کنترل تلویزیون با حرکات دست: آینده خانه‌های هوشمند در دستان شما

آیا از جستجو به دنبال ریموت کنترل خسته شده‌اید؟ آیا رؤیای کنترل تلویزیون خود را تنها با یک اشاره دست در سر می‌پرورانید؟ در این مقاله، ما به شما نشان می‌دهیم چگونه یک سیستم کنترل تلویزیون مبتنی بر حرکت کاربر را طراحی و پیاده‌سازی کنید که ریموت‌های سنتی را از معادله خارج می‌کند. این پروژه هیجان‌انگیز، ترکیبی از حسگرهای پیشرفته و میکروکنترلرهای قدرتمند است که تجربه تماشای تلویزیون شما را متحول خواهد کرد. با ما همراه باشید تا گام به گام این سفر جذاب الکترونیکی را آغاز کنیم و آینده کنترل لوازم خانگی را به خانه شما بیاوریم.

A. انتخاب برد اصلی و جایگزین‌ها

برد پیشنهادی: ESP32 Dev Kit C

برای این پروژه، برد ESP32 Dev Kit C را به عنوان گزینه اصلی پیشنهاد می‌کنیم. این برد با دارا بودن پردازنده قدرتمند، قابلیت‌های Wi-Fi و بلوتوث داخلی، و پشتیبانی عالی از محیط توسعه آردوینو، انتخابی ایده‌آل برای یک پروژه لوازم خانگی هوشمند است که نیاز به پردازش حرکات و ارسال فرمان‌های IR دارد.

• پردازش قوی: قابلیت مدیریت داده‌های حسگر حرکت و منطق کنترل IR.
• Wi-Fi/Bluetooth: پتانسیل ارتقاء به کنترل‌های هوشمندتر (مثل اتصال به Home Assistant) در آینده.
• پین‌های GPIO کافی: برای اتصال حسگر، LED مادون قرمز (IR LED) و سایر اجزا.
• پشتیبانی خوب: جامعه کاربری بزرگ و کتابخانه‌های فراوان.

جایگزین‌ها:

1. Arduino Uno R3:
   • مزایا: بسیار معروف برای مبتدیان، کتابخانه‌های فراوان، پایداری بالا.
   • معایب: قدرت پردازش کمتر نسبت به ESP32، عدم وجود Wi-Fi/بلوتوث داخلی، مناسب‌تر برای پروژه‌های ساده‌تر.
2. Raspberry Pi Pico (RP2040):
   • مزایا: پردازنده قدرتمند (Dual-core ARM Cortex-M0+), قیمت بسیار مناسب، پشتیبانی از MicroPython و C/C++.
   • معایب: عدم وجود Wi-Fi/بلوتوث داخلی (نیاز به ماژول جداگانه)، جامعه کاربری کمی کوچکتر نسبت به آردوینو برای برخی کتابخانه‌ها.

جدول مقایسه بردها

استدلال نهایی

با توجه به سناریو که شامل “کنترل تلویزیون از طریق حرکت کاربر” است و همچنین هدف ارتقاء به یک سیستم هوشمندتر در آینده (که skill: حرفه_ای در خروجی را نشان می‌دهد)، ESP32 Dev Kit C بهترین انتخاب است. قدرت پردازشی آن برای مدیریت سریع داده‌های حسگر حرکت و ارسال فرمان‌های IR کافی است و قابلیت‌های اتصال بی‌سیم آن، راه را برای افزودن امکانات پیشرفته‌تر مانند اتصال به اینترنت اشیا (IoT) و کنترل از راه دور فراهم می‌کند. در عین حال، اکوسیستم آردوینو برای ESP32 این امکان را به مبتدیان می‌دهد که با راهنمایی‌های مناسب، پروژه را به سادگی پیاده‌سازی کنند.

B. فهرست کامل قطعات (BOM) و سطوح قیمت

در ادامه، لیست کاملی از قطعات مورد نیاز برای این پروژه، به همراه تخمینی از قیمت‌ها در سه سطح مختلف ارائه شده است.

C. سیم‌بندی دقیق و جدول پین‌مپ

این بخش شامل راهنمای گام به گام سیم‌بندی قطعات به برد ESP32 است. برای وضوح بیشتر، از یک ماژول APDS-9960 و یک LED مادون قرمز به همراه ترانزیستور برای تقویت سیگنال استفاده می‌کنیم.

اتصال حسگر APDS-9960 به ESP32

حسگر APDS-9960 از پروتکل ارتباطی I2C استفاده می‌کند که تنها به دو پین داده و ساعت نیاز دارد.

• VCC: به پین 3.3V برد ESP32 متصل شود.
• GND: به پین GND (زمین) برد ESP32 متصل شود.
• SDA: به پین GPIO21 (SDA پیش‌فرض) برد ESP32 متصل شود.
• SCL: به پین GPIO22 (SCL پیش‌فرض) برد ESP32 متصل شود.

اتصال LED مادون قرمز (IR LED) به ESP32

برای اطمینان از برد کافی سیگنال IR، از یک ترانزیستور NPN (مانند BC547) برای درایو IR LED استفاده می‌کنیم.

