นาฬิกาปลุก Oplà

#cloudgames2022

โปรเจคนี้จะเปลี่ยน Arduino Oplà IoT kit ของคุณให้กลายเป็นนาฬิกา ผ่าน Arduino Cloud คุณสามารถเปิด/ปิดการปลุก และเลือกเวลาให้ปลุกได้

Oplà Alarm clock in action!

การผสานกับสมาร์ทดิสเพลย์แบบโมเดิร์น

นาฬิกาปลุก Oplà ใช้ Arduino Oplà IoT Kit ที่มีความละเอียดสูง มาสร้างเป็นเพื่อนข้างเตียงที่ซิงค์เวลาผ่านอินเทอร์เน็ตและมีฟีเจอร์เพียบ

การซิงค์เวลาผ่าน NTP: แทนที่จะใช้คริสตัลฮาร์ดแวร์ที่อาจคลาดเวลา Oplà จะเชื่อมต่อกับ เซิร์ฟเวอร์ Network Time Protocol (NTP) ผ่าน WiFi นี่ทำให้มั่นใจว่านาฬิกาจะแม่นยำภายในมิลลิวินาที และปรับเวลาออมแสงอัตโนมัติ
UI แบบ Capacitive Touch: ควบคุมการตั้งปลุกและค่าต่างๆ ผ่านเซ็นเซอร์สัมผัสวงกลมแบบ capacitive ของ Oplà ตัวทริกเกอร์เหล่านี้ถูกแมปในซอฟต์แวร์เพื่อเปลี่ยนสีวงแหวน RGB และแสดงสถานะการปลุกบน หน้าจอ OLED ขนาด 1.3 นิ้ว ที่คมชัด

การปรับแต่ง

ผสานกับ Weather API: ตอนตื่นนอน นาฬิกาสามารถแสดงข้อมูลสภาพอากาศปัจจุบันที่ดึงมาจาก API ได้ ให้ประสบการณ์ "สมาร์ทข้างเตียง" ที่ลื่นไหลโดยไม่ต้องพึ่งสมาร์ทโฟน

ตั้งค่าใน Cloud

โปรเจคนี้ใช้ Arduino Cloud ในการตั้งเวลาปลุก ขั้นแรกเลยน้องต้องสร้าง "Thing" ใหม่ขึ้นมาและเพิ่มตัวแปรสองตัวลงไป:

alarmTime เป็นอ็อบเจ็กต์ประเภท CloudTime มันคือเวลาที่นาฬิกาปลุกจะดัง CloudTime เป็นวิธีติดตามเวลาในหน่วยวินาทีสะสม โดยเริ่มนับจากเที่ยงคืน
switchAlarm เป็นตัวแปรประเภท bool เป็น True ถ้าตั้งปลุกไว้ และเป็น False ถ้าปิดการปลุก

ด้านล่างน้องจะเห็นภาพตัวอย่างว่า "Thing" ของน้องควรหน้าตาเป็นยังไง ก่อนไปต่อ อย่าลืมแน่ใจว่าได้เชื่อมบอร์ดกับ Thing นี้แล้วนะ

Cloud Alarm thing Panel, two variables are present. In orange is highlighted the "Thing ID" and the "Device ID", they will be needed to configure your Sketch later.

สร้าง Dashboard

เมื่อตั้งค่า "Thing" เสร็จแล้ว น้องก็สามารถสร้าง Dashboard ขึ้นมาได้เลย นี่คือหน้าตาที่ควรจะเป็น:

คอมโพเนนต์ทั้งสองตัวนี้ต้องถูกเชื่อมโยงกับตัวแปรที่พึ่งสร้างไปในขั้นตอน "create Thing" นะตัวนี้

ติดตั้งไลบรารีเพิ่มเติม

ก่อนคอมไพล์โค้ด อย่าลืมติดตั้งไลบรารีและ dependencies ของมันใน Arduino IDE ให้ครบ:

Arduino_MKRIoTCarrier
RTCZero

ตั้งค่า Secrets

เปิดไฟล์ arduino_secrets.h แล้วกรอกข้อมูลลงในช่องเหล่านี้:

SECRET_SSID
SECRET_PASS

ด้วยข้อมูลเครือข่าย Wi-Fi ของน้อง

น้องยังต้องเชื่อมบอร์ดเข้ากับ Arduino Cloud ด้วย ต้องกรอกข้อมูลในช่องต่อไปนี้:

THING_ID
BOARD_ID

ด้วยโทเค็น "Thing ID" และ "Device ID" ที่หาได้จากหน้า "Thing"

คอมไพล์ Sketch

เตรียมตัวให้พร้อมแล้วน้อง เชื่อมต่อ Oplà กับคอม แล้วอัปโหลดโค้ดไปเลย!

