前言
智能开关技术调研之后,就立刻在网上买了相关的设备进行验证。由于缺乏物联网相关知识,从购买设备到实现功能的过程踩了不少坑。遂特此记录,希望能够为和我一样在物联网道路上摸索的小伙伴们提供一些参考。
遇到的坑
设备的坑
在买设备之前已经了解过,实现一个远程控制开关需要用到继电器和ESP8266,相关的远程控制代码需要一个烧录器烧到ESP8266芯片上。在某宝上一番了解后就在一家店铺购买一个继电器,一个ESP-01S模块,还有一个烧录器。
设备到手后立刻去安装开发环境准备开发,不出意外的话要出意外了。两个意外:
-
继电器连线端子的螺丝口太小了,宽度只有2mm(见图),一般家用的螺丝刀都没办法使用。
-
竟然没有连接继电器的线!!!这个属实没有想到。
于是乎,购买了2mm的一字螺丝刀和arduino uno开发板套件。
列一下设备清单:
- 一个ESP-01S模块。
- 一个ESP-01S专用继电器模块。
- 一把2mm的一字螺丝刀。
- arduino uno开发板套件。
驱动的坑
在代码烧录的时候,报了个错A fatal esptool.py error occurred: Failed to write to target RAM (result was 0107)
大家都知道,新人在遇到问题的时候很懵逼的,根本无从下手。好在一位博友的解答下,问题才得以解决。@Grayson_Zheng
这个问题和烧录器芯片有关系,我按照教程安装的是cp210驱动。在博友的解答下,才得知我购买的烧录器芯片是CH9102F,这个型号大家可以在烧录器上看到。
不过芯片上的字体太小了,如果不是我这5.3的眼睛,根本看不清。
下载CH9102F驱动后,成功烧录。比个耶
搭建开发环境
基于ESP8266开发远程控制开关(有多种选择),需要搭建ESP8266开发环境以及开发工具,这里使用Arduino IDE作为开发工具。
Arduino + ESP8266 开发环境搭建网上一大堆,我这里就不多赘述了。
我是mac电脑,是跟着这个教程搭建的开发环境,大家可以参考一下。不过需要注意上面遇到的坑(驱动问题)。
实现远程控制开关
开发环境搭建完成后,就可以打开Arduino IDE使用C语言进行编程了,此时会看到setup()
和 loop()
这两个函数。
从软件开发的角度来看:
setup()
就相当于main
函数,通常在程序启动时做一些初始化配置。这里可以理解成为:在硬件设备通电后立即执行一次。loop()
则是在setup()
运行完后不断地循环运行。
代码编写
要实现远程控制,那么设备就需要联网,然后接收命令进行控制。
所以在setup()
中要做以下几件事:
- 连接Wi-Fi。
- 设置控制设备的端口(也叫数字引脚)。这里就是ESP-01S模块的GPIO0端口,最终会通过GPIO0来控制继电器是否通电。
- 设置设备的通讯方式。这里基于TCP协议和设备进行通讯。
c
#include <ESP8266WiFi.h>
#define RELAY 0 // ESP-01S模块的GPIO0端口
const char *ssid = "WiFi SSID"; // 设备要连接的Wi-Fi名称
const char *password = "WiFi password"; // 设备要连接的Wi-Fi密码
WiFiServer server(80);
//硬件通电后自动执行一次
void setup()
{
pinMode(RELAY, OUTPUT); //设置GPIO0端口为输出模式
digitalWrite(RELAY, LOW); //初始化继电器为关闭状态
WiFi.begin(ssid, password); //进行WiFi连接
server.begin();//启动一个Web服务器,监听80端口
}
到这里Web开发人员应该就很熟悉了。Web服务器启动成功后,就可以接收参数,然后根据参数对GPIO0端口进行高电压、低电压的输出,从而达到远程控制的效果。
这些代码在 loop()
进行编写,关键代码如下。
c
//setup()执行完成后循环执行该函数
void loop()
{
WiFiClient client = server.available();
if (!client)
return;
String request = client.readStringUntil('\r');
client.flush();
if (request.indexOf("/RELAY=ON") != -1) {
digitalWrite(RELAY, LOW);//低电压关闭
}
if (request.indexOf("/RELAY=OFF") != -1) {
digitalWrite(RELAY, HIGH);//高电压通电
}
}
完整的代码如下
c
#include <ESP8266WiFi.h>
#define RELAY 0 //connected to GPIO0
const char *ssid = "xxx"; // Enter your router or WiFi SSID here
const char *password = "xxx"; // Enter your router or WiFi password here
WiFiServer server(80);
void setup()
{
Serial.begin(115200);
pinMode(RELAY, OUTPUT); //Set GPIO0 to output mode.
digitalWrite(RELAY, HIGH); //Set the GPIO0 output level to high.