• پایه کلکتور (C) ترانزیستور: به پایه بلندتر (آند) IR LED وصل شود. پایه کوتاه‌تر (کاتد) IR LED از طریق یک مقاومت 220 اهم به GND وصل شود.
• پایه امیتر (E) ترانزیستور: به GND برد ESP32 وصل شود.
• پایه بیس (B) ترانزیستور: از طریق یک مقاومت 10 کیلواهم به پین GPIO4 برد ESP32 وصل شود.
• منبع تغذیه 5V: پایه کلکتور ترانزیستور (سمت آند IR LED) به 5V برد ESP32 (یا منبع تغذیه خارجی) متصل شود.

جدول پین‌مپ

توضیح زمین (GND) و ولتاژ (VCC)

• GND (زمین): این پین، نقطه مرجع ولتاژ برای تمام مدارهای الکترونیکی شما است. تمام قطعات باید به یک GND مشترک متصل شوند تا جریان بتواند در مدار بسته شود و برد بتواند سیگنال‌ها را به درستی تفسیر کند. در ESP32، چندین پین GND وجود دارد که می‌توانید از هر یک از آنها استفاده کنید.
• 3.3V / 5V (ولتاژ تغذیه):
  • 3.3V: پین 3.3V روی ESP32 برای تغذیه قطعاتی مانند حسگر APDS-9960 که با این ولتاژ کار می‌کنند، استفاده می‌شود. مهم است که همیشه ولتاژ مورد نیاز سنسور خود را بررسی کنید.
  • 5V: پین 5V روی ESP32 معمولاً از طریق پورت USB تأمین می‌شود و می‌تواند برای تغذیه قطعاتی که جریان بیشتری نیاز دارند (مانند IR LED از طریق ترانزیستور) یا قطعاتی که با 5V کار می‌کنند، استفاده شود. استفاده از 5V برای درایو IR LED از طریق ترانزیستور باعث افزایش برد و قدرت سیگنال IR می‌شود.

مطمئن شوید که تمامی اتصالات محکم و بدون شل شدگی هستند. استفاده از برد بورد برای نمونه‌سازی اولیه توصیه می‌شود.

D. کد کامل، کتابخانه‌ها و نکات پیکربندی

در این بخش، کدهای لازم برای اجرای پروژه را ارائه می‌دهیم. یک نسخه MVP (حداقل محصول قابل اجرا) برای کنترل‌های پایه و یک نسخه با امکانات کمی پیشرفته‌تر.

لیست کتابخانه‌های مورد نیاز

برای این پروژه، شما به دو کتابخانه اصلی نیاز دارید که می‌توانید آن‌ها را از طریق “Library Manager” در Arduino IDE نصب کنید:

• SparkFun APDS-9960 RGB and Gesture Sensor:
  • نام دقیق: SparkFun APDS-9960 RGB and Gesture Sensor
  • سازنده: SparkFun Electronics
  • توضیحات: برای ارتباط با حسگر APDS-9960 و تشخیص حرکات.
• IRremote:
  • نام دقیق: IRremote
  • سازنده: Armin Joachimsmeyer
  • توضیحات: برای ارسال و دریافت کدهای مادون قرمز (IR) به/از تلویزیون.

کد MVP (حداقل محصول قابل اجرا)

این کد تشخیص حرکت‌های بالا/پایین برای تنظیم صدا و چپ/راست برای تغییر کانال را پیاده‌سازی می‌کند. کدهای IR باید از ریموت تلویزیون شما “یاد گرفته” شوند. فرض می‌کنیم شما قبلاً کدهای IR را دارید یا از کدهای نمونه استفاده می‌کنید.

#include <Wire.h>
#include <SparkFun_APDS9960.h>
#include <IRremote.h>

// --- تعریف پین‌ها ---
#define APDS9960_SDA_PIN 21
#define APDS9960_SCL_PIN 22
#define IR_SEND_PIN 4

// --- مقادیر کدهای IR (مثال) ---
// این کدها باید با ریموت کنترل تلویزیون شما جایگزین شوند!
// برای یادگیری کدها، از یک گیرنده IR و مثال IRreceiveDump در کتابخانه IRremote استفاده کنید.
// فرمت: 0x[HEX_CODE], [BIT_LENGTH], [PROTOCOL]
#define IR_VOLUME_UP_CODE 0xE0E040BF // مثال برای تلویزیون سامسونگ/LG (ممکن است متفاوت باشد)
#define IR_VOLUME_DOWN_CODE 0xE0E0D02F
#define IR_CHANNEL_UP_CODE 0xE0E048B7
#define IR_CHANNEL_DOWN_CODE 0xE0E008F7
#define IR_POWER_CODE 0xE0E0A05F

// --- پروتکل IR (مثال) ---
// بسته به تلویزیون شما ممکن است NEC, SONY, RC5, RC6, ... باشد.
// برای ESP32، از پروتکل RAW یا از IR_TYPE_UNKNOWN_LG/SAMSUNG استفاده کنید اگر IRremote آن را پشتیبانی می کند.
// برای سادگی، فعلا از RAW یا یک پروتکل عمومی استفاده می کنیم. در مثال های IRremote، پروتکل ها مشخص شده اند.
// فرض می‌کنیم پروتکل SAMSUNG (یا NEC)
#define IR_PROTOCOL_SAMSUNG 1 // IRremote.h تعاریف خود را دارد. IR_TYPE_SAMSUNG

