基于Arduino Pro Mimi_语音播放彩灯系统

彭彭123

一  项目简介       睡前给小朋友讲故事，哄自己的宝贝睡觉，已经成为很多家长的沉重负担，特别是很多女性，既要在外面拼搏，又要负责繁重的家务，好不容易想躺一下，不通情达理的心肝宝贝吵着听故事，真累！       这款智能设备可以为您分忧解难：通过ardiuno min单片机，语音模块，RGBLED模块，机智云平台，用手机作为控制界面，随心所欲地控制一个深受小朋友喜爱的，能播放故事，音乐，还能发出五彩缤纷，变幻莫测的灯光，秒杀小主人的无理要求，让你瞬间从纠缠中解脱出来。 二   硬件准备 序号 名称 规格/型号 数量 1 主机 arduino  Pro Mimi 一台 2 从机 Arduino  Pro Mimi 一台 3 ESP826WiFi模块 ESP-12F 一个 4 语音模块 N9200B 一个 5 RGBLED彩灯模块 WS2812B  16通道 一个 6 微型音箱 8Ω/3W 一个 7 直流过滤器 5V/5A 一个 8 WiFi模式配置按钮 机械复位 一个 9 滤波电容 60V  1uF 一个 10 儿童硅胶玩具 萌宠小动物 一个 11 TF卡 1G 一个 改装前的硅胶玩具 改装后的语音播放彩灯系统 分解后的模块 完全肢解后的零部件 三  软件开发环境以及工具 （1）单片机   1）代码编辑：Notepad++   2）编译工具：Arduino IDE   3）烧写工具：OpenJumper （2）固件烧写工具 ESP_DOWNLOAD_TOOL_V2.4 （3）手机测试用Demo App    请到机智云物联网云平台下载，与本系统配置绑定后立刻可以控制体验。 四  控制思路 （1）主机   1）主机MCU1  专注与云端和从机的通信，把采集，处理后的数据发送到相应的设备。   2）数据点  开关类：启动/停止播放或灯光，数据类型：布尔值。选项类：确定被控制对象的多项模式，数据类型：枚举。模拟类：对连续变化变量控制，数据类型：数值。详细数据内容请参阅下表： 语音彩灯控制系统数据点 显示名称 标识名 读写类型 数据类型 数值 枚举 备注 分辨率 增量 数据范围最小值 数据范围最大值 选项 开关 Switch 可写 布尔值 设备总开关 播放 Play_Pause 可写 布尔值 语音开关 播放模式 Play_Mode 可写 枚举 全部循环,单循环,随机播放 语音播放模式 播放内容 Proj_Select 可写 枚举 故事会,音乐会 播放选项 单色控制 EVENT_LED_COLOR 可写 枚举 关闭,黄色,紫色,粉色 彩灯单色控制 彩灯花样 Scene 可写 枚举 关闭,涂色效果,戏剧追逐效果,彩虹效果 彩灯花样选择 音量 Volume 可写 数值 1 0 0 30 音量控制 选曲模式 Control_Mode 可写 数值 1 0 0 40 播放顺序选择 环境温度 Temperature 只读 数值 1 -13 -13 187 备用 环境湿度 Humidity 只读 数值 1 0 0 100 备用 （2）从机   1）语音专用模块MCU2   专注于解析从主机发来的数据包，依据自身规定的命令集，发挥语音模块丰富的功能，使用方法请参阅附件“N9200 MP3模块说明书（不带配置）v1.3”。   2）彩灯控制器MCU3   通过开源的Adafruit_NeoPixel函数库，控制WS2812B彩灯模块发出五颜六色的绚丽光彩。 五  代码说明 （1）使用机智云的代码自动生成工具，方法请参阅bigfanofloT老师的“史上最详细的Arduino uno R3接入机智云教程”一文。 （2）主机代码   1）WiFi配置用代码的修改 void wifiStatusHandle() { //WIFI配置为SOFTAP模式   if(myGizwits.wifiHasBeenSet(WIFI_SOFTAP))   {         sd_data = 'R';//设置标志字符为“R”         Data_Send();//向从机发送点亮RGBLED红色灯指令   } //WIFI配置为AIRLINK模式   if(myGizwits.wifiHasBeenSet(WIFI_AIRLINK))   {         sd_data = 'G';//设置标志字符为“G”         Data_Send();//向从机发送点亮RGBLED绿色灯指令   } //WIFI配置成功   if(myGizwits.wifiHasBeenSet(WIFI_CON_ROUTER))   {         sd_data = 'F';//设置标志字符为“F”         Data_Send();//向从机发送关闭RGBLED灯指令   } [color=rgb(0, 0, 0) !important]复制代码 作为配置状态的显示手段，WS2812B  16通道RGBLED灯分别在SOFTAP模式时，点亮红色，AIRLINK模式时，点亮绿色，成功时关闭所有通道的灯。 2）语音模块控制代码     语音模块的指令集比较多，这里只简单说明几个数据包如何发送，其他都大同小异，主机完整代码里面有详细的注释，请参阅为盼。下面我们根据厂家提供的N9200B语音模块的部分指令集，说明一下如何添加这部分的逻辑代码： N9200B指令（16进制数据） 指令名称 指令代码 反码 数据长度 数据1 数据2 校验和 播放 04 FB 01 01 - 01 暂停 04 FB 01 02 - 02 上一曲 04 FB 01 04 - 04 音量控制 06 F9 02 01 VOL 04 ①首先需要定义一个多维数组“unsigned char data[7] = {0,0,0,0,0,0,0};”，用于储存语音数据包。