描述

在這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目中，我展示了如何使用 ESP-01 使用Google Assistant和Alexa制作基于物聯(lián)網(wǎng)的 Arduino 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，那么您可以通過(guò)紅外遙控和手動(dòng)開(kāi)關(guān)控制家用電器。

• 使用Alexa控制電器。
• 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Google Home和Amazon Alexa App中監(jiān)控實(shí)時(shí)反饋。
• 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、ESP01 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)目具有專業(yè)外觀。

這個(gè) Arduino 物聯(lián)網(wǎng)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)你要求谷歌助手控制電器時(shí)，它會(huì)將信號(hào)發(fā)送到 Sinric服務(wù)器，
• ESP-01 將通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)接收來(lái)自 Sinric 的信號(hào)。
• ESP-01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)并相應(yīng)地打開(kāi)或關(guān)閉繼電器。
• Arduino 通過(guò)串行通信將反饋發(fā)送到 ESP-01。
• ESP-01 通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)向 Sinric 服務(wù)器發(fā)送反饋。
• 可以在Google Home或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
• ESP-01
• 1838紅外線接收器（帶金屬外殼）
• 1k、2k、4.7k 電阻（1/4 瓦）
• 5 毫米 LED
• 1117 3.3V穩(wěn)壓器
• 4 通道 5V SPDT 繼電器模塊
• 開(kāi)關(guān)或按鈕
• FTDI232 USB轉(zhuǎn)TTL
• 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 (5no)
• 開(kāi)關(guān) (1no)
• 海凌交直流220v-5v

ESP01 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與按鈕相連，以手動(dòng)控制 4 個(gè)繼電器。

IR 接收器的輸出引腳連接到A0。

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D7 作為 RX ，D8 作為 TX與 ESP-01 模塊進(jìn)行串行通信。

我使用 2k 和 4.7k 電阻制作了一個(gè)分壓器，將 5 伏邏輯電平降至 3.3 伏邏輯電平，以便與 ESP-01 模塊進(jìn)行串行通信。

如果您使用 Arduino UNO，則可以使用 3.3V 引腳代替 1117 3.3V 穩(wěn)壓器為 ESP01 供電，但對(duì)于 Arduino Nano，您必須使用 1117 3.3V 穩(wěn)壓器。

如果您使用鎖存開(kāi)關(guān)，則只需將開(kāi)關(guān)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。

在 Sinric Pro 中創(chuàng)建一個(gè)帳戶

首先，訪問(wèn)https://sinric.pro/

您必須在 Snric Pro 中創(chuàng)建一個(gè)帳戶。

然后登錄Sinric Pro Account。

您將獲得該帳戶的APP KEY和APP SECRET ，這在代碼中是必需的。

在 Sinric Pro 賬戶中添加房間

之后添加一個(gè)房間并為該房間起一個(gè)昵稱（例如：客廳）

在 Sinric Pro 賬戶中添加設(shè)備

然后一個(gè)一個(gè)添加設(shè)備，給每個(gè)設(shè)備起個(gè)昵稱。Sinric 將為每個(gè)設(shè)備分配一個(gè)唯一的設(shè)備 ID。

這里我使用的是免費(fèi)的Sinric Pro賬號(hào)，所以最多可以免費(fèi)添加3臺(tái)設(shè)備。

在設(shè)計(jì) PCB 之前測(cè)試電路

在設(shè)計(jì) PCB 之前，我用 Arduino UNO、ESP01、一些電阻器和一個(gè) IR 接收器制作了電路，用于測(cè)試所有功能。

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：

從 GitHub 下載 PCB Gerber

訂購(gòu)印刷電路板

下載 Garber 文件后，您可以輕松訂購(gòu) PCB

1. 訪問(wèn)https://jlcpcb.com并登錄/注冊(cè)。

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。

上傳光繪文件并設(shè)置參數(shù)