// --- شیء حسگر APDS9960 و فرستنده IR ---
SparkFun_APDS9960 apds = SparkFun_APDS9960();
IRsend irsend;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Serial.println(F("ESP32 Gesture TV Controller"));

  // --- شروع I2C ---
  Wire.begin(APDS9960_SDA_PIN, APDS9960_SCL_PIN); // برای ESP32 باید پین ها را مشخص کرد

  // --- شروع APDS-9960 ---
  if (apds.init()) {
    Serial.println(F("APDS-9960 در حال مقداردهی اولیه است."));
  } else {
    Serial.println(F("مشکل در مقداردهی اولیه APDS-9960."));
  }

  // فعال کردن قابلیت تشخیص ژست
  if (apds.enableGestureSensor(true)) {
    Serial.println(F("حسگر ژست فعال شد."));
  } else {
    Serial.println(F("مشکل در فعال کردن حسگر ژست."));
  }

  // --- پیکربندی IR ---
  irsend.begin(IR_SEND_PIN); // پین فرستنده IR
  Serial.println(F("فرستنده IR آماده است."));
}

void loop() {
  int gesture = apds.readGesture();

  if (gesture != 0) {
    switch (gesture) {
      case DIR_UP:
        Serial.println(F("UP Gesture - Volume Up!"));
        // irsend.sendNEC(IR_VOLUME_UP_CODE, 32); // مثال برای پروتکل NEC
        irsend.sendSAMSUNG(IR_VOLUME_UP_CODE, 32); // مثال برای پروتکل SAMSUNG (اکثر تلویزیون‌های جدید)
        break;
      case DIR_DOWN:
        Serial.println(F("DOWN Gesture - Volume Down!"));
        irsend.sendSAMSUNG(IR_VOLUME_DOWN_CODE, 32);
        break;
      case DIR_LEFT:
        Serial.println(F("LEFT Gesture - Channel Down!"));
        irsend.sendSAMSUNG(IR_CHANNEL_DOWN_CODE, 32);
        break;
      case DIR_RIGHT:
        Serial.println(F("RIGHT Gesture - Channel Up!"));
        irsend.sendSAMSUNG(IR_CHANNEL_UP_CODE, 32);
        break;
      case DIR_NEAR:
        Serial.println(F("NEAR Gesture - Power Toggle!"));
        irsend.sendSAMSUNG(IR_POWER_CODE, 32);
        delay(200); // تاخیر برای جلوگیری از ارسال چندباره
        break;
      case DIR_FAR:
        Serial.println(F("FAR Gesture - (No action)"));
        break;
      default:
        Serial.println(F("UNKNOWN Gesture!"));
        break;
    }
    delay(500); // تاخیر برای جلوگیری از ارسال بیش از حد فرمان‌ها
  }
}
  

کد پیشرفته (با قابلیت یادگیری کد IR)

این نسخه از کد شامل قابلیت “حالت یادگیری” است که به شما امکان می‌دهد کدهای IR را مستقیماً از طریق این سیستم یاد بگیرید. برای این منظور به یک گیرنده IR (مانند TSOP38238) نیاز دارید که به ESP32 متصل شود. ما از پین GPIO5 برای گیرنده IR استفاده می‌کنیم.

#include <Wire.h>
#include <SparkFun_APDS9960.h>
#include <IRremote.h>
#include <EEPROM.h> // برای ذخیره سازی کدها در حافظه پایدار

// --- تعریف پین‌ها ---
#define APDS9960_SDA_PIN 21
#define APDS9960_SCL_PIN 22
#define IR_SEND_PIN 4
#define IR_RECEIVE_PIN 5
#define LEARNING_MODE_LED_PIN 2 // مثلا یک LED برای نشان دادن حالت یادگیری

// --- آدرس‌های EEPROM برای ذخیره سازی کدها ---
#define EEPROM_SIZE 32 // اندازه کافی برای چند کد 32 بیتی
#define ADDR_VOLUME_UP 0
#define ADDR_VOLUME_DOWN 4
#define ADDR_CHANNEL_UP 8
#define ADDR_CHANNEL_DOWN 12
#define ADDR_POWER_TOGGLE 16

// --- مقادیر کدهای IR (پیش‌فرض یا از EEPROM) ---
unsigned long irVolumeUp = 0;
unsigned long irVolumeDown = 0;
unsigned long irChannelUp = 0;
unsigned long irChannelDown = 0;
unsigned long irPowerToggle = 0;

// --- شیء حسگر APDS9960 و فرستنده/گیرنده IR ---
SparkFun_APDS9960 apds = SparkFun_APDS9960();
IRsend irsend;
IRrecv irrecv(IR_RECEIVE_PIN);
decode_results results; // برای ذخیره نتایج دریافت IR

