طراحی و پیاده سازی آیفون تصویری هوشمند با قابلیت تماس و ارسال عکس

آیفون های در باز کن یا همان اف!اف! یکی از مهم ترین اختراعات بشری است! به کمک این ابزار بدون نیاز به حرکت به سمت درب ورودی منزل، با فشردن یک دکمه در باز خواهد شد. ساده ترین مدل آیفون ها، تا جاییکه خاطر من یاری می کند، یک مدل ساده بوده که تنها در را باز می کرد! پس از آن انتقال صدای دو طرفه نیز به آن اضافه شد. یعنی هم کسی که زنگ را می فشرد و هم صاحب خانه می توانستند با یکدیگر مکالمه داشته باشند. اما امان از خاطرات دوران کودکی! که زدن زنگ همسایه و فرار کردن، آن هم در تابستان ها با تعطیل شدن مدارس، جزیی جدایی ناپذیر از آیفون ها به شمار می رفت. این موضوع به قدری مهم بود که دانشمندان به فکر چاره برای این معضل افتادند. ساعت ها بحث و بررسی و تحقیق در آزمایشگاه های الکترونیک، سرانجام آن ها را به این نتیجه رساند که امکان مشاهده تصاویر نیز به آیفون اضافه شود! بله، ایده ایفون تصویری از همین جا شکل گرفت! امروزه به لطف این تکنولوژی، شیطنت نسل جدید هم تغییر یافته است. چراکه به کمک آیفون تصویری می توانیم چهره افراد را مشاهده کرده و ضمن باز کردن در، با آن ها نیز مکالمه داشته باشیم. اما یکی از پیشرفته ترین نوع آیفون های تصویری، نوع هوشمند آن است. این نوع از آیفون های تصویری، زمانیکه شما در خانه حضور نداشته باشید، در صورت فشرده شدن کلید، با شما تماس تلفنی برقرار کرده و ضمن ارسال تصاویر، می توانید با افراد مکالمه کرده و حتی از راه دور با باز کردن در، اجازه ورود آن ها به منزل را فراهم نمایید. در این آموزش به طراحی و پیاده سازی کیت آیفون تصویری هوشمند می پردازیم. در ادامه این آموزش، با مرجع تخصصی رزبری پای و آردوینو به زبان فارسی، دیجی اسپارک، همراه باشید.

 

---

تعریف و کاربرد آیفون تصویری هوشمند

---

آیفون های تصویری هوشمند یکی از جدیدترین ابزارهای خانه هوشمند به شمار می روند. به کمک این آیفون ها، زمانیکه شما در خانه حضور نداشته باشید، با فشرده شدن کلید، آیفون به تلفن همراه شما متصل شده و می توانید با شخصی که زنگ را فشرده، مکالمه داشته باشید. به عنوان مثال در فیلم زیر می توانید مثالی از عملکرد این سیستم را مشاهده نمایید.

به کمک آیفون تصویری هوشمند، به سادگی می توانید به سادگی حضور افراد را کنترل کنید. به عنوان مثال فرض کنید منتظر یک بسته پستی هستید. اما به هر دلیل در خانه حضور ندارید. مامور پست بسته را برای تحویل می آورد و زنگ را می فشارد. سپس آیفون با شما تماس می گیرد. شما هم با مامور پست صحبت کرده و ضمن مشاهده تصویر وی، در را برای او باز می کنید و بسته را تحویل می گیرید. در این آموزش به پیاده سازی این دستگاه طی یک کیت می پردازیم. بنابراین در قسمت های بعدی به معرفی قطعات پرداخته و درنهایت با ارائه برنامه، به اجرای آن خواهیم پرداخت.

 

---

ماژول ESP32CAM

---

ماژول ESP32CAM یک ماژول فوق العاده کاربردی جهت ارسال تصاویر است. این ماژول که در حقیقت یک نوع توسعه یافته برای برد ESP32 به شمار می رود، قادر است تا تصاویر را از دوربین دریافت و ذخیره نماید. وجود قابلیت وای فای نیز می تواند به ارسال تصاویر بی سیم در این ماژول کمک کند.