然后根据不同的指令，把16进制的数据添加到下面各个函数的数组中，其中播放，暂停，上一目录的数据都是常量，只有音量的第二组数据为变量v，由于校验和w，表示除了校验和本身之外，所有字节之和，所以校验和也成了变量w。 ②然后创建播放Control_Play()，暂停Control_Pause()，上一目录Control_Back_dir()以及音量控制Control_Volume()4个函数，这样在各个逻辑代码区域就可以调用了。 void Control_Play(){     unsigned char data[7] = {0x04,0xfb,0x01,0x01,0x01};//将播放数据包存进数组储存器     mySerial1.write(data,7);//将以上数据包发送到语音模块     } void Control_Pause(){     unsigned char data[7] = {0x04,0xfb,0x01,0x02,0x02}; //将暂停数据包存进数组储存器     mySerial1.write(data,7);//将以上数据包发送到语音模块     } void Control_Back_dir(){     unsigned char data[7] = {0x04,0xfb,0x01,0x12,0x12};//将上一目录数据包存进数组储存器     mySerial1.write(data,7);//将以上数据包发送到语音模块     } void Control_Volume(){     unsigned char data[7] = {0x06,0xf9,0x02,0x01,v,w};//将音量数据包存进数组储存器     mySerial1.write(data,7);//将以上数据包发送到语音模块     } [color=rgb(0, 0, 0) !important]复制代码 ③函数的调用    因为音乐控制需要用到变量，下面我们详细说明一下如何调用音量控制函数对音量进行控制。其他函数的调用大同小异，请举一反三，与此类推。    (myGizwits.hasBeenSet(EVENT_Volume))，myGizwits.read(EVENT_Volume,&varR_Volume);都是机智云自动生成的代码，用于读取云端的数据，我们只管使用就行。    上面介绍过，语音模块厂家的音量通信指令格式为（06 F9 02 01 v  w），其中，v为音量数据，厂家规定音量等级范围为（0-30），w为校验和，表示除了校验和本身之外，所有字节之和，这里我们有一个更简易的计算方法：w=v+2。下面的第9行代码就是用这个公式计算校验和的。第2-6行代码表示从云端读取音量变量 varR_Volume的数值，并存入v，当音量在规定范围内(0 <= v < 31)时，调用 Control_Volume();，注意函数内的数组unsigned char data[7] = {0x06,0xf9,0x02,0x01,v,w};，的变量将被替代成unsigned char data[7] = {0x06,0xf9,0x02,0x01,v,(v+2)};，例如：当将手机的音量滑动条移到20等级的音量位置时，v将存入0x14的16进制数据（十进制20的HEX值），数组将替代成unsigned char data[7] = {0x06,0xf9,0x02,0x01,0x14,0x16};。    另外其他的二种状态：音量小于0时(v < 0)，音量大于最大值时(v > 30)的时候，系统强制限定其回归规定范围内，数组变量替代方法以及调用的函数都大同小异，这里不再累述。 //音量控制   if(myGizwits.hasBeenSet(EVENT_Volume))   {         myGizwits.read(EVENT_Volume,&varR_Volume);//Address for storing data         //收到来自云端的音量控制指令         v = varR_Volume;//将云端下发的音量数值存到V         if(0 <= v < 31)//音量在规定范围内         {   w = v + 2;//计算校验和，并将结果存入w   Control_Volume();//调用带有当前音量数值的音量控制函数   }   else if(v < 0)//音量小于0时   {   v = 0;//强制静音   w = v + 2;//计算校验和，并将结果存入w   Control_Volume();//调用带有当前音量数值的音量控制函数   }   else if(v > 30)//音量大于规定值时   {   v = 30;//强制限定到音量最大值   w = v + 2;//计算校验和，并将结果存入w   Control_Volume();//调用带有当前音量数值的音量控制函数   } } [color=rgb(0, 0, 0) !important]复制代码 3）RGBLED彩灯控制     由于彩灯运行时，CPU一直以循环的方式依次对彩灯做花样模式变换控制，非常“忙绿”，如果这时云端有数据进入，会有点应接不暇，所以我们追加了一个从机，专门负责彩灯“事务”，主机和从机都参与了对彩灯的控制，但是主机只专注于将云端的彩灯控制指令收集，分类后通过串口用字符代号转发给从机，从机利用库函数进行控制。