距离装置的程序执行

描述

为什么需要保持社交距离？这个项目的动机是什么？

COVID-19（也称为新型冠状病毒）是一种致命疾病，已感染超过 2400 万人并导致超过 80 万人死亡。

仅在美国，就有600 万例病例。据Worldometers.info 称，最近 COVID-19 病例一直在增加。

疾病预防控制中心建议保持社交距离，这是一种人们分开 6 英尺的程序，除非他们是同一个家庭的成员。那么，作为一个社区，我们如何使用技术来执行这个程序呢？这就是这个项目的动机。

成本

为了让每个人都可以使用这个项目，我们希望确保成本尽可能低。

一台设备的成本：

• Arduino Nano--10 售价 36.49 美元，因此每个售价 3.65 美元
• HC-05--2 为 12.5 美元，因此每个为6.25 美元
• LCD--2 售价 6.49 美元，因此每个售价 3.25 美元
• 有源蜂鸣器——20 个，9.59 美元，所以每个是0.48 美元
• 10K 欧姆电位器——20 个，6.39 美元，所以每个0.32 美元
• 220 欧姆电阻器 - 100 个 5.69 美元，因此每个0.06 美元
• 9V 电池——8 块10.99 美元，所以每块 1.37 美元
• 9V 电池连接器面包板--40 个，售价 6.48 美元，因此每个售价 0.16 美元

总计高达15.54 美元。这是非常令人印象深刻的，因为这可以挽救无数生命。

准备步骤：安装库

第一步是安装 LCD 库，您将需要这两个库。这可能预装在 Arduino IDE 上，但可能不在某些版本上。

转到工具>管理库。在这里，搜索“液晶”。

我们要查找的库是列表中的第一个。如果您还没有安装它。

还使用了 SoftwareSerial 库，但它已经预先安装。

第 1 步：将 HC-05 配置为 AT 模式

第一步是将 HC-05 配置为 AT 模式。在这里，我们可以执行 AT+INQ 命令来扫描其他设备。

需要两个或更多设备才能相互扫描。在所需的部分中描述了一种“设备”。

对于此步骤，设备应按如下方式接线：

有两种 HC-05 设备：一种带有“KEY”引脚不带按钮，一种带有“EN”引脚带按钮

AT模式HC-05无按键：

如果 KEY 引脚连接到 +5V DC，它应该自动处于 AT 模式。

AT 模式 HC-05 带按钮

在这种情况下，EN 引脚应连接到 +5V DC。插入 Arduino Nano 时，按下按钮，插入设备，然后松开。这应该激活 AT 模式。

将此代码复制并粘贴到 Arduino IDE 中。

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial mySerial(10,11);
void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  mySerial.begin(38400);
  Serial.println("Enter AT commands:");

  delay(2000);
}

void loop()
{

  // Keep reading from HC-05 and send to Arduino Serial Monitor
  if (mySerial.available()){
    Serial.write(mySerial.read());}

  // Keep reading from Arduino Serial Monitor and send to HC-05
  if (Serial.available()){
    mySerial.write(Serial.read());}
}

从本质上讲，这会将您在串行监视器中键入的任何内容打印到 HC05，等待消息并打印该消息。

运行代码。

运行代码：

打开串行监视器。

当“Enter AT commands:”出现时，输入“AT”并按下回车键。您应该会收到一条消息说“OK”

键入“AT+NAME”并显示名称。

值

为了获得设备之间的距离，我们需要 rssi 值。要获取 rssi 值，我们需要执行 AT+INQ 命令。但是，在此之前还有一些命令要执行，一一执行：

• AT+复位
• AT+初始化
• AT+IAC=9e8b33
• AT+CLASS=0
• AT+INQM=1, 9, 48
• AT+INQ

这是执行完所有 6 个命令后串行监视器的外观。（一步步）

请注意，当我们执行 AT+INQ 命令时，它会显示 +INQ，后跟地址、类别，然后是 RSSI 值。RSSI 值是最后 4 个字符。请注意，这是十六进制；要将其转换为十进制，我们需要使用带符号的二进制补码格式。