// --- توابع کمکی برای ذخیره/خواندن EEPROM ---
void saveCode(int address, unsigned long code) {
  EEPROM.put(address, code);
  EEPROM.commit();
  Serial.print(F("کد در آدرس ")); Serial.print(address); Serial.println(F(" ذخیره شد."));
}

unsigned long readCode(int address) {
  unsigned long code;
  EEPROM.get(address, code);
  return code;
}

void loadAllCodes() {
  irVolumeUp = readCode(ADDR_VOLUME_UP);
  irVolumeDown = readCode(ADDR_VOLUME_DOWN);
  irChannelUp = readCode(ADDR_CHANNEL_UP);
  irChannelDown = readCode(ADDR_CHANNEL_DOWN);
  irPowerToggle = readCode(ADDR_POWER_TOGGLE);

  // اگر کد 0 بود (نشان دهنده عدم ذخیره قبلی)، مقادیر پیش‌فرض (یا خالی)
  if (irVolumeUp == 0) irVolumeUp = IR_VOLUME_UP_CODE; // از کدهای پیش فرض MVP استفاده کنید
  if (irVolumeDown == 0) irVolumeDown = IR_VOLUME_DOWN_CODE;
  if (irChannelUp == 0) irChannelUp = IR_CHANNEL_UP_CODE;
  if (irChannelDown == 0) irChannelDown = IR_CHANNEL_DOWN_CODE;
  if (irPowerToggle == 0) irPowerToggle = IR_POWER_CODE;

  Serial.println(F("کدهای IR از EEPROM بارگذاری شد."));
  Serial.print(F("Volume Up: ")); Serial.println(irVolumeUp, HEX);
  // سایر کدها را نیز چاپ کنید
}

// --- حالت یادگیری ---
void enterLearningMode(const char* action, int address) {
  Serial.print(F("وارد حالت یادگیری برای: ")); Serial.println(action);
  Serial.println(F("لطفاً دکمه مربوطه را روی ریموت کنترل فشار دهید."));
  digitalWrite(LEARNING_MODE_LED_PIN, HIGH); // روشن کردن LED
  irrecv.enableIRIn(); // فعال کردن گیرنده IR

  unsigned long startTime = millis();
  while (millis() - startTime < 15000) { // 15 ثانیه فرصت برای یادگیری
    if (irrecv.decode(&results)) {
      Serial.print(F("کد دریافت شد: "));
      irsend.printIRResultShort(&Serial, &results); // چاپ نتیجه
      if (results.value != 0xFFFFFFFF) { // 0xFFFFFFFF معمولا به معنای تکرار است
        saveCode(address, results.value);
        Serial.print(F("کد ")); Serial.print(action); Serial.print(F(": ")); Serial.println(results.value, HEX);
        // پروتکل را نیز باید ذخیره کرد، یا به صورت دستی انتخاب کرد.
        // برای سادگی، فعلاً فرض می‌کنیم همه از یک پروتکل (مثلاً SAMSUNG) استفاده می‌کنند.
        irrecv.resume(); // ادامه دریافت
        digitalWrite(LEARNING_MODE_LED_PIN, LOW);
        loadAllCodes(); // بارگذاری مجدد کدها
        return;
      }
      irrecv.resume(); // ادامه دریافت حتی اگر کد تکرار باشد
    }
  }
  Serial.println(F("زمان یادگیری به پایان رسید. کد دریافت نشد."));
  digitalWrite(LEARNING_MODE_LED_PIN, LOW);
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Serial.println(F("ESP32 Gesture TV Controller - Advanced"));

  EEPROM.begin(EEPROM_SIZE); // مقداردهی اولیه EEPROM
  loadAllCodes(); // بارگذاری کدهای ذخیره شده

  pinMode(LEARNING_MODE_LED_PIN, OUTPUT);
  digitalWrite(LEARNING_MODE_LED_PIN, LOW);

  Wire.begin(APDS9960_SDA_PIN, APDS9960_SCL_PIN);

  if (apds.init()) {
    Serial.println(F("APDS-9960 در حال مقداردهی اولیه است."));
  } else {
    Serial.println(F("مشکل در مقداردهی اولیه APDS-9960."));
  }

  if (apds.enableGestureSensor(true)) {
    Serial.println(F("حسگر ژست فعال شد."));
  } else {
    Serial.println(F("مشکل در فعال کردن حسگر ژست."));
  }

  irsend.begin(IR_SEND_PIN);
  irrecv.enableIRIn(); // فعال کردن گیرنده IR در حالت پیش فرض
  Serial.println(F("فرستنده و گیرنده IR آماده است."));

