描述

在這個物聯(lián)網(wǎng)項目中，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，以通過語音命令、紅外遙控器和手動開關控制 4 臺家用電器。

如果互聯(lián)網(wǎng)不可用，您可以通過紅外遙控和手動開關控制家電。

• 使用Alexa控制設備。
• 使用 Arduino EEPROM來記住以前的狀態(tài)
• 用紅外遙控器控制電器。
• 使用開關或按鈕手動控制設備
• 在 Amazon Alexa 應用程序中監(jiān)控實時反饋和室溫。
• 無需互聯(lián)網(wǎng)即可手動控制家電。
• 用于該項目的所有資源都是免費的。

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)項目。

雖然 PCB 不是強制性的，但我使用 PCB 使電路緊湊并使項目具有專業(yè)外觀。

這個 Arduino 物聯(lián)網(wǎng)云項目如何運作？

此 Arduino ESP8266 家庭自動化按以下步驟工作。

• 當您要求Alexa控制電器時，它會將信號發(fā)送到 Arduino 物聯(lián)網(wǎng)云服務器。
• NodeMCU將通過互聯(lián)網(wǎng)接收來自Arduino IoT Cloud的信號。
• NodeMCU通過串行終端向 Arduino 發(fā)送相同的信號。
• Arduino UNO將處理該信號并打開或關閉繼電器。
• Arduino通過串行通信將反饋發(fā)送到 NodeMCU 。
• NodeMCU 通過互聯(lián)網(wǎng)向Arduino 物聯(lián)網(wǎng)云服務器發(fā)送反饋。
• 可以在Amazon Alexa應用程序中監(jiān)控實時反饋。

此物聯(lián)網(wǎng)項目所需的組件（無 PCB）

• 阿杜諾UNO
• NodeMCU ESP8266
• 1838紅外線接收器（帶金屬外殼）
• DHT11傳感器
• 4 通道 5V SPDT 繼電器模塊
• 開關或按鈕
• 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）
• 510 歐姆 0.25 瓦電阻器（4 個）(R1 -- R4)
• 1k 0.25 瓦電阻器（6 個）(R5 -- R10)
• 2k 0.25瓦電阻
• 4.7k 0.25瓦電阻
• 10k 0.25 瓦電阻器（2 個）
• 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）
• 1N4007 二極管（4 個）（D1 -- D4）
• 按鈕（8 個）
• BC547 三極管（4顆）
• 繼電器 5v (SPDT)（4 個）
• 終端連接器
• 跳線 (5no)
• 開關 (1no)
• 海凌交直流220v-5v

ESP8266 Arduino 控制繼電器的電路圖

電路非常簡單，我使用數(shù)字引腳D4、D5、D6 和 D7來控制 4 個繼電器。

數(shù)字引腳D10、D11、D12 和 D13與開關連接以手動控制 4 個繼電器。

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 模塊進行串行通信。

如果您使用鎖存開關，則只需將按鈕連接到數(shù)字引腳和 GND，而不是按鈕。

我用5V手機充電器給智能繼電器模塊供電。

在高壓下工作時，請采取適當?shù)陌踩A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Amazon Alexa App控制家電。

您還可以要求Alexa從世界任何地方打開和關閉設備。

對于這個家庭自動化項目，您不需要任何 Echo DOT 或其他 Alexa 設備。

如果 NodeMCU 與 WiFi 連接，您還可以通過Arduino IoT Cloud 網(wǎng)絡儀表板和Arduino IoT Cloud Remote 移動應用程序控制家電。

帶紅外遙控和手動開關的控制繼電器

您始終可以使用紅外遙控和手動開關控制繼電器。

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)控實時反饋。

如果 WiFi 不可用，您仍然可以使用紅外遙控和手動開關控制繼電器。

當 WiFi 可用時，NodeMCU 將自動重新連接 WiFi。

為這個智能家居系統(tǒng)設計 PCB

為了使電路緊湊并具有專業(yè)的外觀，我在測試了智能繼電器模塊的所有功能后設計了 PCB。

您可以從以下鏈接下載此家庭自動化項目的 PCB Gerber 文件：

用于下載 PCB Gerber 文件的 GitHub 鏈接

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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)在確認您要通過 SMT 服務焊接的所有組件。

8. 單擊“保存到購物車”按鈕。

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創(chuàng)建 Arduino 物聯(lián)網(wǎng)云免費帳戶

