資料介紹
描述
在這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目中,我展示了如何使用 ESP8266 Arduino 使用Arduino IoT Cloud和Alexa制作基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居,以通過(guò)語(yǔ)音命令、紅外遙控器和手動(dòng)開(kāi)關(guān)控制 4 臺(tái)家用電器。

如果互聯(lián)網(wǎng)不可用,您可以通過(guò)紅外遙控和手動(dòng)開(kāi)關(guān)控制家電。
- 使用Alexa控制設(shè)備。
- 使用 Arduino EEPROM來(lái)記住以前的狀態(tài)
- 用紅外遙控器控制電器。
- 使用開(kāi)關(guān)或按鈕手動(dòng)控制設(shè)備
- 在 Amazon Alexa 應(yīng)用程序中監(jiān)控實(shí)時(shí)反饋和室溫。
- 無(wú)需互聯(lián)網(wǎng)即可手動(dòng)控制家電。
- 用于該項(xiàng)目的所有資源都是免費(fèi)的。
因此,如果您按照所有步驟操作,只需使用 Arduino UNO、NodeMCU 和繼電器模塊即可輕松制作此物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目。
雖然 PCB 不是強(qiáng)制性的,但我使用 PCB 使電路緊湊并使項(xiàng)目具有專(zhuān)業(yè)外觀。
這個(gè) Arduino 物聯(lián)網(wǎng)云項(xiàng)目如何運(yùn)作?

此 Arduino ESP8266 家庭自動(dòng)化按以下步驟工作。
- 當(dāng)您要求Alexa控制電器時(shí),它會(huì)將信號(hào)發(fā)送到 Arduino 物聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)器。
- NodeMCU將通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)接收來(lái)自Arduino IoT Cloud的信號(hào)。
- NodeMCU通過(guò)串行終端向 Arduino 發(fā)送相同的信號(hào)。
- Arduino UNO將處理該信號(hào)并打開(kāi)或關(guān)閉繼電器。
- Arduino通過(guò)串行通信將反饋發(fā)送到 NodeMCU 。
- NodeMCU 通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)向Arduino 物聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)器發(fā)送反饋。
- 可以在Amazon Alexa應(yīng)用程序中監(jiān)控實(shí)時(shí)反饋。

此物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目所需的組件(無(wú) PCB)
- 阿杜諾UNO
- NodeMCU ESP8266
- 1838紅外線(xiàn)接收器(帶金屬外殼)
- DHT11傳感器
- 4 通道 5V SPDT 繼電器模塊
- 開(kāi)關(guān)或按鈕
- 5V 直流電源。

Arduino 控制繼電器 PCB 所需的組件:
- Atmega328P微控制器
- ESP8266 ESP01
- PC817 光耦合器(4 個(gè))
- 510 歐姆 0.25 瓦電阻器(4 個(gè))(R1 -- R4)
- 1k 0.25 瓦電阻器(6 個(gè))(R5 -- R10)
- 2k 0.25瓦電阻
- 4.7k 0.25瓦電阻
- 10k 0.25 瓦電阻器(2 個(gè))
- 22pF陶瓷電容
- 104陶瓷電容
- 220uF 25V 電容 (2no)
- 1uF 箱形電容 (1no)
- 16MHz晶振
- LED 5 毫米(6 個(gè))
- 1N4007 二極管(4 個(gè))(D1 -- D4)
- 按鈕(8 個(gè))
- BC547 三極管(4顆)
- 繼電器 5v (SPDT)(4 個(gè))
- 終端連接器
- 跳線(xiàn) (5no)
- 開(kāi)關(guān) (1no)
- 海凌交直流220v-5v
ESP8266 Arduino 控制繼電器的電路圖

電路非常簡(jiǎn)單,我使用數(shù)字引腳D4、D5、D6 和 D7來(lái)控制 4 個(gè)繼電器。
數(shù)字引腳D10、D11、D12 和 D13與開(kāi)關(guān)連接以手動(dòng)控制 4 個(gè)繼電器。
紅外接收器的輸出腳接A0 ,DHT11傳感器接A1 。
我在 Arduino IDE 中使用了INPUT_PULLUP函數(shù),而不是使用上拉電阻。
我使用D2 作為 RX ,使用D3 作為 TX與 NodeMCU 模塊進(jìn)行串行通信。
如果您使用鎖存開(kāi)關(guān),則只需將按鈕連接到數(shù)字引腳和 GND,而不是按鈕。
在高壓下工作時(shí),請(qǐng)采取適當(dāng)?shù)陌踩A(yù)防措施。
使用 ESP8266 NodeMCU 的 Alexa 控制繼電器