  // برای تست اولیه، می‌توانید یکبار وارد حالت یادگیری شوید
  // enterLearningMode("Volume Up", ADDR_VOLUME_UP);
  // enterLearningMode("Volume Down", ADDR_VOLUME_DOWN);
  // ...
}

void loop() {
  int gesture = apds.readGesture();

  if (gesture != 0) {
    switch (gesture) {
      case DIR_UP:
        Serial.println(F("UP Gesture - Volume Up!"));
        irsend.sendSAMSUNG(irVolumeUp, 32); // استفاده از کد ذخیره شده
        break;
      case DIR_DOWN:
        Serial.println(F("DOWN Gesture - Volume Down!"));
        irsend.sendSAMSUNG(irVolumeDown, 32);
        break;
      case DIR_LEFT:
        Serial.println(F("LEFT Gesture - Channel Down!"));
        irsend.sendSAMSUNG(irChannelDown, 32);
        break;
      case DIR_RIGHT:
        Serial.println(F("RIGHT Gesture - Channel Up!"));
        irsend.sendSAMSUNG(irChannelUp, 32);
        break;
      case DIR_NEAR:
        Serial.println(F("NEAR Gesture - Power Toggle!"));
        irsend.sendSAMSUNG(irPowerToggle, 32);
        delay(200);
        break;
      case DIR_FAR:
        // یک ژست خاص برای ورود به حالت یادگیری (مثلا دو بار حرکت به سمت FAR)
        static unsigned long lastFarTime = 0;
        if (millis() - lastFarTime < 1000) { // اگر در یک ثانیه دو بار FAR تشخیص داده شد
          Serial.println(F("Two FAR gestures detected - Entering Learning Mode sequence."));
          enterLearningMode("Volume Up", ADDR_VOLUME_UP);
          enterLearningMode("Volume Down", ADDR_VOLUME_DOWN);
          enterLearningMode("Channel Up", ADDR_CHANNEL_UP);
          enterLearningMode("Channel Down", ADDR_CHANNEL_DOWN);
          enterLearningMode("Power Toggle", ADDR_POWER_TOGGLE);
        }
        lastFarTime = millis();
        Serial.println(F("FAR Gesture - (No direct action, might trigger learning mode)"));
        break;
      default:
        Serial.println(F("UNKNOWN Gesture!"));
        break;
    }
    delay(500);
  }
}
  

E. راهنمای نصب IDE و آپلود کد

برای برنامه ریزی ESP32، از محیط توسعه Arduino IDE استفاده می‌کنیم که برای مبتدیان بسیار کاربرپسند است.

گام 1: نصب Arduino IDE

1. به وب‌سایت رسمی Arduino (www.arduino.cc) مراجعه کنید.
2. نسخه مناسب برای سیستم‌عامل خود (Windows, macOS, Linux) را دانلود و نصب کنید.

گام 2: افزودن پشتیبانی ESP32 به Arduino IDE

1. Arduino IDE را باز کنید.
2. به File > Preferences (در ویندوز و لینوکس) یا Arduino > Preferences (در macOS) بروید.
3. در قسمت Additional Boards Manager URLs، لینک زیر را اضافه کنید:

   https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_index.json

   اگر لینک‌های دیگری نیز دارید، آن‌ها را با کاما (`,`) از هم جدا کنید.

4. OK را بزنید تا پنجره Preferences بسته شود.
5. به Tools > Board > Boards Manager... بروید.
6. در نوار جستجو، esp32 را تایپ کنید و بسته esp32 by Espressif Systems را پیدا کرده و روی Install کلیک کنید. این فرآیند ممکن است چند دقیقه طول بکشد.

گام 3: نصب درایور USB به سریال

اکثر بردهای ESP32 از چیپ‌های CP210x یا CH340 برای ارتباط USB به سریال استفاده می‌کنند. اگر پس از اتصال برد به کامپیوتر، پورت COM/Serial در Arduino IDE ظاهر نشد، ممکن است نیاز به نصب درایور مربوطه داشته باشید:

• برای CP210x: به وب‌سایت Silicon Labs مراجعه کرده و درایور VCP (Virtual COM Port) را دانلود و نصب کنید.
• برای CH340: درایور CH340 را جستجو کرده و نصب کنید.

گام 4: انتخاب برد و پورت

1. برد ESP32 خود را با کابل USB به کامپیوتر متصل کنید.
2. در Arduino IDE، به Tools > Board بروید و در بخش ESP32 Arduino، گزینه ESP32 Dev Module را انتخاب کنید.
3. به Tools > Port بروید و پورت COM/Serial مربوط به ESP32 خود را انتخاب کنید (معمولاً یک شماره COM مانند COM3, COM4 در ویندوز یا /dev/cu.usbserial-XXXX در macOS).
4. تنظیمات دیگر (مانند Baud Rate) معمولاً پیش‌فرض باقی می‌مانند.

گام 5: نصب کتابخانه‌ها (SparkFun APDS9960 و IRremote)

1. در Arduino IDE، به Sketch > Include Library > Manage Libraries... بروید.
2. در نوار جستجو، APDS9960 را تایپ کنید و کتابخانه SparkFun APDS-9960 RGB and Gesture Sensor را پیدا کرده و نصب کنید.
3. مجدداً در نوار جستجو، IRremote را تایپ کنید و کتابخانه IRremote by Armin Joachimsmeyer را پیدا کرده و نصب کنید.
4. برای کد پیشرفته، EEPROM را نیز در Library Manager جستجو کنید و کتابخانه EEPROM by ESP for ESP32 را نصب کنید (معمولاً به صورت پیش‌فرض با نصب ESP32 SDK می‌آید، اما چک کنید).