如果得到的 RSSI 值为 7FFF，请尝试再次执行上述命令。

如果 rssi 值以 F 开头，那么你很好。

第 2 步：转换 Rssi 值

要转换 rssi 值，我们需要创建一个新函数来执行此操作。

将此代码复制并粘贴到 Arduino IDE

#include 

SoftwareSerial mySerial(10,11);
void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  mySerial.begin(38400);
  Serial.println("Enter AT commands:");

  delay(2000);
}

unsigned int hexToDec(String hexString) {

  unsigned int decValue = 0;
  int nextInt;

  for (int i = 0; i < hexString.length(); i++) {

    nextInt = int(hexString.charAt(i));
    if (nextInt >= 48 && nextInt <= 57) nextInt = map(nextInt, 48, 57, 0, 9);
    if (nextInt >= 65 && nextInt <= 70) nextInt = map(nextInt, 65, 70, 10, 15);
    if (nextInt >= 97 && nextInt <= 102) nextInt = map(nextInt, 97, 102, 10, 15);
    nextInt = constrain(nextInt, 0, 15);

    decValue = (decValue * 16) + nextInt;
  }

  return decValue;
}

void loop()
{

  // Keep reading from HC-05 and send to Arduino Serial Monitor
  if (mySerial.available()){
    String x = String(mySerial.readString());
    int slashn = x.indexOf("\n");
    Serial.println(slashn);
    int xlen = x.length()/(slashn+1);
    if (x.endsWith("OK\r\n")) {
      x = x.substring(0, x.length() - 4);
    }
    for (int i = 0; i < xlen; i++) {
      if (i != 0) {
        x = x.substring(slashn+1);
      }
      slashn = x.indexOf("\n");
      String rssi = x.substring(slashn-5, slashn-1);
      int decNO = hexToDec(rssi);
      Serial.println(decNO);
}

  // Keep reading from Arduino Serial Monitor and send to HC-05
  if (Serial.available()){

    mySerial.write(Serial.read());
    }

}}

这个程序是如何工作的

首先，它检测数据是否可用。然后，它将数据复制到一个字符串 (X) 并检测 INQ 行的结尾（注意所有 INQ 数据都是一个字符串，这需要为单行 INQ 数据分成不同的字符串）。

请注意一行是 +INQ:ADDR, CLASS, RSSI\r\n

通过 for 循环，它正在检测单独的行并删除已经检测到的行。RSSI 值是倒数第六到第三个（包括 \r\n），因此是 substring(slashn-5, slashn-1); 我们称结尾为“斜线 n”，因为那是结尾，斜线 n。

当你运行这个程序时，你应该在+INQ....之后得到一个十进制的RSSI值。这应该是一个负数。数字越大，两个设备越接近。

在下一步中，我们将向您展示如何将此数据报告给 LCD。我们还将了解如何检测家庭成员

第三步：检测家庭成员

通过设备的地址可以检测到家庭成员。地址从第 5 个索引开始，到第 13 个结束，即 substring(5, slashn-11)。

有了这个，我们还可以统计局外人和家庭成员的数量。

对于外人，可以测量距离，看是否为 6 英尺。通过将设备放在 6 英尺处进行一系列试验后，我们确定为 76.91。

这是代码。

#include 

SoftwareSerial mySerial(10, 11); // RX, TX

void setup() {
  Serial.begin(9600);


  Serial.println("Enter AT commands:");

  mySerial.begin(38400);

}


unsigned int hexToDec(String hexString) {

  unsigned int decValue = 0;
  int nextInt;

  for (int i = 0; i < hexString.length(); i++) {

    nextInt = int(hexString.charAt(i));
    if (nextInt >= 48 && nextInt <= 57) nextInt = map(nextInt, 48, 57, 0, 9);
    if (nextInt >= 65 && nextInt <= 70) nextInt = map(nextInt, 65, 70, 10, 15);
    if (nextInt >= 97 && nextInt <= 102) nextInt = map(nextInt, 97, 102, 10, 15);
    nextInt = constrain(nextInt, 0, 15);

    decValue = (decValue * 16) + nextInt;
  }

  return decValue;
}


void loop()