 

در این آموزش ما تصاویر را به کمک اینترنت ماژول سیم کارت ارسال می کنیم. روال کلی کار آیفون تصویری به این صورت است که با فشرده شدن کلید، ابتدا یک عکس به کمک ماژول ESP32CAM می گیریم. سپس این عکس را به کمک اینترنت سیم کارت ماژول SIM800L، بر روی سرور آپلود می کنیم. پس از آن لینک تصویر به کاربر پیامک می شود. در نهایت با کاربر تماس صوتی دو طرفه از طریق سیم کارت برقرار می سازیم. پس از اتمام تماس، چنانچه کاربر با شماره سیم کارت آیفون تصویری تماس بگیرد، به رله متصل به خروجی فرمان داده شده و با عمل کردن رله، قفل باز خواهد شد.

 

---

ماژول سیم کارت SIM800L

---

ماژول سیم کارت SIM800L یکی از ماژول های فوق العاده کاربردی جهت اجرای پروژه های  از راه دور به شمار می رود. به کمک این ماژول می توانید در بستر شبکه تلفن همراه، به ارسال و دریافت پیامک، برقراری تماس دو طرفه صوتی و اتصال به شبکه اینترنت GPRS بپردازید. این ماژول تنها به یک سیم کارت جهت ارتباط نیاز دارد. از طرفی دیگر وجود فرامین AT استاندارد شده، راه اندازی و کار با این ماژول را بسیار ساده می کند.

 

در این پروژه از ماژول SIM800L جهت آپلود عکس گرفته شده استفاده می کنیم. در ادامه به کمک قابلیت پیامک آن، لینک تصویر به کاربر پیامک می گردد. در نهایت با برقرای تماس تلفنی و با توجه به قابلیت اتصال میکروفون و بلندگو به ماژول، کاربر می تواند به صورت صوتی با شخصی که زنگ را فشرده، صحبت نماید. همچنین در صورتیکه کاربر با شماره سیم کارت آیفون تصویری تماس بگیرد، ماژول ESP32CAM  با بررسی شماره، در صورتیکه با شماره کاربر که از پیش تعریف شده، یکسان باشد، خروجی رله را فعال کرده تا بدین ترتیب در باز شود.

 

---

ماژول کاهنده ولتاژ LM2596

---

ماژول های کاهنده ولتاژ یکی از ابزارهای مهم و پرکاربرد جهت تبدیل و کاهش ولتاژ ورودی به ولتاژ ایده ال در خروجی است. به کمک این ماژول ها می توانید با قرار دادن ولتاژ مد نظر در ورودی، ولتاژ ایده آل خود در خروجی را دریافت نمایید. ماژول های کاهنده ولتاژ دارای دو نوع ولتاژ خروجی ثابت و متغیر هستند. در نوع ثابت ولتاژ خروجی همواره یک مقدار مشخص خواهد بود. اما در نوع متغیر، شما می توانید ولتاژ مورد نظر خود را تنظیم نمایید. ماژول کاهنده ولتاژ LM2596، یک ماژول کاهنده ولتاژ با خروجی متغیر است. به کمک این ماژول می توانید ولتاژ های ورودی تا ۴۰ ولت را به سادگی در خروجی به میزان مد نظر خود تبدیل کنید.

 

در این آموزش، از آنجاییکه ولتاز کاری ماژول SIM800L بین ۳٫۴ الی ۴٫۳ بوده و ماژول ESP32CAM نهایتا تا ۳٫۶ ولت می تواند تغذیه را بر روی خود تحمل کند، بدین ترتیب به کمک این ماژول ولتاژ خروجی را بر روی ۳٫۵۶ که مناسب هر دو ماژول است، تنظیم می کنیم.  برای تنظیم ولتاژ، بر روی این ماژول یک مولتی ترن قرار گرفته است. با چرخاندن آن پیش از اتصال به ماژول ها، می توانید ولتاژ خروجی را تنظیم کنید. توجه داشته باشید که ماژول SIM800L به تغذیه بسیار حساس است. بنابراین از یک منبع تغذیه با توان حداقل ۳ آمپر برای تغذیه کلیه المان ها نیز، استفاده نمایید.

 

---

ماژول رله Relay

---

رله یک سوییچ مکانیکی با قابلیت کنترل از طریق پالس الکترونیکی است. این سوییچ که در سال ۱۸۳۵ توسط جوزف هانری اختراع گردید، امروزه یکی از قطعات بسیار پرکاربرد در صنایع الکترونیک، اتوماسیون صنعتی، خودرو و…. به شمار می رود. در این پروژه نیز، جهت فرمان به موتور فن و فعال سازی آن، از رله نیز استفاده می گردد.