گام 6: آپلود کد

1. کد (MVP یا پیشرفته) را در Arduino IDE کپی و جایگذاری کنید.
2. روی دکمه Verify (تیک) کلیک کنید تا کد کامپایل شود و از عدم وجود خطا اطمینان حاصل کنید.
3. روی دکمه Upload (فلش به سمت راست) کلیک کنید.
4. معمولاً برای بردهای ESP32، باید دکمه BOOT (گاهی اوقات با نام FLASH) را روی برد نگه دارید تا فرآیند آپلود شروع شود. برخی از بردها این کار را به صورت خودکار انجام می‌دهند. پس از شروع آپلود، می‌توانید دکمه BOOT را رها کنید.
5. پس از اتمام موفقیت‌آمیز آپلود، پیام Done uploading را مشاهده خواهید کرد.

F. چک‌لیست عیب‌یابی و خطاهای رایج

عیب‌یابی بخش مهمی از هر پروژه الکترونیکی است. در اینجا یک چک‌لیست جامع و خطاهای رایج به همراه نحوه تست مرحله‌ای آورده شده است.

چک‌لیست عیب‌یابی

1. تغذیه:
   • آیا برد ESP32 روشن است؟ (چراغ Power LED باید روشن باشد).
   • آیا کابل USB به درستی متصل شده و برق کافی تأمین می‌شود؟
   • آیا ولتاژهای 3.3V و 5V روی برد ESP32 پایدار هستند؟
2. سیم‌بندی:
   • تمام سیم‌های جامپر را دوباره بررسی کنید: آیا به پین‌های صحیح متصل شده‌اند؟
   • آیا اتصالات محکم هستند و هیچ سیمی شل نیست؟
   • آیا پین‌های GND تمام قطعات به یکدیگر و به GND برد ESP32 وصل شده‌اند؟
   • آیا مقاومت 220 اهم با IR LED و مقاومت 10 کیلواهم با بیس ترانزیستور به درستی قرار گرفته‌اند؟
3. کد:
   • آیا کد بدون خطای کامپایل آپلود شد؟
   • آیا کتابخانه‌های SparkFun APDS9960 و IRremote به درستی نصب شده‌اند؟
   • آیا پین‌های SDA/SCL برای Wire.begin() به درستی در کد مشخص شده‌اند؟
   • آیا IR_SEND_PIN و IR_RECEIVE_PIN در کد با اتصالات فیزیکی مطابقت دارند؟
   • آیا کدهای IR (IR_VOLUME_UP_CODE و غیره) صحیح هستند و با تلویزیون شما مطابقت دارند؟
4. حسگر APDS-9960:
   • آیا با Serial Monitor پیامی مانند “APDS-9960 در حال مقداردهی اولیه است.” مشاهده می‌کنید؟ اگر خطا دیدید، مشکل از سیم‌بندی I2C یا خود حسگر است.
   • آیا با حرکت دادن دست جلوی حسگر، پیام‌های “UP Gesture”, “DOWN Gesture” و غیره را در Serial Monitor می‌بینید؟
5. IR LED:
   • IR LED با چشم غیر مسلح نامرئی است. برای بررسی کارکرد آن، دوربین گوشی خود را رو به LED بگیرید. هنگام ارسال فرمان، باید نور بنفش کم‌رنگی را در صفحه گوشی مشاهده کنید.
   • آیا IR LED به درستی به ترانزیستور و منبع 5V متصل شده است؟

خطاهای رایج

• A fatal error occurred: Failed to connect to ESP32: Timed out waiting for packet header:
  • دلیل: برد در حالت آپلود (Flash Mode) نیست.
  • راه‌حل: هنگام آپلود کد، دکمه BOOT (یا FLASH) را روی برد ESP32 نگه دارید تا آپلود شروع شود. سپس آن را رها کنید.
  • راه‌حل دیگر: مطمئن شوید درایور USB-to-Serial نصب شده و پورت صحیح انتخاب شده است.
• عدم تشخیص ژست (No Gesture Detected):
  • دلیل: حسگر به درستی وصل نشده یا فعال نشده است.
  • راه‌حل: سیم‌بندی I2C (SDA, SCL, VCC, GND) را دوباره بررسی کنید. مطمئن شوید apds.init() و apds.enableGestureSensor(true) در کد موفقیت‌آمیز هستند (چاپ پیام‌های موفقیت در Serial Monitor را بررسی کنید).
• تلویزیون به فرمان IR پاسخ نمی‌دهد:
  • دلیل: کدهای IR اشتباه هستند یا IR LED به درستی کار نمی‌کند.
  • راه‌حل:
    1. ابتدا با دوربین گوشی از کارکرد IR LED اطمینان حاصل کنید.
    2. کدهای IR را با دقت از ریموت اصلی تلویزیون خود یاد بگیرید (با استفاده از گیرنده IR و مثال IRreceiveDump).
    3. پروتکل IR را نیز بررسی کنید (NEC, SAMSUNG, SONY و غیره) و تابع irsend.sendXXX() مناسب را در کد استفاده کنید.
    4. موقعیت IR LED را نسبت به تلویزیون تنظیم کنید تا دید مستقیم داشته باشد.
• خطای 'IRremote' does not name a type یا 'SparkFun_APDS9960' does not name a type:
  • دلیل: کتابخانه‌ها به درستی نصب نشده‌اند.
  • راه‌حل: از Library Manager در Arduino IDE اطمینان حاصل کنید که هر دو کتابخانه (و EEPROM برای نسخه پیشرفته) نصب شده‌اند.