如果 NodeMCU 連接到 WiFi,您可以通過(guò)Amazon Alexa App控制家電。
您還可以要求Alexa從世界任何地方打開(kāi)和關(guān)閉設(shè)備。
對(duì)于這個(gè)家庭自動(dòng)化項(xiàng)目,您不需要任何 Echo DOT 或其他 Alexa 設(shè)備。
如果 NodeMCU 與 WiFi 連接,您還可以通過(guò)Arduino IoT Cloud 網(wǎng)絡(luò)儀表板和Arduino IoT Cloud Remote 移動(dòng)應(yīng)用程序控制家電。
帶紅外遙控和手動(dòng)開(kāi)關(guān)的控制繼電器

您始終可以使用紅外遙控和手動(dòng)開(kāi)關(guān)控制繼電器。
我將在以下步驟中解釋如何從任何遙控器獲取紅外代碼(十六進(jìn)制代碼)。
如果 NodeMCU 連接到 Wi-Fi,您可以在Amazon Alexa App和Arduino 云儀表板中監(jiān)控實(shí)時(shí)反饋。
如果 WiFi 不可用,您仍然可以使用紅外遙控和手動(dòng)開(kāi)關(guān)控制繼電器。
當(dāng) WiFi 可用時(shí),NodeMCU 將自動(dòng)重新連接 WiFi。
為這個(gè)智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì) PCB

為了使電路緊湊并具有專(zhuān)業(yè)的外觀,我在測(cè)試了智能繼電器模塊的所有功能后設(shè)計(jì)了 PCB。
您可以從以下鏈接下載此家庭自動(dòng)化項(xiàng)目的 PCB Gerber 文件:
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2. 單擊立即報(bào)價(jià)按鈕。

3. 單擊“添加您的 Gerber 文件”按鈕。然后瀏覽并選擇您下載的 Gerber 文件。
4. 設(shè)置所需參數(shù),如數(shù)量、PCB 遮蔽顏色等。

5. 選擇組裝面和 SMT 數(shù)量。

6. 現(xiàn)在上傳BOM和PickAndPlace文件。

7. 現(xiàn)在確認(rèn)您要通過(guò) SMT 服務(wù)焊接的所有組件。
8. 單擊“保存到購(gòu)物車(chē)”按鈕。
選擇送貨地址和付款方式

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我的 PCB 需要 3 天時(shí)間才能制造出來(lái),并使用 DHL 交付選項(xiàng)在一周內(nèi)送達(dá)。

PCB 包裝完好,質(zhì)量非常好,價(jià)格實(shí)惠。
創(chuàng)建 Arduino 物聯(lián)網(wǎng)云免費(fèi)帳戶(hù)

對(duì)于這個(gè)智能家居項(xiàng)目,我使用了 Arduino Cloud Free 計(jì)劃。
單擊以下鏈接創(chuàng)建一個(gè)Arduino IoT Cloud帳戶(hù)。
https://store.arduino.cc/digital/create
- 單擊“創(chuàng)建一個(gè)”。

- 輸入您的生日,然后單擊“下一步”。

- 輸入電子郵件 ID、用戶(hù)名、設(shè)置密碼。然后點(diǎn)擊“注冊(cè)”。

- 現(xiàn)在點(diǎn)擊“物聯(lián)網(wǎng)云”。
在 Arduino 物聯(lián)網(wǎng)云中添加 NodeMCU ESP8266 設(shè)備

- 單擊右側(cè)的選擇設(shè)備。

- 選擇“Set up a third Party device” ,然后選擇設(shè)備類(lèi)型為ESP8266 ,設(shè)備型號(hào)為NodeMCU 1.0。

- 您將獲得代碼中需要的設(shè)備 ID和密鑰。
- 點(diǎn)擊“繼續(xù)”,您會(huì)發(fā)現(xiàn)設(shè)備已添加。

可以看到,設(shè)備已添加。
在 Arduino IoT Cloud 中添加變量
現(xiàn)在要控制 4 個(gè)繼電器,您必須添加 4 個(gè)變量。
單擊“添加變量”按鈕。

輸入名稱(chēng),然后選擇Alexa 兼容開(kāi)關(guān)類(lèi)型。變量權(quán)限將是“讀寫(xiě)”,變量更新策略將是“更改時(shí)”。

以類(lèi)似的方式,您必須添加接下來(lái)的 3 個(gè)變量。

對(duì)于室溫讀數(shù),請(qǐng)選擇Alexa compatible Temperature Sensor 。變量更新策略將是“定期”,并提及間隔時(shí)間。
設(shè)置 Arduino 物聯(lián)網(wǎng)云儀表板

- 現(xiàn)在單擊頂部的儀表板以設(shè)置 Arduino 云儀表板。
- 然后單擊構(gòu)建儀表板。
- 之后單擊“編輯”圖標(biāo)。然后單擊“添加”并選擇“切換”。