อธิบายซอฟต์แวร์แบบย่อๆ

โค้ดนี้ใช้ Real-Time Clock (RTC) ภายในบอร์ดเพื่อจับเวลาอย่างแม่นยำ เวลาที่ถูกต้องจะถูกดึงมาจากเซิร์ฟเวอร์ Network Time Protocol (NTP) หลังจากที่เชื่อมต่อ Wi-Fi ได้แล้ว พอตั้งเวลาเสร็จก็ไม่ต้องต่อ Wi-Fi แล้วก็ได้ โปรแกรมจะคอยตรวจสอบว่าเวลายังตรงอยู่หรือเปล่า โดยจะไปถามเซิร์ฟเวอร์ NTP เป็นระยะๆ

Arduino Cloud จะเป็นตัวให้เราปิด/เปิดนาฬิกาปลุก และเปลี่ยนเวลาปลุกได้

ในรูปด้านล่างจะเห็นสถานะต่างๆ ของบอร์ด: เปิด/ปิดนาฬิกาปลุก และเปิด/ปิด Wi-Fi เวลาสีแดงคือเวลาปลุกที่ตั้งจาก Arduino Cloud

สถานะต่างๆ ของนาฬิกาปลุก: เปิดปลุก, ปิดปลุก และขาดการเชื่อมต่อ Wi-Fi

โปรแกรมใช้ time interrupts เพื่อให้ปลุกตรงเวลาเป๊ะๆ ฟังก์ชันนี้มาจาก RTC ภายในเลย:

void setAlarm() {
 rtclock.disableAlarm();
 rtclock.detachInterrupt();  
 if (switchAlarm) {
   uint alarm_time_second = alarmTime;
   uint raw_minutes = alarm_time_second / 60;
   uint8_t clock_hour = raw_minutes / 60 - GMT;
   uint8_t clock_minute = raw_minutes % 60;
   if (clock_hour >= 24) {
     clock_hour -= 24;
   } else if (clock_hour < 0) {
     clock_hour += 24;
   }
   rtclock.setAlarmTime(clock_hour, clock_minute, 0);
   rtclock.enableAlarm(rtclock.MATCH_HHMMSS);
   rtclock.attachInterrupt(alarmMatch);
   Serial.println("Alarm set");
   return;
 }
 Serial.println("Alarm UNset");
}

ฟังก์ชัน setAlarm จะทำงานทุกครั้งที่มีการเปลี่ยนเวลาปลุก สองคำสั่งแรกที่เรียก RTC:

rtclock.disableAlarm();
rtclock.detachInterrupt();

คือการล้าง interrupt ที่อาจจะค้างอยู่ก่อนหน้า

จากนั้น ถ้านาฬิกาปลุกถูกเปิด:

rtclock.setAlarmTime(clock_hour, clock_minute, 0);
rtclock.enableAlarm(rtclock.MATCH_HHMMSS);
rtclock.attachInterrupt(alarmMatch);

interrupt จะถูกตั้งให้ทำงานเมื่อเวลาตรงกับชั่วโมง นาที และวินาทีที่กำหนด แบบนี้มันจะปลุกซ้ำทุกวันเลย

เสียงปลุกมาจากบัซเซอร์ที่อยู่บน Oplà carrier board (ใช่แล้ว! บอร์ดมันมีบัซเซอร์ด้วย!) วิธีสั่งให้มันดังแบบนี้:

 if (play_alarm) {
   if ((current_millis - prev_sound > 1000)) {
     prev_sound = current_millis;
     tone(carrier.Buzzer.getPin(), 500, 500);// async
   }
 }

บัซเซอร์จะหยุดดังเมื่อกดปุ่มใดก็ได้บน Oplà carrier:

 carrier.Buttons.update();
 if (carrier.Buttons.onTouchUp(TOUCH0) or
     carrier.Buttons.onTouchUp(TOUCH1) or
     carrier.Buttons.onTouchUp(TOUCH2) or
     carrier.Buttons.onTouchUp(TOUCH3) or
     carrier.Buttons.onTouchUp(TOUCH4)
    ) {
   Serial.println("Touched Down a button");
   play_alarm = false;
 }

สุดท้าย จอ Oplà จะถูกอัปเดตโดยออบเจกต์ที่รับผิดชอบในการพิมพ์เวลาและเลื่อนแถบวินาที ไม่ต้องลงรายละเอียดมาก สิ่งสำคัญคือมันจะถูกอัปเดตในลูปหลักทุกๆ วินาที:

if ((current_millis - date_previous_millis) >= date_interval) {
   date_previous_millis = current_millis;
   screen.render();
}

ตั้งค่าโซนเวลาของคุณ (Set your timezone)

นาฬิกา RTC ข้างในนี่มันตั้งเวลาเป็น Greenwich Mean Time (GMT) นะน้อง บางทีเราก็ต้องปรับให้ตรงกับประเทศเราซักหน่อย วิธีปรับก็ง่ายๆ แก้ไขในไฟล์หลัก opla_alarm.ino แบบนี้เลย:

const int GMT = +7; // ตัวอย่างสำหรับประเทศไทย (UTC+7)

ขอบคุณพี่ๆ ทุกคน (Special Thanks)

โปรเจคนี้พี่ทำส่งเข้าประกวด Arduino Cloud Challenge 2022 ครับ ขอบคุณ Arduino ที่ให้โอกาสได้ลงสนามด้วยนะ!

อยากช่วยพัฒนาต่อ (Contribution)

สเก็ตช์โค้ดเต็มๆ และโปรเจคอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง พี่เก็บไว้ในที่เก็บโค้ดส่วนตัวนะ (บน GitHub) ใครอยากฟอร์กไปเล่นต่อ หรือช่วยพัฒนาก็เชิญตามสบายเลยจ้า