تست مرحله‌ای

1. تست برد ESP32:
   • برد را به تنهایی وصل کنید. کد Blink (مثال‌های آردوینو) را آپلود کنید تا از عملکرد صحیح برد و پورت USB اطمینان حاصل کنید.
2. تست حسگر APDS-9960:
   • فقط حسگر APDS-9960 را به ESP32 وصل کنید. کد (MVP) را آپلود کنید و Serial Monitor را باز کنید. مطمئن شوید پیام‌های مقداردهی اولیه حسگر را می‌بینید. با حرکت دادن دست، پیام‌های ژست را در Serial Monitor مشاهده کنید.
3. تست IR LED:
   • کدهای IR را در کد MVP جایگذاری کنید. کد را آپلود کنید. هنگام تشخیص ژست (مثلاً بالا)، دوربین گوشی خود را به IR LED بگیرید تا ببینید نور بنفش ساطع می‌شود یا خیر.
4. تست جامع:
   • تمام قطعات را طبق نقشه سیم‌بندی وصل کرده و کد نهایی را آپلود کنید. Serial Monitor را برای اشکال‌زدایی باز نگه دارید و عملکرد سیستم را با تلویزیون تست کنید.
5. (برای نسخه پیشرفته) تست گیرنده IR:
   • کد IRreceiveDump از کتابخانه IRremote را روی ESP32 آپلود کنید. گیرنده IR را وصل کرده و دکمه‌های ریموت تلویزیون را فشار دهید. کدهای IR و پروتکل را در Serial Monitor مشاهده کنید و آنها را برای استفاده در کد اصلی ذخیره نمایید.

G. توان و ایمنی (مصرف، تغذیه، ESD)

اطمینان از ایمنی و پایداری الکتریکی پروژه برای عملکرد طولانی‌مدت و جلوگیری از آسیب ضروری است.

مصرف توان

• ESP32: در حالت فعال (با Wi-Fi و بلوتوث فعال و پردازش)، ESP32 می‌تواند حدود 80-200 میلی‌آمپر (mA) جریان مصرف کند. در حالت Sleep (که برای این پروژه نیاز نیست)، مصرف به میکروآمپر کاهش می‌یابد.
• APDS-9960: این حسگر مصرف جریان کمی دارد، در حدود 20-50mA در حالت فعال و هنگام تشخیص ژست.
• IR LED: در لحظه ارسال سیگنال (به مدت بسیار کوتاه)، یک IR LED با جریان حدود 20-100mA کار می‌کند. با توجه به استفاده از ترانزیستور، جریان از منبع 5V تأمین می‌شود و پین GPIO تنها جریان بیس ترانزیستور را فراهم می‌کند که بسیار کم است.
• کل مصرف: در اوج مصرف (هنگام ارسال IR و تشخیص ژست)، مجموع مصرف جریان احتمالاً زیر 300 میلی‌آمپر خواهد بود.

تغذیه

• منبع تغذیه: برای تغذیه این پروژه، یک آداپتور USB 5V با حداقل 1 آمپر (1000mA) کاملاً کافی است. شارژرهای قدیمی گوشی‌های هوشمند گزینه‌های مناسبی هستند.
• اتصال: تغذیه اصلی از طریق پورت Micro-USB برد ESP32 انجام می‌شود. ESP32 رگولاتور داخلی دارد که 5V ورودی را به 3.3V مورد نیاز خود تبدیل می‌کند. همچنین پین 5V روی برد ESP32 می‌تواند برای تغذیه IR LED (از طریق ترانزیستور) استفاده شود.
• رگولاتور داخلی: ESP32 دارای یک رگولاتور ولتاژ داخلی است که ولتاژ 5V ورودی (از USB) را به 3.3V برای هسته و GPIO‌های خود تبدیل می‌کند. بنابراین، مطمئن شوید که حسگر APDS-9960 به پین 3.3V متصل است، نه 5V.

ایمنی (ESD – Electrostatic Discharge)

تخلیه الکترواستاتیک (ESD) می‌تواند به قطعات الکترونیکی آسیب برساند، به خصوص در آب و هوای خشک.