 

جهت راه اندازی رله ها نیاز به طراحی یک مدار خاص وجود دارد. از آنجاییکه فرمان فعال و یا غیر فعال سازی رله از طرف برد ESP32CAM صادر شده و جریان خروجی آردویینو جهت فرمان به رله کافی نیست، حتما جهت تامین این جریان نیاز به یک ترانزیستور خواهیم داشت. از طرفی دیگر، به دلیل ایجاد بارهای سلفی در زمان سوییچ رله، می بایست از یک دیود هرزگرد نیز استفاده نمود.  این در حالیست که در ماژول رله، این مدار از پیش تعبیه شده و شما می توانید به سادگی، این ماژول را به ESP32CAM متصل نمایید.  در این پروژه از ماژول رله جهت کنترل فعلا/غیر فعال سازی قفل استفاده می کنیم. بدین ترتیب با فرمان به رله، تغذیه قفل کنترل شده و در باز خواهد شد.

 

---

نحوه ثبت هاست و دامین برای آپلود تصاویر

---

در این پروژه با توجه به ارسال تصاویر و آپلود آن ها بر روی فضای ابری، نیاز به ثبت یک هاست و دامین داریم. البته ثبت هاست و دامین کاری بسیار ساده بوده و ما در اینجا از سرویس های رایگان ابری استفاده می کنیم. شما نیز می توانید از سرویس های غیر رایگان نیز استفاده کنید. برای این مورد، ما از سرویس گیگفا استفاده می کنیم. این سرویس به شما هاست استارت آپ رایگان می دهد.  برای ثبت هاست رایگان گیفا، ابتدا بر روی این لینک کلیک کنید. با کلیک بر روی این لینک، با تصویر زیر رو به رو خواهید شد.

 

مطابق تصویر فوق، بر روی گزینه ثبت نام هاست رایگان که با فلش قرمز رنگ نیز مشاهده شده، کلیک کنید.  پس از کلیک بر روی این گزینه، صفحه زیر که مشخصات هاست را نمایش می دهد، مشاهده خواهید کرد. در انتهای صفحه، مطابق فلش قرمز رنگ تصویر زیر، بر روی گزینه ثبت سرویس کلیک کنید.

 

پس از کلیک بر روی گزینه فوق، صفحه جدیدی به شکل زیر ظاهر می گردد. در این صفحه می بایت نام مورد نظر و دلخواه را برای هسات خود انتخاب کنید. در ادامه نیز باید رمز مورد نظر برای هاست خود را تعیین کنید. پس از این مرحله، می بایست در کادر مربوط به ایمیل، ایمیل خود را وارد نمایید. لطفا ایمیلی معتبر قرار دهید. چراکه اطلاعات هاست به همین ایمیل ارسال خواند شد.

 

پس از تکمیل اطلاعات، بر روی گزینه ارسال کلیک کنید.  پس از چند لحظه، ایمیلی برای شما ارسال خواهد شد. این ایمیل ممکن است در قسمت spam ها قرار گرفته شده باشد. این ایمیل حاوی لینک فعال سازی هاست شماست. بر روی لینک آن کلیک کنید. در اینجا وارد قسمت فعال سازی حساب خواهید شد. برای چند لحظه صبر کنید، سپس با تصویر زیر که اطلاعات کلی از اکانت شما می دهد رو به رو خواهید شد. این تصویر را در جایی ذخیره نمایید؛ چراکه در کدهای برنامه می بایست جهت ارتباط با سرور، نام کاربری و رمز عبور را درج کنید. در این پروژه عکس ها از طریق پروتکل FTP بر ریو سرور آپلود می شوند.

 

پس از طی این مرحله، می بایست یکبار دیگر اکانت خود را تایید و تنظیمات ساده ای را اعمال کنید. برای این منظور می بایست وارد اکانت خود شوید. به همین منظور، در مرورگر خود، آدرس https://cpanel.gigfa.com/ را تایپ نمایید. در این قسمت با باز شدن صفحه، با تصویر زیر رو به رو خواهید شد.

 

در  تصویر فوق، در قسمت username نام کاربری که از طرف پنل دریافت کرده اید را وارد کنید. در قسمت password نیز رمزی که قبلا تعیین کرده اید را قرار دهید. پس از ورود به سایت، با کلیک بر روی گزینه سبز رنگ عبارت approve(در صورت مشاهده) اکانت را تایید و وارد کنترل پنل سایت خود شوید. در کنترل پنل، با تصویر زیر رو به رو می شوید. لطفا بر روی گزینه online file manger که با کادر قرمز رنگ مشخص شده کلیک کرده و وارد قسمت مدیریت فایل ها شوید.

