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。

我用5V手機(jī)充電器給智能繼電器模塊供電。

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：

用于下載 PCB Gerber 文件的 GitHub 鏈接

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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)

• IRremote 3.5.2 庫(kù)
• AceButton 1.9.1 庫(kù)
• Arduino 定時(shí)器 2.3.1 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)。