零售、消费者等多个产业,覆盖了物联网设备在当下主流行业的应用。

在万物互联的时代,物联网这一概念也开始普及到千家万户,古代人们所畅想的隔空控物,与物对话,在随着声控硬件的推广下,也慢慢让这一理念得以实现,成为常态。

而作为技术人员的我们,为了让自己在职场中更加不可替代,便得先人一步,看到未来,提前做好规划与打算。

我认为,物联网这一行业,结合现有的各个大语言模型,未来在智能家居等行业,定会诞生很多有趣的应用与产品。

GitHub:

https://github.com/microsoft/IoT-For-Beginners

flutter包在内地安装不了怎么办?

一般我们在flutter pub get安装包的时候,经常会遇到如下错误。

Got socket error trying to find package coverage at http://pub.dartlang.org.

或者

Got socket error trying to find package flame at https://pub.dev.

你打开浏览器访问pub.dev的时候,又可以正常访问。

这个咋解决呢?

如果你是Windows用户,你可以在Powershell的界面下运行:

setx PUB_HOSTED_URL “https://mirrors.cloud.tencent.com/dart-pub”
setx FLUTTER_STORAGE_BASE_URL “https://mirrors.cloud.tencent.com/flutter”

这两条命令。

如果你是Mac用户,你可以在命令行下运行:

$ export PUB_HOSTED_URL=https://mirrors.cloud.tencent.com/dart-pub
$ export FLUTTER_STORAGE_BASE_URL=https://mirrors.cloud.tencent.com/flutter

之前有教程说改成这样:

setx PUB_HOSTED_URL “https://pub.flutter-io.cn”
setx FLUTTER_STORAGE_BASE_URL “https://storage.flutter-io.cn”

但实际操作是无效的,现在还不知道怎么回事。

用Pi-Timolo和树莓派做一个夜视摄像头

安德鲁·格雷戈里 (Andrew Gregory) 发现,后花园的狗经常深夜叫唤。

于是他用树莓派做了一个夜间摄像头,来拍下那个不断引发狗叫的神秘访客。

要放在室外,少不了一个防雨且有一定强度的容器,这里他用到了几块厚木板。

市场上有一系列适用于 Raspberry Pi 的摄像头,比如:Pi Camera Module 3、Raspberry Pi Global Shutter Camera、Raspberry Pi High Quality Camera 和各种热敏模块。

但当访客在夜间到来,最好用的是 Pimoroni 等厂商提供的夜视摄像头。

关于树莓派的选择,作者用到了Raspberry Pi Zero W,比较轻便,兼容性也很好。

这个摄像头设在后花园,距离足够近,可以通过家庭 Wi-Fi 网络即可获取视频流。

但作者不想拉电源线,所以需要电池供电。

事后看来,最好是选择 USB 电池组——这种电池组可以即插即用到任何设备,并具有一定程度的保护作用。

作者选择了 1200mAh,3.7 V LiPo 电池,它裸露且易碎,无法直接连接到 Raspberry Pi Zero W。所以需要给 Raspberry Pi Zero 添加一个 LiPo SHIM(这需要一些焊接)。

本文提到的树莓派电池连接板,相关地址:

把供电模块、摄像头、树莓派都接好后的状态,差不多是这样。

装好系统,通电联网,登录系统执行如下命令进行测试:

raspistill -v -o test.jpg

如果一切顺利,你会看到一个图像在屏幕上闪了一两秒钟,然后颜色会变暗。那是因为夜视摄像头模块使用红外线(大多数摄像头模块会过滤掉这层光谱)。

作者在这里使用的软件包为 Pi-Timolo(Raspberry Pi Time、Motion 和 Low light),由 Claude Pageau 开发。 

可以执行如下命令安装(最好是update系统以后):

curl -L https://raw.github.com/pageauc/pi-timolo/master/source/pi-timolo-install.sh | bash

然后到一个设置界面,自行操作即可。

不过与 Raspberry Pi Camera Module 3 的 12MP 相比,夜视摄像头上的 5MP 传感器还是有些很小,因此作者很想找到一些红外 LED 并制作自己的摄像头模块。

来自:HackSpace 第 66 期

谷歌Sheets和ESP8266构建的考勤系统

用户刷卡后,系统会与包含用户列表的谷歌表单进行核对。

如果用户获得授权,LCD上会显示用户的姓名、接入类型和自定义留言,并发出“嘟”的一声。系统还将考勤数据记录在谷歌Sheet中,供以后查看和分析。

开始之前,你得有一个Google账户,且所在网络可以顺利登录Google。

https://mp.weixin.qq.com/cgi-bin/readtemplate?t=tmpl/video_tmpl&vid=wxv_2903425061842321412

主要材料:

RFID RC522

https://www.aliexpress.us/item/2251832760608169.html

esp8266

https://www.aliexpress.us/item/2251832470086446.html

lcd1602

https://www.aliexpress.us/item/2251832499297742.html

breadboard

https://www.aliexpress.us/item/2251832028089611.html

相关源码:

https://github.com/unreeeal/ESP/tree/master/ESP-RFID-GOOGLE

注:这里ESP32和ESP8266的使用场景是差不多的,两者都可以实现类似功能。

谁进我屋了之“无线门户报警器”