4. 設(shè)置所需參數(shù)，如數(shù)量、PCB 遮蔽顏色等。

5. 選擇 PCB 的所有參數(shù)后，單擊“保存到購(gòu)物車”按鈕。

選擇送貨地址和付款方式

6. 鍵入送貨地址。

7. 選擇適合您的運(yùn)輸方式。

8. 提交訂單并進(jìn)行付款。

您還可以從JLCPCB跟蹤您的訂單

我的 PCB 需要 2 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。

焊接PCB上的所有組件

之后，我按照電路圖焊接了所有組件。

然后將 ESP01 板與 PCB 連接起來(lái)。

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 ESP-01 進(jìn)行編程

如果您使用 PCB，那么您可以輕松地使用開(kāi)關(guān) (PMOD) 進(jìn)入編程模式，并將 FTDI232 USB 直接連接到帶有 ESP-01 的串行接口板。

否則，您可以參考此電路對(duì) ESP-01 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 計(jì)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

設(shè)置 Google Home 應(yīng)用

首先，下載并安裝Google Home 應(yīng)用程序。然后按照步驟在 Google Home 應(yīng)用中創(chuàng)建 Home

• 點(diǎn)擊“ + ”圖標(biāo)（左上角）。
• 點(diǎn)擊創(chuàng)建新家。
• 輸入家庭昵稱和地址。
• 然后點(diǎn)擊繼續(xù)。

主頁(yè)已創(chuàng)建。現(xiàn)在再次點(diǎn)擊“ + ”圖標(biāo)以添加設(shè)備。

將 Sinric Pro 與 Google Home 應(yīng)用連接 | 添加設(shè)備

在 Google Home 應(yīng)用中創(chuàng)建 Home 后，您可以將 Sinric Pro 與 Google Home 應(yīng)用連接

• 點(diǎn)擊“ + ”圖標(biāo)，然后選擇設(shè)置設(shè)備。
• 點(diǎn)擊Works with Google 。
• 搜索Sinric Pro ，然后選擇 Sinric Pro。
• 輸入用于 Sinric 帳戶的電子郵件 ID 和密碼，
• 然后點(diǎn)擊登錄。

因此，所有來(lái)自 Sinric Pro 的設(shè)備都將添加到 Google Home Account。

為此智能家居系統(tǒng)配置 Alexa 應(yīng)用程序

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

• 轉(zhuǎn)到“更多”，然后選擇“技能和游戲”
• 搜索 Sinric Pro 并點(diǎn)擊“Sinric Pro”。
• 點(diǎn)擊“啟用”
• 使用 Sinric 帳戶憑據(jù)登錄。

使用 Alexa 連接設(shè)備

• 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)與 WiFi 連接。
• 點(diǎn)擊“設(shè)備”，然后點(diǎn)擊“插頭”以查看所有設(shè)備。

因此，Sinric Pro 的所有設(shè)備都將添加到 Amazon Alexa App。

使用 Google Assistant 和 Google Home 控制繼電器

如果 ESP01 已連接 WiFi，則您可以通過(guò)Google Home App控制家電。

您還可以讓Google Assistant打開(kāi)和關(guān)閉設(shè)備。

您可以在世界任何地方通過(guò) Google Home App 控制、監(jiān)控繼電器的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

對(duì)于這個(gè)家庭自動(dòng)化項(xiàng)目，您不需要任何 Google Home Nest設(shè)備。

使用 Alexa 控制繼電器

如果 ESP01 與 WiFi 連接，您還可以通過(guò) Amazon Alexa App 控制家電。

您也可以要求Alexa打開(kāi)和關(guān)閉設(shè)備。

您還可以通過(guò)手動(dòng)開(kāi)關(guān)或紅外遙控器控制設(shè)備，并從世界任何地方監(jiān)控亞馬遜 Alexa 應(yīng)用程序中繼電器的實(shí)時(shí)反饋。

這個(gè)家庭自動(dòng)化項(xiàng)目不需要任何 Echo DOT設(shè)備。

控制繼電器手動(dòng)開(kāi)關(guān)和紅外遙控器

如果 WiFi 不可用，您可以通過(guò)手動(dòng)開(kāi)關(guān)或紅外遙控器控制繼電器。

ESP01 將每 4 秒檢查一次 WiFi。

當(dāng) WiFi 可用時(shí)，ESP01 將自動(dòng)連接 WiFi。

請(qǐng)參考電路圖連接手動(dòng)開(kāi)關(guān)或按鈕。

現(xiàn)在您可以智能地控制您的家電。我希望您喜歡這個(gè) Google 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)寫在評(píng)論部分。

謝謝你，快樂(lè)學(xué)習(xí)。