{

  
  while (!mySerial.available()) {}
  while (mySerial.available()) {
    
    String x = String(mySerial.readString());
    int slashn = x.indexOf("\n");
    Serial.println(slashn);
    int nod = 0;
    int countf = 0;
    int counto = 0;
    int countd = 0;
    int xlen = x.length()/(slashn+1);
    if (x.endsWith("OK\r\n")) {
      x = x.substring(0, x.length() - 4);
      
    }
    for (int i = 0; i < xlen; i++) {
      if (i != 0) {
        x = x.substring(slashn+1);
      }
      slashn = x.indexOf("\n");
      String rssi = x.substring(slashn-5, slashn-1);
      int decNO = hexToDec(rssi);
      Serial.println(x.substring(5,slashn-11));
      if (x.substring(5, slashn-11) == "FAMILYADDR") {
        countf++;
      }
      else {
        counto++;
        if (decNO > -76.91) {
          countd++;
        }
      
        
      }
      if (decNO > -76.91) {
        Serial.println("near");
      }
      else {
        Serial.println("far");
      }
      Serial.println(decNO);
    }


    Serial.println("Family: " + String(countf) + " Outsider: " + String(counto) + " Danger: " + String(countd));

  }
  delay(100);
}

countf 是家庭成员的数量，counto 是外来者的数量，countd 是小于 6 英尺的危险外来者的数量。

将 FAMILYADDR 替换为您尝试扫描的“家庭”设备。任何外部设备都将自动计为外部设备。对于多个设备，使用 || 列出多个设备的操作。

运行此程序时，您将看到列出的设备地址以及转换后的 RSSI。扫描完所有内容后，它将显示家庭、局外人和危险计数。

第 4 步：向 LCD 报告

当该设备在现实世界中实施时，设备持有者必须有办法知道 rssi 值以及他们是否有感染 COVID-19 的危险。

如图所示为 LCD 接线：

接下来，将此代码复制并粘贴到 Arduino IDE 中。运行。

#include 

SoftwareSerial mySerial(10, 11); // RX, TX

#include 

// initialize the library with the numbers of the interface pins
LiquidCrystal lcd(7, 6, 5, 4, 3, 2);
int buttonstate = 0;
void setup() {
  lcd.begin(16, 2);
  Serial.begin(9600);


  Serial.println("Enter AT commands:");

}


unsigned int hexToDec(String hexString) {

  unsigned int decValue = 0;
  int nextInt;

  for (int i = 0; i < hexString.length(); i++) {

    nextInt = int(hexString.charAt(i));
    if (nextInt >= 48 && nextInt <= 57) nextInt = map(nextInt, 48, 57, 0, 9);
    if (nextInt >= 65 && nextInt <= 70) nextInt = map(nextInt, 65, 70, 10, 15);
    if (nextInt >= 97 && nextInt <= 102) nextInt = map(nextInt, 97, 102, 10, 15);
    nextInt = constrain(nextInt, 0, 15);

    decValue = (decValue * 16) + nextInt;
  }

  return decValue;
}


void loop()

{

  
  
  while (!mySerial.available()) {}
  while (mySerial.available()) {
    
    String x = String(mySerial.readString());
    int slashn = x.indexOf("\n");
    Serial.println(slashn);
    int nod = 0;
    int countf = 0;
    int counto = 0;
    int countd = 0;
    int xlen = x.length()/(slashn+1);
    if (x.endsWith("OK\r\n")) {
      x = x.substring(0, x.length() - 4);
      
    }
    for (int i = 0; i < xlen; i++) {
      if (i != 0) {
        x = x.substring(slashn+1);
      }
      slashn = x.indexOf("\n");
      String rssi = x.substring(slashn-5, slashn-1);
      int decNO = hexToDec(rssi);
      lcd.setCursor(0, 1);
      lcd.print("RSSI:" + String(decNO));
      Serial.println(x.substring(5,slashn-11));
      if (x.substring(5, slashn-11) == "20:2:2011FB") {
        countf++;

      }
      else {
        counto++;
        if (decNO > -76.91) {
          countd++;
        }
      
        
      }
      if (decNO > -76.91) {
        Serial.println("near");
      }
      else {
        Serial.println("far");
      }
      Serial.println(decNO);
    }