 

با ورود به قسمت مدیریت فایل ها، فایل ها و فولدرها را مشاهده می کنید. در اینجا بر روی فولدر htdosc، مطابق تصویر زیر کلیک کنید.

 

پس از کلیک و ورود به این دایرکتوری، در قسمت پایین مروگر خود، مطابق فلش قرکز رنگ بر روی تصویر مشخص شده کلیک کرده و گزینه new folder  را مطابق تصویر زیر انتخاب کنید.

 

با کلیک بر روی گزینه new folder، کادری به صورت تصویر زیر ظاهر می گردد. در این کادر عبارت images را تایپ کرده و بر روی گزینه ok کلیک نمایید. در این قسمت فولدری به نام images بر روی سرور ایجاد می گردد. این فولدر محلی جهت ذخیره سازی عکس های ارسالی از سوی ESP32CAM خواهد بود. در این قسمت تنظیمات سرور به پایان می رسد. در قسمت های بعدی شماتیک و کد برنامه و در نهایت اجرا و تحلیل برنامه را خواهیم دید.

 

---

راه اندازی اولیه برد ESP32 CAM

---

برای راه اندازی این برد، ابتدا می بایست هسته برد ESP32 را در نرم افزار آردویینو نصب نماییم. به همین منظور، ابتدا مطابق تصویر زیر، بر روی گزینه file و سپس روی گزینه Preferences کلیک نمایید.

 

پس از انتخاب منوی فوق، با تصویر زیر رو به رو خواهید شد. در قسمت مشخص شده می بایست آدرس لینک دانلود هسته ESP32 برای آردویینو را قرار دهید. این آدرس به شرح زیر است.

https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json

توجه: چنانچه از پیش برد ESP8266 را نصب کرده اید، کافیست بین انتهای آدرس ESP8266 و آدرس فوق، یک ویرگول(,) قرار دهید.

پس از این مرحله، نوبت به دانلود هسته برد ESP32 می رسد. برای این منظور، بر روی گزینه Tools آردویینو کلیک نمایید. با کلیک بر روی این گزینه، ابتدا بر روی گزینه Board و سپس Board Manager، همانطور که در تصویر مشخص شده، کلیک نمایید.

 

پس از کلیک بر روی گزینه Boards Manager، با تصویر زیر رو به رو خواهید شد. در قسمت جستجو، عبارت ESP32 را تایپ نمایید تا مطابق تصویر، این برد در مخازن آردویینو جستجو و یافت شود. مطابق تصویر، پس از اینکه برد ESP32 یافت شد، می بایست بر روی گزینه Install کلیک نمایید تا برد نصب شود. پس از نصب، در منوی Tools، بر روی گزینه Boards کلیک نموده و عبارت Ai Thinker ESP32-CAM را انتخاب نمایید. این مورد را در تصویر زیر مشاهده می نمایید.

 

---

شماتیک و اتصالات

---

پس از طی مراحل مربوط به راه اندازی های اولیه، نوبت به سیم کشی و اتصالات مدار می رسد. در ابتدا تصویر زیر، فرم کلی اتصالات و سیم کشی های مدار را نمایش می دهد.

در ادامه، روال سیم کشی مدار فوق را به صورت زیر، بین ESP32CAM و ماژول SIM800L در پی بگیرید.

SIM800L	ESP32CAM
GND	GND
TX	RX
RX	TX

با توجه به اینکه در این پروژه قرار به برقراری تماس صوتی دو طرفه است، لذا میکروفون و بلندگو را به شکل زیر متصل کنید.

• اتصال پایه MIC+ ماژول به پایه مثبت میکروفون
• اتصال پایه MIC- ماژول به پایه منفی میکروفون
• اتصال پایه  SPK+  ماژول به پایه مثبت بلندگو
• اتصال پایه SPK-  ماژول به پایه منفی بلندگو

در این پروژه یک کلید جهت تشخیص فشرده شدن زنگ ایفون و یک خروجی جهت اتصال به رله برای فرمان دادن به قفل در، تعبیه شده است. کلید تشخیص زنگ به پایه ۱۵ ماژول ESP32CAM به نحوی متصل شده که یک طرف آن به پایه و طرف دیگر آن به زمین متصل شده است. این پایه با مقاومت داخلی به صورت پول آپ تعریف شده تا با فشرده شدن کلید، نقدار آن از ۱ به صفر تغییر یابد. در این شرایط برنامه فشرده شدن کلید را تشخیص می دهد. در کنار این، جهت اتصال رله به ماژول ESP32CAM، به شکل زیر عمل کنید.

