作者 TK Hareendran，特約作家

最近，我有一個啁啾！來自wemakethings的用于評估的植物澆水警報。Chirp 設計用于在 3-V CR2032 鋰紐扣電池上運行，是一種電子植物澆水警報器。你把它放在植物附近的土壤中，當土壤干燥時它會發(fā)出輕微的啁啾聲，提醒你給植物澆水。此外，啁啾在天黑時會保持沉默，并會在晚上抑制自己發(fā)出過多的噪音。Chirp 的一大優(yōu)點是它使用電容式濕度感應。因此，它不會與土壤發(fā)生電接觸。這有助于避免電極腐蝕和土壤電解。

我發(fā)現也可以調整警報，使其不僅僅是發(fā)出噪音；它可以發(fā)送數據。在這里，土壤濕度傳感器將定期監(jiān)測植物根部附近土壤中的濕度水平，并通過無線網絡將這些數據傳輸到遠處的主設備。然后，主設備可以使用接收到的數據來遠程操作灑水器或類似設備來給室內植物澆水。對于更簡單的解決方案，我可以將主設備配置為通過 SMS/tweet 發(fā)送警報，以防植物太干。

幸運的是，Chirp 是 CERN Hardware License v.1.1 下可用的開源硬件，并且有完整的文檔，因此很容易修改。該設計基于 ATtiny44A 微控制器，令人驚訝的是，它提供了用于編程和/或串行通信的板載接頭。由于 Chirp 充當 I 2 C 從機（具有 7 位地址 0 x 20 hex），該接頭還可用于通過將另一個微控制器作為 I 2 C 主機連接到其傳感器來讀取濕度（和光照）水平.

標頭還意味著實際上不需要電池。Chirp 的接頭不僅僅是一個 I 2 C 連接器；它實際上是一個“完整的”6 針 AVR-ISP 接頭，用于對其板載 ATtiny44A 進行編程。這意味著還有可用的復位和電源連接，允許您通過 3.3-/5.0-V 電源從外部為設備供電。

原則上，Chirp 可以在兩種模式下工作。第一種是獨立/默認模式，它會定期監(jiān)測土壤濕度并在植物需要澆水時發(fā)出唧唧喳喳的聲音。第二種是 I 2 C 從模式，它僅在外部 I 2 C 主設備要求時測量水分/光。您可以通過啟動復位將 Chirp 從默認模式切換到從模式。復位后，啁啾讀取濕度和光照水平，但如果在此期間收到任何 I 2 C 通信，啁啾將切換到從模式。它不會啁啾，只是響應 I 2 C 請求。

額外的大腦您可以找到一些示例代碼，以在大型系統(tǒng)中使用 Chirp 作為前端傳感器。代碼非常簡單：每當您想從濕度傳感器獲取讀數時，只需調用 read I 2 C Register 16-bit (0 x 20)，您將獲得一個表示土壤水分含量的整數。然而，讀取濕度水平只是游戲的一半。一旦濕度水平下降到可接受的水平以下，就需要一個額外的“大腦”來發(fā)送無線警報。

幸運的是，我發(fā)現一個“Wemos D1”（mini pro/mini）非常適合這個目的，因為它標配了板載 Wi-Fi。Wemos mini pro 是一款漂亮的 Wi-Fi 板，帶有 16 MB 閃存、一個外部天線連接器和一個基于 ESP-8266EX 的內置陶瓷天線。此外，還有第三方軟件節(jié)點可以發(fā)送警報消息。但是，此想法不受 Wemos D1 的約束，因此請隨意使用其他標準化的 IoT 硬件模塊（例如NodeMCU模塊）開始您的實驗。

然而，在選擇硬件來控制 Chirp 時，您需要注意一件事。根據 Albertas “Miceuz” Mickenas（Chirp 的策劃者）的說法：“Chirp 植物澆水警報器可以用作幾乎所有平臺的 I 2 C 傳感器，只要它們正確支持 I 2 C - 特別是時鐘延長。I 2 C 更像是 Chirp 平臺中的一個附加組件，而不是一個適當的功能，但總而言之，如果 I 2 C 時鐘變慢，它總是可以使用的。”

然而，Mickenas 通過創(chuàng)建另一個版本的 Chirp 解決了這個限制?！拔业目蛻粼趯⑵溆米?Raspberry Pi 的獨立傳感器時遇到了一些問題，因此我已轉向另一個 MCU，該 MCU在硬件中實現了適當的 I 2 C，并為我的獨立 I 2 C 傳感器平臺提供了更高的時鐘速度。”

Chirp (v2.7.1) 的“僅傳感器模式”版本使用 16-MHz 晶體并且可以通過 I 2 C 協(xié)議可靠地讀取。它還提供了一些附加功能，例如基于熱敏電阻的溫度感應、從地址更改和芯片復位。

這種“僅傳感器模式”版本與著名的物聯網硬件（如Particle Photon或Espruino Pico）的集成也可用于創(chuàng)建更復雜、先進和實用的無線傳感器項目，例如此處描述的項目。

Chirp 項目還有一個延續(xù)，它是一個電容式土壤濕度傳感器，通過 RS485 上的 Modbus 連接。此特定版本 (v2.8.0) 適用于需要長電纜運行的更專業(yè)的安裝。它增加了一個本地電壓調節(jié)器以減輕由于電纜長度引起的電壓降，并包括一個 RS485 收發(fā)器以適應長電線。該收發(fā)器還包括反極性和額外的 ESD 保護。

還有一個特色項目：“使用 Android Things 和 Raspberry Pi 3 獲取土壤濕度傳感器信息”。該項目將通過 NodeMCU 無線傳輸土壤濕度傳感器數據。此傳輸將通過使用已安裝的Android Things網關完成。您可以訪問GitHub 上的項目文件。

如您所見，Chirp 是一種非常簡單、開源、可破解的設計，可以很容易地從簡單的警報轉換為完整的物聯網設備。與大多數受信任的硬件一樣，總是有很多方法可以做事，但 Chirp 尤其如此。

審核編輯 黃昊宇