/* Connect to the WiFi network. */
Serial.println("");
Serial.print("Conneting to ");
Serial.println(ssid);
WiFi.begin(ssid, password);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { // If the connection to WiFi fails, retry every 500 milliseconds.
delay(500);
Serial.print(".");
}
Serial.println("");
Serial.println("WiFi connected.");
/* Start the Server. */
server.begin();
Serial.println("Server started.");
/* Output of the IP address. */
Serial.print("Use this URL to connect: ");
Serial.print("http://");
Serial.print(WiFi.localIP());
Serial.println("/");
}
void loop()
{
/* Check whether a user has established a connection. */
WiFiClient client = server.available();
if (!client)
return;
/* Wait until the user sends data. */
Serial.println("new client.");
while (!client.available())
delay(1);
/* Reading the first line of the request. */
String request = client.readStringUntil('\r');
Serial.println(request);
client.flush();
/* Assignment of the request. */
int value = HIGH;
if (request.indexOf("/RELAY=ON") != -1) {
Serial.println("RELAY=ON");
digitalWrite(RELAY, LOW);
value = LOW;
}
if (request.indexOf("/RELAY=OFF") != -1) {
Serial.println("RELAY=OFF");
digitalWrite(RELAY, HIGH);
value = HIGH;
}
/* Return the answer. */
client.println("HTTP/1.1 200 OK");
client.println("Content-Type: text/html");
client.println("");
client.println("<!DOCTYPE HTML>");
client.println("<html>");
client.println("<meta name='viewport' content='width=device-width, inital-scale=1'>");
client.println("<head><title>ESP8266 RELAY Control</title></head>");
client.println("<style>");
client.println("* {text-align: center; font-family: Conso-las;}");
client.println("");
client.println(".container {position: absolute; top: 45%;");
client.println("left: 50%; transform: translateX(-50%) translateY(-50%);}");
client.println("");
client.println(".inner {font-size: 40px;}");
client.println("");
client.println("a {display: inline-block; width: 300px; height: 100px;");
client.println("color: #FFFF00; background-color: #275C6B;");
client.println("margin-top: 20px; padding: 10px 20px;");
client.println("text-decoration: none; border-radius: 5px;");
client.println("font-weight: 800; font-size: 70px;}");
client.println("</style>");
client.println("<div class='container'>");
client.println("<div class='inner'>");
client.print("RELAY if now: ");
if (value == HIGH)
client.print("OFF");
else
client.print("ON");
client.println("<br>");
client.println("<a href=\"/RELAY=OFF\">OFF</a>");
client.println("<a href=\"/RELAY=ON\">ON</a>");
client.println("<style>");
client.println(".footer-text { font-size: 25px; }");
client.println(".bold-text { font-weight: bold; }");
client.println("</style>");
client.println("<div class='footer'>");
client.println("<p class='footer-text'>This software was written by <span class='bold-text'>Grayson Zheng</span>.</p>");
client.println("</div>");
client.println("</div>");
client.println("</html>");
client.println("");
}
代码烧录
代码烧录就是通过烧录器将刚才的代码烧写到ESP-01S模块的芯片上,这样ESP-01S模块在通上电后就可以执行代码了。
烧录时只需要将ESP-01S插入烧录器中(下图左),烧录器连接电脑USB,然后在Arduino进行上传(下图右)即可。
烧录完成后,复位 ESP-01S,通过串口监视器可以查看ESP-01S 的 IP 地址。
此时在浏览器上输入该IP,出现下图页面意味着烧录成功
效果演示
最后,将ESP-01S模块连接继电器,在页面上进行操作就会看到这样的效果
大功告成!!!
更详细的实现教程可以移步ESP8266 系列------ESP-01S 控制继电器模块。
小结
目前只是初步验证了局域网内的远程控制开关,后期会将该功能逐步完善。待完善事项:
- 添加权限机制,只有授权用户才能控制开关。
- 支持MQTT通信协议,接入云厂商。
- 接入逆变器,使得继电器电源端可以连接交流电。
- 3D打印智能开关外壳。