對于這個智能家居項目，我使用了 Arduino Cloud Free 計劃。

單擊以下鏈接創(chuàng)建一個Arduino IoT Cloud帳戶。

https://store.arduino.cc/digital/create

• 單擊“創(chuàng)建一個”。

• 輸入您的生日，然后單擊“下一步”。

• 輸入電子郵件 ID、用戶名、設置密碼。然后點擊“注冊”。

• 現(xiàn)在點擊“物聯(lián)網(wǎng)云”。

在 Arduino 物聯(lián)網(wǎng)云中添加 NodeMCU ESP8266 設備

• 單擊右側的選擇設備。

• 選擇“Set up a third Party device” ，然后選擇設備類型為ESP8266 ，設備型號為NodeMCU 1.0。

• 您將獲得代碼中需要的設備 ID和密鑰。
• 點擊“繼續(xù)”，您會發(fā)現(xiàn)設備已添加。

可以看到，設備已添加。

在 Arduino IoT Cloud 中添加變量

現(xiàn)在要控制 4 個繼電器，您必須添加 4 個變量。

單擊“添加變量”按鈕。

輸入名稱，然后選擇Alexa 兼容開關類型。變量權限將是“讀寫”，變量更新策略將是“更改時”。

以類似的方式，您必須添加接下來的 3 個變量。

對于室溫讀數(shù)，請選擇Alexa compatible Temperature Sensor 。變量更新策略將是“定期”，并提及間隔時間。

設置 Arduino 物聯(lián)網(wǎng)云儀表板

• 現(xiàn)在單擊頂部的儀表板以設置 Arduino 云儀表板。
• 然后單擊構建儀表板。
• 之后單擊“編輯”圖標。然后單擊“添加”并選擇“切換”。

• 為這個 Switch 命名，然后將一個變量鏈接到這個 switch 小部件。

• 然后點擊完成。

以類似的方式，您必須添加總共 4 個開關小部件來控制 4 個繼電器。

對于溫度，選擇Gauge widgets 并鏈接 Temperature 變量。您還可以設置MIN和MAX 限制。

從遠程獲取 IR 代碼（十六進制代碼）

現(xiàn)在，要從遙控器獲取十六進制代碼，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，您可能會遇到問題。

然后按照以下步驟獲取十六進制代碼：

• 在Arduino IDE 中安裝IRremote庫。
• 下載附件代碼，并上傳到Arduino UNO。
• 打開串行監(jiān)視器，波特率為9600。
• 現(xiàn)在，按下紅外遙控按鈕。
• 相應的十六進制代碼將填充在串行監(jiān)視器中。
• 將所有十六進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制代碼。

使用 Arduino IDE 對 ESP8266 NodeMCU 進行編程

為了對 NodeMCU 進行編程，我使用了 Arduino IDE。

下載附件代碼。

首先，您必須安裝ArduinoIoTCloud 庫。在安裝過程中，它可能會要求安裝其他依賴項。然后點擊全部安裝。

在代碼中，輸入以下詳細信息。完成所有這些更改后，您可以將代碼上傳到 NodeMCU。

使用 Arduino IDE 對 Arduino UNO 或 ATmega328P 進行編程

。

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。

對于主草圖，您需要安裝以下庫

• IRremote 3.5.2 庫
• AceButton 1.9.1 庫
• Arduino 定時器 2.3.1 庫

然后你必須更新紅外遙控器草圖中的十六進制代碼。

對于瞬時開關，使用代碼：Code_ArduinoUNO_EEPROM_WiFi_IR_Button_4Relay.ino

對于鎖存開關，使用代碼：Code_ArduinoUNO_EEPROM_WiFi_IR_Switch_4Relay.ino

為 Arduino 物聯(lián)網(wǎng)云配置 Alexa 應用程序

從 Google Play 商店或 App Store下載并安裝Amazon Alexa App 。

• 點擊“更多”。
• 然后選擇“技能和游戲”。
• 搜索 Arduino 并點擊“ Arduino ”。
• 點擊“啟用使用”。

將 Arduino 云設備與 Alexa 連接

使用 Arduino Cloud 憑據(jù)登錄。

• 點擊關閉。
• 點擊“發(fā)現(xiàn)設備”。添加設備需要一分鐘時間。在此期間，NodeMCU 應連接到 WiFi。
• 點擊“設備”，然后點擊“開關”以查看所有設備。

因此，所有來自 Arduino IoT Cloud 的設備都將添加到 Amazon Alexa App。

連接家電

按照電路圖用繼電器模塊連接4臺家電。

在高壓下工作時，請采取適當?shù)陌踩A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 Arduino IoT 和 Alexa 控制家庭自動化項目。我已經分享了這個項目的所有必需信息。

如果您能分享寶貴的反饋意見，我將不勝感激。另外，如果您有任何疑問，請寫在評論部分。

謝謝你，快樂學習。