基于Arduino的亞馬遜Alexa控制家庭自動(dòng)化

時(shí)間：2024-11-22 18:15:11

關(guān)鍵字： Arduino NodeMCU ESP8266 微控制器

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[導(dǎo)讀]在之前的教程中，我們使用NodeMCU構(gòu)建了一個(gè)Alexa控制的家庭自動(dòng)化系統(tǒng)。它很容易構(gòu)建和實(shí)現(xiàn)。但有時(shí)我們需要更多的引腳來控制更多的設(shè)備，在這種情況下，我們可以使用一些具有更多GPIO引腳的微控制器與ESP8266板。在這里，我們將使用Arduino Uno和ESP8266來構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的家庭自動(dòng)化系統(tǒng)。

在之前的教程中，我們使用NodeMCU構(gòu)建了一個(gè)Alexa控制的家庭自動(dòng)化系統(tǒng)。它很容易構(gòu)建和實(shí)現(xiàn)。但有時(shí)我們需要更多的引腳來控制更多的設(shè)備，在這種情況下，我們可以使用一些具有更多GPIO引腳的微控制器與ESP8266板。在這里，我們將使用Arduino Uno和ESP8266來構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的家庭自動(dòng)化系統(tǒng)。

因此，在本教程中，我們將學(xué)習(xí)如何使用亞馬遜Echo Dot揚(yáng)聲器通過語音命令控制家用電器。這并不是說我們懶得用開關(guān)來切換負(fù)載，而是在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，一切都變得“智能”，我們也應(yīng)該建立一個(gè)智能家庭自動(dòng)化系統(tǒng)?；谖锫?lián)網(wǎng)的家庭自動(dòng)化現(xiàn)在非常流行，我們以前使用不同的控制器(如樹莓派，ESP8266， Arduino等)完成了許多物聯(lián)網(wǎng)家庭自動(dòng)化項(xiàng)目。

所需的材料

1. Arduino Uno

2. 亞馬遜Alexa點(diǎn)揚(yáng)聲器

3. ESP8266-01

4. 跳線

5. 面包板或零PCB

在之前的教程中已經(jīng)解釋過，使用Alexa控制家用電器的方法有很多種，最流行的方法是使用第三方服務(wù)，如ThingSpeak， IFTTT和Webhooks。但是這些方法需要在每個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行配置，這使得任務(wù)不那么繁瑣和耗時(shí)。此外，編碼部分需要一些計(jì)算來獲取字符并解碼它們。為了在這個(gè)方法中調(diào)用Alexa需要一些額外的短語，比如打開燈泡，我們不得不說“Alexa， Alexa觸發(fā)打開燈泡”。正如你所看到的，我們必須在每次調(diào)用時(shí)說“Alexa觸發(fā)”，這聽起來很奇怪。因此，由于這么多的復(fù)雜性，我們將使用我們之前的方法，即使用fauxmoESP庫(kù)。

FauxmoESP庫(kù)僅適用于ESP板，不支持Arduino板。現(xiàn)在，如何在Arduino中實(shí)現(xiàn)它呢?別擔(dān)心，我們有實(shí)現(xiàn)這個(gè)的方法。在這里，我們不會(huì)在AT模式下使用ESP8266模塊，而是在編程模式下使用它。因此，我們將在此模塊中上傳fauxmoESP代碼，并在從Alexa接收到的狀態(tài)(0或1)發(fā)生變化時(shí)使用串行通信發(fā)送不同的字符。這些字符將在Arduino板上接收，就像Arduino板與Arduino接口時(shí)接收藍(lán)牙模塊的數(shù)據(jù)一樣。

安裝物聯(lián)網(wǎng)Alexa家庭自動(dòng)化庫(kù)

由于我們將在ESP上創(chuàng)建多個(gè)虛擬連接環(huán)境，因此我們需要安裝fauxmoESP以及異步TCP庫(kù)。

1. 對(duì)于ESP8266，從這個(gè)鏈接下載異步TCP庫(kù)，對(duì)于ESP32，從這個(gè)鏈接下載它。

2. 然后從這個(gè)鏈接下載fauxmoESP庫(kù)。

3. 現(xiàn)在，在Arduino目錄的libraries文件夾中解壓縮這些文件，該目錄可以在Documents文件夾中找到。另外，將這些文件夾重命名為oseperez-fauxmoesp-50cbcf3087f至xoseperez_fauxmoesp，將espasynccp -master重命名為ESPAsyncTCP。

4. 在fauxmoESP中有一個(gè)用于控制設(shè)備的示例代碼，我們必須修改這個(gè)示例。打開Arduino IDE并進(jìn)入Examples -> FauxmoESp -> fauxmoESP_Basic。