    Serial.println("Family: " + String(countf) + " Outsider: " + String(counto) + " Danger: " + String(countd));
    if (counto/2          lcd.setCursor(10, 1);
          lcd.print("DANGER");
          Serial.println("DANGER");
        }
        else {
          lcd.setCursor(10, 1);
          lcd.print("      ");
          Serial.println("Fine");
        }
  }
  delay(100);
})>

我们觉得我们需要解释背后的逻辑counto/2。请注意，76.91 是平均 rssi 值，这意味着一半的值超过，一半低于。这确保了不超过 5 个值低于 76.91；否则它会说“危险”。<>

第 5 步：蜂鸣器

在过马路等场景中看设备是很危险的。如果距离小于 6 英尺，我们使用有源蜂鸣器发出警报。只有当任何一个人与另一个人的距离超过 6 英尺时才会关闭。将蜂鸣器连接到 D13，如图所示：

复制并粘贴代码，如图

#include 

SoftwareSerial mySerial(10, 11); // RX, TX

#include 

// initialize the library with the numbers of the interface pins
LiquidCrystal lcd(7, 6, 5, 4, 3, 2);
int buttonstate = 0;
void setup() {
  pinMode(13,OUTPUT);
  lcd.begin(16, 2);
  Serial.begin(9600);


  Serial.println("Enter AT commands:");

  mySerial.begin(38400);
  
}


unsigned int hexToDec(String hexString) {

  unsigned int decValue = 0;
  int nextInt;

  for (int i = 0; i < hexString.length(); i++) {

    nextInt = int(hexString.charAt(i));
    if (nextInt >= 48 && nextInt <= 57) nextInt = map(nextInt, 48, 57, 0, 9);
    if (nextInt >= 65 && nextInt <= 70) nextInt = map(nextInt, 65, 70, 10, 15);
    if (nextInt >= 97 && nextInt <= 102) nextInt = map(nextInt, 97, 102, 10, 15);
    nextInt = constrain(nextInt, 0, 15);

    decValue = (decValue * 16) + nextInt;
  }

  return decValue;
}



void loop()

{

  
  
  while (!mySerial.available()) {}
  while (mySerial.available()) {
    
    String x = String(mySerial.readString());
    int slashn = x.indexOf("\n");
    Serial.println(slashn);
    int nod = 0;
    int countf = 0;
    int counto = 0;
    int countd = 0;
    int xlen = x.length()/(slashn+1);
    if (x.endsWith("OK\r\n")) {
      x = x.substring(0, x.length() - 4);
      OK = 1;
    }
    for (int i = 0; i < xlen; i++) {
      if (i != 0) {
        x = x.substring(slashn+1);
      }
      slashn = x.indexOf("\n");
      String rssi = x.substring(slashn-5, slashn-1);
      int decNO = hexToDec(rssi);
      lcd.setCursor(0, 1);
      lcd.print("RSSI:" + String(decNO));
      Serial.println(x.substring(5,slashn-11));
      if (x.substring(5, slashn-11) == "20:2:2011FB") {
        countf++;

      }
      else {
        counto++;
        if (decNO > -76.91) {
          countd++;
        }
      
        
      }
      if (decNO > -76.91) {
        Serial.println("near");
      }
      else {
        Serial.println("far");
      }
      Serial.println(decNO);
    }


    Serial.println("Family: " + String(countf) + " Outsider: " + String(counto) + " Danger: " + String(countd));
    if (counto/2          lcd.setCursor(10, 1);
          lcd.print("DANGER");
          Serial.println("DANGER");
          digitalWrite(13,HIGH);
        }
        else {
          lcd.setCursor(10, 1);
          lcd.print("      ");
          Serial.println("Fine");
          digitalWrite(13,LOW);
        }
  }
  delay(100);
})>

运行代码时，如果距离小于 6 英尺，设备会发出嗡嗡声，超过 6 英尺时设备会正常运行。

第 6 步：设备独立性（无计算机）

如果在现实世界中实现，该设备必须在没有计算机的情况下运行并发送命令。

话虽如此，9V 电池必须提供必要的电压。

请注意，可能需要一点透明胶带将电池粘贴到面包板的背面。这使设备更易于握持。

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