下面我们分析主机的这部分代码。 //设定彩灯花样标志   if(myGizwits.hasBeenSet(EVENT_Scene))   {     myGizwits.read(EVENT_Scene,&varR_Scene);//Address for storing data         switch(varR_Scene){     //自定义     case Scene_VALUE0:     sd_data = 'F';         Data_Send();     break;     //涂色效果     case Scene_VALUE1:         sd_data = 'W';         Data_Send();     break;     //戏剧追逐效果     case Scene_VALUE2:         sd_data = 'C';         Data_Send();     break;     //彩虹效果     case Scene_VALUE3:         sd_data = 'B';         Data_Send();     break;     //default;     //break;     }    }   //binary datapoint handle   myGizwits.process(); } //发送彩灯控制数据 void Data_Send(){     mySerial2.println(sd_data); } [color=rgb(0, 0, 0) !important]复制代码 ①彩灯花样模式控制     上面代码的第1-31行，用于彩灯花样控制，varR_Scene用于读取云端彩灯场景变量值，然后通过读取的结果，调用函数。其中Scene_VALUE0-3是机智云根据数据点生成的结构体枚举数据，一共有4个，根据这4个条件，调用Data_Send();函数，分别发送F,W,C,B 4个字符代号，用于发送给从机执行“关闭，涂色效果，戏剧追逐效果和彩虹效果”等命令。 ②WiFi配置状态显示彩灯控制      详细请参阅本文“1）WiFi配置用代码的修改”。 （4）从机代码       1）语音控制模块      模块是市售成品，没有开源资料，只有使用说明书，按照说明书提供的指令集就可以用代码控制了。       2）彩灯控制器       该代码充分利用当下流行的Adafruit_NeoPixel函数库，作为控制主线，读取主机串口的指令字符集，判断相关条件，添加相应代码，完成对WS2812B  16通道RGBLED彩灯模块的控制。详细代码： ①彩灯花样控制代码      花样五花百门，时间关系，我们只介绍“戏剧追逐效果”这部分的代码。 ②彩灯花样函数     “theaterChase()”是一个不断循环的三色追逐效果函数，只要不断电，就一直循环下去，除非串口收到字符“F”，循环才会中断。 void theaterChase(){   Serial.println(ch);         ch = ' ';  //清空字符储存器     while(1){         theaterChase(strip.Color(127, 0, 0), 12); // 红色-指定第12号灯开始红色追逐     theaterChase(strip.Color(0,   127,   0), 12); // 绿色-指定第12号灯开始绿色追逐     theaterChase(strip.Color(  0,   0, 127), 12); // 蓝色-指定第12号灯开始蓝色追逐         ch = Serial.read();  //读取串口数据   if(ch == 'F'){         RGB_LED_Off(); //当串口收到字符“F”，脱出死循环，关闭所有通道的LED灯         break;         }   }         return; } [color=rgb(0, 0, 0) !important]复制代码 ③花样函数的调用   字符：“C”是主机通过串口发过来的，在手机界面上的意思是启动“戏剧追逐效果”场景，从机收到这个字符后，会立刻调用“theaterChase();”函数，这样RGBLED彩灯就会发出绚丽夺目的光亮了。 void loop() {    if(Serial.available() > 0){     ch = Serial.read(); }   switch(ch){ case 'C':theaterChase();break;//戏剧追逐效果    default :    break; } } [color=rgb(0, 0, 0) !important]复制代码       上面通过举例，说明了该系统的部分代码，更详细和完整的内容，请参阅附件的“ardiuno完整代码”。为方便大家分享，附件还添加了电路图，代码，模块，固件烧写包等详细资料，请查阅为盼。鉴于篇幅所限，未能提供更多的说明，这方面的教程，请参阅Genius，admin以及bigfanofloT等老师的文章，里面都有非常详细，非常实用的内容。      感谢大家的关注，如有不妥之处，恳请批评指正。