在開始編碼部分之前，請(qǐng)確保已經(jīng)安裝了ESP板文件。如果你沒有板文件，然后按照我們之前的教程開始使用Arduino IDE的ESP。

代碼及工作說明

在這里我們分別解釋了ESP8266和Arduino的代碼，以了解該項(xiàng)目的工作原理。

ESP8266編程部分

這部分將與我們?cè)谝郧暗慕坛讨兴龅谋３窒嗤?。但是這里有一些修改，因?yàn)檫@里的數(shù)據(jù)將通過串行通信發(fā)送到Arduino。

首先，我們包含了ESP板和fauxmoESP的重要頭文件。

然后定義波特率115200和wi - fi ssid和Password。另外，為fauxmoESP創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例fauxmomo，以便我們可以在代碼中使用它。

為Wi-Fi設(shè)置一個(gè)單獨(dú)的函數(shù)，以便它可以在void setup函數(shù)中調(diào)用。將WiFi模式設(shè)置為站模式，并在WiFi.begin()函數(shù)中傳遞SSID和Password。等待連接建立。另外，請(qǐng)注意不要使用Serial。print或println()是不必要的，因?yàn)樗鼤?huì)將這些數(shù)據(jù)發(fā)送給Arduino。所以，避免使用它。

在void setup()函數(shù)中，將波特率傳遞給serial。Begin函數(shù)并調(diào)用wifissetup函數(shù)。

現(xiàn)在，fauxmoESP必須創(chuàng)建自己的web服務(wù)器，為此我們?cè)赾reateserver函數(shù)中傳遞true并將端口號(hào)設(shè)置為80。如果你在啟用功能中設(shè)置false，那么它將阻止設(shè)備被發(fā)現(xiàn)和切換。

使用fauxmo.addDevice()函數(shù)添加設(shè)備。參數(shù)將是您的設(shè)備的名稱，您將使用它來要求Alexa打開/關(guān)閉它。

現(xiàn)在，創(chuàng)建一個(gè)函數(shù)來處理從Alexa接收到的命令。在這個(gè)函數(shù)中，我們將比較字符串與設(shè)備名稱，如果匹配，則使用Serial向Arduino發(fā)送一個(gè)字符。打印或串行寫入。

同樣，對(duì)第二個(gè)設(shè)備進(jìn)行相同的操作，但這次向Arduino發(fā)送不同的字符。

在void loop()函數(shù)中，只需使用fauxmo檢查來自Alexa服務(wù)器的傳入數(shù)據(jù)包。handle函數(shù)，它將使用onSetstate()函數(shù)執(zhí)行操作。

ESP8266的完整代碼在本教程的末尾給出。使用FTDI模塊或Arduino Uno板對(duì)ESP8266-01進(jìn)行編程。我們將使用Arduino板進(jìn)行編程。在Arduino板上上傳一個(gè)空白草圖或BareMinimum示例代碼，并按照下面的電路圖進(jìn)行連接。在這里了解更多關(guān)于使用FTDI模塊編程ESP8266的信息。

Arduino編程部分

Arduino代碼Alexa家庭自動(dòng)化是非常簡(jiǎn)單的。您必須使用Serial.available()函數(shù)檢查傳入的數(shù)據(jù)，當(dāng)該數(shù)據(jù)與if語句中給定的條件匹配時(shí)，然后觸發(fā)中繼。

線路圖

首先，使用Arduino板對(duì)ESP8266進(jìn)行編程，進(jìn)行以下連接，選擇“board”為Generic ESP8266，并選擇正確的端口號(hào)。最后，點(diǎn)擊上傳按鈕。

模塊編程完成后，只需從Arduino中移除Rx Tx線并上傳Arduino部分代碼。

然后再做一次連接，但要做一點(diǎn)改動(dòng)。

連接ESP8266的Rx -> Arduino的Tx

連接ESP8266的Tx -> Arduino的Rx

從GND上取下Esp8266的GPIO 0。

除上述更改外，所有連接保持不變。

現(xiàn)在，我們已經(jīng)完成了編碼和硬件部分。是時(shí)候測(cè)試我們的家庭自動(dòng)化系統(tǒng)了。另外，請(qǐng)注意，ESP8266和Amazon echo dot的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該保持一致，即它們必須共享相同的Wi-Fi。

測(cè)試基于Arduino的Alexa家庭自動(dòng)化系統(tǒng)

現(xiàn)在，試著說Alexa，發(fā)現(xiàn)設(shè)備。Alexa會(huì)回復(fù)說開始發(fā)現(xiàn)，我找到了兩個(gè)設(shè)備，試著說“Alexa，打開臥室燈”。