• پیشگیری:
  • سطح کار: روی یک سطح غیر ایستا (مانند چوب یا نایلون) کار کنید، نه روی فرش.
  • لمس زمین: قبل از دست زدن به قطعات، هر جسم فلزی (مانند شیر آب، قاب کیس کامپیوتر) را لمس کنید تا هرگونه بار الکتریکی ساکن از بدن شما تخلیه شود.
  • استفاده از مچ‌بند ESD: برای پروژه‌های جدی‌تر، می‌توانید از مچ‌بند ESD استفاده کنید که شما را به یک نقطه زمین متصل می‌کند.
  • بسته‌بندی: قطعات الکترونیکی را در بسته‌بندی‌های ضد استاتیک (کیسه‌های نقره‌ای یا سیاه رسانا) نگهداری کنید تا از آسیب ESD جلوگیری شود.
• علائم آسیب ESD: آسیب ESD همیشه به صورت فوری ظاهر نمی‌شود و ممکن است باعث عملکرد ناپایدار یا کاهش عمر قطعه در آینده شود.

H. پیشنهاد ارتقا و جایگزین‌ها

این پروژه یک نقطه شروع عالی است، اما پتانسیل زیادی برای ارتقا و افزودن قابلیت‌های بیشتر دارد:

پیشنهادات ارتقا:

1. ژست‌های بیشتر و پیچیده‌تر:
   • آموزش ژست‌های ترکیبی (مثلاً بالا و سپس راست) برای عملکردهای خاص.
   • پیاده‌سازی یک “حالت انتخابی” که در آن ژست‌های اولیه تلویزیون را روشن/خاموش می‌کند و سپس با ژست‌های دیگر، بین حالت‌های مختلف (مثلاً کنترل کانال، کنترل صدا، ورودی‌ها) جابجا می‌شود.
2. ارتباط Wi-Fi و IoT:
   • ادغام با پلتفرم‌های خانه هوشمند مانند Home Assistant یا OpenHAB از طریق MQTT. این امکان کنترل تلویزیون از راه دور از طریق اپلیکیشن گوشی یا اتوماسیون خانگی را فراهم می‌کند.
   • ساخت یک رابط وب ساده روی ESP32 برای پیکربندی کدها یا مشاهده وضعیت.
3. بازخورد دیداری/شنیداری:
   • افزودن یک LED RGB کوچک برای نمایش وضعیت‌های مختلف (مثلاً سبز برای روشن بودن، آبی برای تشخیص ژست، قرمز برای خطای IR).
   • افزودن یک بازر کوچک برای بازخورد صوتی هنگام تشخیص ژست.
4. افزودن صفحه نمایش OLED کوچک:
   • یک صفحه نمایش 0.96 اینچی OLED می‌تواند اطلاعاتی مانند “Volume Up”, “Channel 3” یا “Learning Mode” را نمایش دهد.
5. تشخیص افراد و خاموش شدن خودکار:
   • ادغام با حسگرهای PIR دیگر یا حتی یک دوربین ESP32-CAM (که پیچیده‌تر است) برای تشخیص عدم حضور افراد در اتاق و خاموش کردن خودکار تلویزیون.

جایگزین‌ها:

در صورتی که حسگر APDS-9960 نیازهای شما را برآورده نمی‌کند یا به دنبال رویکردهای متفاوتی هستید:

1. حسگر ToF (Time-of-Flight) مانند VL53L0X:
   • مزایا: تشخیص دقیق فاصله و حرکات “نزدیک/دور”.
   • معایب: تشخیص ژست‌های جانبی (چپ/راست، بالا/پایین) دشوارتر است و نیاز به الگوریتم‌های پیچیده‌تری دارد.
2. استفاده از دوربین (ESP32-CAM):
   • مزایا: امکان تشخیص ژست‌های بسیار پیچیده‌تر، تشخیص چهره، و شمارش افراد.
   • معایب: بسیار پیچیده‌تر برای مبتدیان، نیاز به پردازش تصویر سنگین‌تر (که ممکن است ESP32 را به چالش بکشد)، نگرانی‌های مربوط به حریم خصوصی.
3. سیستم‌های آماده کنترل صوتی/ژست:
   • ماژول‌های آماده مانند Grove – Gesture Sensor (که معمولاً بر پایه APDS-9960 است) یا ماژول‌های کنترل صوتی که می‌توانند دستورات صوتی را به فرمان‌های IR تبدیل کنند.
   • مزایا: سهولت استفاده، بدون نیاز به کدنویسی عمیق.
   • معایب: انعطاف‌پذیری کمتر برای سفارشی‌سازی.
4. کنترل از طریق HDMI-CEC:
   • برخی تلویزیون‌ها از استاندارد HDMI-CEC پشتیبانی می‌کنند که امکان کنترل دستگاه‌های متصل از طریق HDMI را فراهم می‌کند. این روش می‌تواند با استفاده از یک Raspberry Pi و کتابخانه‌های HDMI-CEC پیاده‌سازی شود.
   • مزایا: کنترل کامل‌تر و بدون نیاز به IR LED و کدهای IR.
   • معایب: همه تلویزیون‌ها به صورت کامل از HDMI-CEC پشتیبانی نمی‌کنند، نیاز به Raspberry Pi (که کمی پیچیده‌تر از میکروکنترلر است).

با ارتقاها و جایگزین‌های فوق، می‌توانید پروژه کنترل تلویزیون با حرکت خود را به سطح بالاتری از هوشمندی و سفارشی‌سازی برسانید و آن را به یک ابزار واقعاً کاربردی در خانه هوشمند خود تبدیل کنید.