基于 Arduino 101 与 1Sheeld 的亚马逊 Echo 风格智能音箱

所需元件与材料

核心思路

利用 1Sheeld 将智能手机的传感器与云能力“映射”到 Arduino：1Sheeld 通过蓝牙与手机 App 通信，手机提供麦克风、扬声器、GPS、网络等，Arduino 只需简单调用库函数即可实现语音识别、TTS 语音合成、联网查询天气/时间、播放音乐、控制灯光等功能。

使用的 1Sheeld Shield (虚拟模块)

1. Voice Recognition Shield - 语音识别，VoiceRecognition.start() 一行启动
2. Music Player Shield - 调用手机音乐播放器，MusicPlayer.play()
3. Text to Speech Shield - 语音合成回复，TextToSpeech.say("...")
4. Clock Shield - 获取手机实时时钟，Clock.queryDateAndTime()
5. Internet Shield - HTTP 请求，调用 OpenWeatherMap API 查询天气

制作步骤

1. 准备元件：清单见上表，总成本约 $260 (含 iPhone)
2. PVC 管开孔：钻孔让声音传出
3. 喷漆：黑色哑光喷漆，模仿 Echo 外观
4. 接线：
   • LED 灯带 → 三极管 → 12V 电源，三极管基极接 Arduino PWM 引脚 (3,5,6)
   • 灯泡 → 继电器模块 → 市电，继电器控制端接 Arduino 引脚 13
   • 所有模块固定在 PVC 管内，iPhone 放置顶部
5. 安装 1Sheeld 库：Arduino IDE → 管理库 → 搜索 "OneSheeld" 安装，或下载 ZIP 手动导入
6. 安装 1Sheeld App：App Store / Google Play 下载
7. 启用 Shields：按 1Sheeld 入门教程操作，最后勾选上述 5 个 Shield，点击“多盾模式”按钮

核心代码逻辑

#define CUSTOM_SETTINGS
#define INCLUDE_INTERNET_SHIELD
#define INCLUDE_VOICE_RECOGNIZER_SHIELD
#define INCLUDE_TEXT_TO_SPEECH_SHIELD
#define INCLUDE_MUSIC_PLAYER_SHIELD
#define INCLUDE_CLOCK_SHIELD
#include 

// 语音指令定义
const char mainCommand[] = "alexa";
const char weatherCommand[] = "how is the weather today";
const char playCommand[] = "play music";
const char clockCommand[] = "what time is it";
const char stopCommand[] = "stop";
const char lightonCommand[] = "turn on the lights";
const char lightoffCommand[] = "turn off the lights";

// HTTP 请求：OpenWeatherMap API (开罗示例)
HttpRequest request1("https://api.openweathermap.org/data/2.5/weather?q=Cairo,EG&appid=YOUR_KEY");

void setup() {
  OneSheeld.begin();
  pinMode(strip1,OUTPUT); pinMode(strip2,OUTPUT); pinMode(strip3,OUTPUT); pinMode(lamp,OUTPUT);
  request1.setOnSuccess(onSuccess1);
  request1.getResponse().setOnJsonResponse(onJsonReply1);
  VoiceRecognition.setOnNewCommand(myFunction);
}

void loop() {
  // 每 5 秒查询一次时间并启动语音识别 (保持唤醒)
  if (millis() - previousMillis >= 5000) {
    previousMillis = millis();
    Clock.queryDateAndTime();
    VoiceRecognition.start();
  }
  // 解析时间用于 TTS 回复...
}

void myFunction(char *commandSpoken) {
  if (!strcmp(mainCommand, VoiceRecognition.getLastCommand())) { alexon(); state = 1; }
  if (!strcmp(playCommand, ...) && state==1) { alexoff(); MusicPlayer.play(); delay(10000); MusicPlayer.stop(); state=0; }
  else if (!strcmp(weatherCommand, ...) && state==1) { alexoff(); Internet.performGet(request1); OneSheeld.delay(5000); state=0; }
  if (!strcmp(clockCommand, ...) && state==1) { alexoff(); TextToSpeech.say("time in cairo is"); ... state=0; }
  if (!strcmp(lightonCommand, ...) && state==1) { alexoff(); digitalWrite(lamp,HIGH); TextToSpeech.say("the lights turned on"); state=0; }
  else if (!strcmp(lightoffCommand, ...) && state==1) { alexoff(); digitalWrite(lamp,LOW); TextToSpeech.say("the lights turned off"); state=0; }
}

// LED 灯带渐变动画模仿 Echo 光环
void alexon() { digitalWrite(strip1,HIGH); delay(200); digitalWrite(strip2,HIGH); delay(200); digitalWrite(strip3,HIGH); }
void alexoff() { digitalWrite(strip1,LOW); digitalWrite(strip2,LOW); digitalWrite(strip3,LOW); }

电路原理图

扩展建议

• 替换为 ESP32 + 本地语音识别 (离线、隐私更好)
• 接入 Home Assistant / MQTT 控制更多智能家居设备
• 加装 OLED 显示屏显示状态
• 设计 3D 打印外壳替代 PVC 管