前面我们讲到了简易门户报警器的实现。

相关链接:

这次来做一个升级,实现网络报警。

项目需求:

当有人打开门或没关上门时,Micro:bit马上通过无线网络向你报警。

实现原理:

Micro:bit上面有个磁力计,这里可以设定每2秒测量一次磁场强度。当磁场低于某个特定水平(阈值)时,它会发送一个无线信号“door open”。如果磁性读数超过阈值,则会发送“door closed”。

当警报器Micro:bit收到“door closed”信息时,其 LED显示屏上会显示一个勾号。 当收到“door open”无线电讯息时,它会显示一个大叉并发出警报声。

所需材料:

Micro:bit 2个
电池包 2个
磁铁 1个
万能胶或类似工具,用以将磁铁固定在门上,并将Micro:bit固定在门框上。
可选的蜂鸣器或扬声器
鳄鱼夹引线

门户端代码:

from microbit import *
import radio
radio.config(group=17)
compass.calibrate()
radio.on()

while True:
    if button_a.was_pressed():
        display.scroll(compass.get_field_strength())
    if compass.get_field_strength() < 100000:
        display.show(Image.DIAMOND_SMALL)
        radio.send('door open')
    else:
        display.clear()
        radio.send('door closed')
    sleep(2000)

报警端代码:

from microbit import *
import music
import radio
radio.config(group=17)
radio.on()

while True:
    message = radio.receive()
    if message:
        if message == 'door open':
            display.show(Image.NO)
            music.play(["C4:4"])
        if message == 'door closed':
            display.show(Image.YES)

离线编辑器:

在线编辑器:

https://makecode.microbit.org/#editor

https://python.microbit.org/v/3?l=zh-CN

进阶:

1、按下Micro:bit上的按键A,以帮助校准磁力的最佳阈值。在MakeCode中将其设置为100 microteslas,与在Python中的10000 nanoteslas相同。
2、使用多个Micro:bit来发送不同的无线电消息(例如“back door open”)以追踪多门的状态。
3、使用变量来计算门保持打开状态的时间。

谁进我屋了之“简易门户警报器”

这是写给物联网新手的教程,熟手如果好奇也可以看一下。

有人来过你的房间吗?使用Micro:bit,电池组和磁铁,你可以让门发出警报,以提醒有人闯入。

关于Micro:bit:

Micro:bit是一个卡片大小的计算机,它有一个LED显示屏、按键、传感器和一些输入/输出引脚,可以在Scratch和Python程序的控制下,与你的世界交互。

原理:

Micro:bit上面内建了一个compass sensor,称为磁力计。 你可以使用它来测量地球的磁场,以作为指南针-或感应到附近的磁场强度!

代码:

当磁力强度感应低于200,就显示愤怒的表情。

当按钮A按下时,显示当前磁力强度。

如果用Python的话,这样写:

# Python uses nanoteslas to measure magnetism.
# Experiment with different numbers depending on the
# strength of your magnet, which you can read by 
# pressing button A.

from microbit import *

while True:
    if button_a.was_pressed():
        display.scroll(compass.get_field_strength())
    if compass.get_field_strength() < 200000:
        display.show(Image.ANGRY)

做法:

将磁铁固定在门上,然后将写入开门警报器程序的Micro:bit靠近它,固定在墙上。

接好电源。这样一个简单的报警装置就做好啦。

进阶:

1、添加声音警报。

2、使用一个变量来计算门被打开的次数,这里需要添加一个程序来感应门是否被打开或关闭。

3、创建一个定时器计算门被打开多长时间

好了,拿去玩吧。

本文主要内容来自:

microbit.org

相关视频:

谁进我屋了之“简易门户警报器” (qq.com)

树莓派+电子墨水屏+Spotify = 实时播歌

Spotify是一个流行的流媒体服务,允许用户收听音乐、播客和有声读物。作为一个开发者,你可以使用Spotify Web API来访问Spotify的音乐目录和用户数据,并将Spotify的功能整合到你自己的应用程序中。

如何用树莓派和5.7英寸的电子墨水屏创建一个电子相框,来实时显示你在Spotify上听的歌曲封面?说实话,这个让我想起了以前实时显示歌曲封面的CD机。

操作步骤:

首先你要有一个Spotify的开发者账号,注册地址:

https://developer.spotify.com/

在仪表盘中编辑应用程序的设置。比如:

http://localhost/redirect

设置完成后,登录树莓派。

运行“raspi-config”命令,找到“Interface Options”,把SPI和I2C设置为可用。 

下载以下文件,并在树莓派上执行。最后根据提示,填写你的Spotify账号和API信息即可。

wget https://raw.githubusercontent.com/ryanwa18/spotipi-eink/main/setup.sh
chmod +x setup.sh
bash setup.sh

相关配件:

Raspberry Pi Zero 2
Inky Impression 5.7

关于外壳的3D打印文件:

https://cults3d.com/en/3d-model/gadget/spotipi-e-ink-inky-impression-5-7-case

相关视频地址:

https://mp.weixin.qq.com/s/tMx-RSDyAZZMUo04oYRRqw

自己动手做一个“B超”设备

两百多年前,意大利生活着一位斜杠青年,拉扎罗·斯帕兰札尼(Lazzaro Spallanzani)。他既是一位合格的神职人员,也是一名优秀的好奇学者,大自然的一切他都想搞个明白。

探索过程中,斯帕兰札尼发现了一个很好玩的现象:鸟类大都离不开光,哪怕是惯于在黑夜中活动的猫头鹰,也需要微弱光芒的指引;只有蝙蝠好像不需要眼睛,可以在真正的黑暗中来去自由。

斯帕兰札尼做了好多实验来证明自己的观点,发现蝙蝠是靠耳朵定位的。无论怎么折腾它的眼睛都无所谓,只有堵住耳朵才能把它变成瞎子。

耳朵是听觉器官,负责接受声波。蝙蝠可以通过高频率的超声波的折返情况,判断周围有没有障碍物。那超声波是如何发出的?这个问题很复杂,一直过了一百年才被解决。

皮埃尔·居里(Pierre Curie),帅哥的天才学者。恐怕唯一比他更优秀的只有他的老婆——居里夫人。

有一阵子,他对晶体产生了兴趣,找来金属丝、锡箔纸、石英等,变着法子进行实验。发现了一种非常神奇的现象:对晶体施加一个压力,可以让晶体内的电荷产生移动,对晶体施加一股电流,可以让晶体产生震荡。这就是压电效应。

这个发现意味着电能和机械能可以互相转化。如今随处可见的电子打火机正是利用这一原理,压电效应的发现也使得超声波利用成为可能。

索尔维会议,红框内为爱因斯坦和朗之万,图片来源于网络

1906年,皮埃尔·居里因车祸去世,居里夫人陷入巨大的悲痛之中。保罗·朗之万(Paul Langevin)作为她的学生和好友,便经常安慰开导她。一来二去,二人就成了八卦小报上的绯闻主角。

这段关系给他们造成了巨大的麻烦,第一次世界大战才转移了人们的注意力。在这场战争中,潜水艇第一次登场。它们可以潜伏在水面之下,轻易摧毁一艘军舰。也让朗之万想到了皮埃尔·居里的研究。借助压电效应,他发明了世界上第一台主动性声呐。

早期声呐设备,图片来源:《The History of US》

声呐使超声波从一种单纯的现象变成了工具。在那之后,又有人发现了超声波的其他用途,比如,检查坦克的装甲是否存在裂隙。也有人觉得,怎么说来说去都是关于战争的呢,就不能用超声波做点利民的事儿吗。

这个人,叫做约翰·怀尔德(John Wild)。

怀尔德是个不折不扣的科学怪人。他先后拿下了自然科学学士、文学硕士、医学博士等一系列学位,好像要把全世界的书读完。

第二次世界大战期间,怀尔德应征入伍成为了一名军医。纳粹德国为了让英国屈服,对伦敦进行了疯狂地轰炸。数以万计的人死亡,受伤的就更不计其数了。

期间,怀尔德遇到众多腹部受伤的患者感染后肠道梗阻,胀痛难忍,可是始终找不到好的治疗手段和设备探测患者腹部,帮助他们缓解痛苦。一直到1949年,他移居美国之后才得到一点灵感。

说来也巧,在一次聚会上他遇到一位工程师,恰好正在为空军基地调试一种声呐设备。怀尔德一听就很感兴趣,声呐可以检查潜艇,能不能查探患者的腹腔呢?

于是,二人约了个时间,怀尔德带着肠壁样本进入基地进行试验,结果显示,声呐设备果然可以反应人体组织。

当然,事情不是灵光一闪那么简单。当时用的声呐设备,不仅体积大,而且分辨率低,检查潜艇尚可,医生们需要更多、更准确的数据,检查人体就有点力所不逮。

为此,怀尔德在自己的家里,领着一群研究生开始了研究,终于在1951年制作出一台原型机。

B超原型机,图片来源:《Application of Echo-Ranging Techniques to the Determination of Structure of Biological Tissues》

这台设备和军方用的声呐有两个区别:分辨率更高,而且可以发出多束声波。每一束声波遇到人体组织后都可能折回,而折回的快慢、多寡,取决于组织的形态。

只要对折回的声波进行分析,就能得到一张二维的人体图象。因为是二维的,所以称之为B型超声图像。

总结

如今,超声机已经成为最常见的医疗设备。除了B超之外,还有多普勒超声、M型超声。利用它们,医生可以检查患者的甲状腺是否存在肿大、乳腺里有没有肿瘤、肝脏上的脂肪是不是太多了。

可以说,B超每年都挽救了数之不清的生命。而这一切,都要感谢众多前辈学者。

自制声纳设备(视频):

https://mp.weixin.qq.com/s/eXMiMDAb7KlEgPAk9i1S1Q