• اتصال پایه VCC به ۳٫۵۶ ولت خروجی ماژول کاهنده ولتاژ
• اتصال پایه GND به پایه GND ماژول ESP32CAM
• اتصال پایه IN و یا SIGNAL به پایه شماره ۱۳ ماژول ESP32CAM

برای بخش تغذیه سیستم توجه داشته باشید که خروجی ماژول LM2596، پس از تنظیم ولتاژ به پایه ۳V3 ماژول ESP32CAM و VCC ماژول SIM800L متصل کنید. ولتاژ خروجی ماژول LM2596 را با چرخاندن ولوم آبی رنگ، بر روی ۳٫۵۶ تنظیم کنید.

 

---

کدهای پروژه آیفون تصویری هوشمند

---

در این قسمت کدهای پروژه آیفون تصویری هوشمند را مشاهده می کنید. توجه داشته باشید که حین آپلود کدها روی ماژول ESP32CAM، اتصال سریال بین این ماژول و ماژول SIM800L را باز کرده و پس از آپلود کد، مجددا ارتباط را برقرار سازید. توجه داشته باشید که این کدها برای برد ESP32CAM توسعه یافته اند. لذا در منوی Tools و پس از آن با کلیک بر روی گزینه Boards، برد AI Thinker را انتخاب نمایید.

 

 

---

اجرای پروژه آیفون تصویری هوشمند

---

در این قسمت به اجرای پروژه آیفون تصویری هوشمند می پردازیم. روال کلی در اجرای این پروژه به این صورت است که با فشردن کلید مربوط به زنگ، دستگاه ابتدا یک عکس از محیط می گیرد. پس از آپلود عکس روی سرور، پیامک لینک عکس برای کاربر مطابق تصویر زیر ارسال می شود.

 

با کلیک بر روی لینک عکس، می توانید تصویر ارسال شده را مشاهده کنید.  پس از ارسال پیامک، با شماره تماس کاربر، تماس صوتی دو طرفه برقرار می شود. با قبول تماس، می توانید با فردی که زنگ آیفون را فشرده شروع به مکالمه نمایید.

 

 کاربر می تواند پس از اتمام تماس، با شماره گیری شماره سیم کارت درون دستگاه، رله متصل به دستگاه جهت فرمان به قفل در، فرمان داده می شود.

 

توجه: برای عملکرد بهتر و مطمئن دستگاه، لطفا از سیم کارت همراه اول استفاده نمایید.

 

---

تحلیل کدهای پروژه آیفون تصویری هوشمند

---

در این قسمت به تحلیل کدهای پروژه می پردازیم. توجه داشته باشید که درون کدهای برنامه برای هر قسمت توضیح(کامنت) درج شده که با مطالعه آن می توانید روال کامل برنامه را دریابید.  در اینجا اما به صورت مختصر به کدهای برنامه می پردازیم. در ابتدا به کمک تابع زیر، منتظر اتصال ماژول به شبکه GSM می شویم.

 

 

---

لوازم مورد نیاز

---

کیت آیفون تصویری

 

---

جمع بندی

---

در این پروژه به طراحی و پیاده سازی کیت آیفون تصویری هوشمند پرداختیم. به کمک این آیفون تصویری، زمانیکه در منزل حضور ندارید، با فشرده شدن کلید زنگ آیفون، یک عکس از محیط گرفته شده و لینک آن پیامک می گردد. پس از این مرحله، آیفون با شما تماس صوتی از طریق سیم کارت برقرار نموده و شما می توانید با شخص پشت در، مکالمه داشته باشید. پس از این، با قطع تماس، چنانچه شما با شماره سیم کارت درون ماژول تماس بگیرید، دستگاه ضمن تشخیص شماره شما به عنوان شماره مجاز، به ارسال فرمان به رله متصل به دستگاه، در را باز خواهد نمود.

 

چنانچه در مراحل راه اندازی و انجام این پروژه با مشکل مواجه شدید، بدون هیچ نگرانی در انتهای همین پست، به صورت ثبت نظر سوالتان را مطرح کنید. من در سریع‌ترین زمان ممکن پاسخ رفع مشکل شما را خواهم داد. همچنین اگر ایرادی در کدها و یا مراحل اجرایی وجود دارند می‌توانید از همین طریق اطلاع رسانی کنید