- 為這個(gè) Switch 命名,然后將一個(gè)變量鏈接到這個(gè) switch 小部件。

- 然后點(diǎn)擊完成。

以類(lèi)似的方式,您必須添加總共 4 個(gè)開(kāi)關(guān)小部件來(lái)控制 4 個(gè)繼電器。

對(duì)于溫度,選擇Gauge widgets 并鏈接 Temperature 變量。您還可以設(shè)置MIN和MAX 限制。

從遠(yuǎn)程獲取 IR 代碼(十六進(jìn)制代碼)

現(xiàn)在,要從遙控器獲取十六進(jìn)制代碼,首先,我們必須將紅外接收器輸出引腳連接到 Arduino UNO的A0 引腳。并在 VCC 和 GND 之間提供 5V。IR 接收器必須有金屬外殼,否則,您可能會(huì)遇到問(wèn)題。

然后按照以下步驟獲取十六進(jìn)制代碼:
- 在Arduino IDE 中安裝IRremote庫(kù)。
- 下載附件代碼,并上傳到Arduino UNO。
- 打開(kāi)串行監(jiān)視器,波特率為9600。
- 現(xiàn)在,按下紅外遙控按鈕。
- 相應(yīng)的十六進(jìn)制代碼將填充在串行監(jiān)視器中。
- 將所有十六進(jìn)制代碼保存在文本文件中。您必須在主草圖中更新這些十六進(jìn)制代碼。
使用 Arduino IDE 對(duì) ESP8266 NodeMCU 進(jìn)行編程

為了對(duì) NodeMCU 進(jìn)行編程,我使用了 Arduino IDE。
下載附件代碼。
首先,您必須安裝ArduinoIoTCloud 庫(kù)。在安裝過(guò)程中,它可能會(huì)要求安裝其他依賴(lài)項(xiàng)。然后點(diǎn)擊全部安裝。

在代碼中,輸入以下詳細(xì)信息。完成所有這些更改后,您可以將代碼上傳到 NodeMCU。
使用 Arduino IDE 對(duì) Arduino UNO 或 ATmega328P 進(jìn)行編程

。

但是,如果您不使用 PCB,則可以直接將 Arduino UNO 與筆記本電腦連接。
對(duì)于主草圖,您需要安裝以下庫(kù)
然后你必須更新紅外遙控器草圖中的十六進(jìn)制代碼。
對(duì)于瞬時(shí)開(kāi)關(guān),使用代碼:Code_ArduinoUNO_EEPROM_WiFi_IR_Button_4Relay.ino
對(duì)于鎖存開(kāi)關(guān),使用代碼:Code_ArduinoUNO_EEPROM_WiFi_IR_Switch_4Relay.ino
為 Arduino 物聯(lián)網(wǎng)云配置 Alexa 應(yīng)用程序

從 Google Play 商店或 App Store下載并安裝Amazon Alexa App 。
- 點(diǎn)擊“更多”。
- 然后選擇“技能和游戲”。
- 搜索 Arduino 并點(diǎn)擊“ Arduino ”。
- 點(diǎn)擊“啟用使用”。
將 Arduino 云設(shè)備與 Alexa 連接

使用 Arduino Cloud 憑據(jù)登錄。
- 點(diǎn)擊關(guān)閉。
- 點(diǎn)擊“發(fā)現(xiàn)設(shè)備”。添加設(shè)備需要一分鐘時(shí)間。在此期間,NodeMCU 應(yīng)連接到 WiFi。
- 點(diǎn)擊“設(shè)備”,然后點(diǎn)擊“開(kāi)關(guān)”以查看所有設(shè)備。
因此,所有來(lái)自 Arduino IoT Cloud 的設(shè)備都將添加到 Amazon Alexa App。
連接家電

按照電路圖用繼電器模塊連接4臺(tái)家電。
在高壓下工作時(shí),請(qǐng)采取適當(dāng)?shù)陌踩A(yù)防措施。
將 110V/230V 電源連接到 PCB。
最后!!Arduino 云智能家居系統(tǒng)已準(zhǔn)備就緒

現(xiàn)在您可以智能地控制您的家電。
我希望您喜歡這個(gè) Arduino IoT 和 Alexa 控制家庭自動(dòng)化項(xiàng)目。我已經(jīng)分享了這個(gè)項(xiàng)目的所有必需信息。
如果您能分享寶貴的反饋意見(jiàn),我將不勝感激。另外,如果您有任何疑問(wèn),請(qǐng)寫(xiě)在評(píng)論部分。
謝謝你,快樂(lè)學(xué)習(xí)。
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