物聯網時刻正式到來，用單片機快速實現家庭智能控制平台
一提到智能家庭，大家可能首先想到的是各種大佬級公司搞的牛逼產品，或者說是創新產品。想想就覺得很複雜，有的用工控機，有的用樹莓派，還有的用arduino，不管用什麼，都繞不過伺服器進行控制，比如yeelink平台，企鵝的智能硬體平台等等。其實，真實實現起來，並沒有想想中這麼複雜，我們甚至只用一個小的單片機就能實現。
0x01單片機實現web伺服器
探討用單片機來實現web伺服器的文章通過baidu也能找到幾篇，但比較詳實的實現方法並沒有找到，這裡考慮有兩種思路可以完成，一種是有線的lan模塊，如w5500，這種模塊本身就帶有web服務的部分功能，使用起來比較簡單，但是只能基於lan進行訪問。另一種是通過stm32等單片機，配合網絡模塊來完成。當前我能想到的最簡單的方法就是用stm32+esp8266來實現。基於第一種方法，我覺得受模塊性能影響比較大，受限於模塊，沒有開發感。於是考慮用第二種方法。這個方法裡，有人用arduino來完成，這要基於c進行編程。另外，就是考慮用micropython,這樣直接可以用python來實現。這裡依然使用tpyboard V202。
0x02模擬實現家庭智能家居控制平台
因為沒有想好要做一個多麼複雜的實驗，只是想能模擬一下效果，所有在整個的模塊過程中，我選用了tpyboard v202開發板做主控制板，用一個發光二極體來模擬一個檯燈（現實中，這裡其實可以用一個繼電器來控制其它設備的通斷電），用一個直流小電機加迷你風扇葉表示模擬電風扇。整個實現還用到了一個三極體（S9014，NPN）來控制直流電機。
0x03硬體的搭建與連接
發光二極體的使用
發光二極體使用比較簡單，直接看它的兩條「腿」,長的那個是正極，反之是負極。
直流小電機的使用方法
上圖直流小電機中，紅色框內的兩個接線端A和B，無論那個接正極或負極都可以，只不過轉動的方向不一樣而已。本次我是用B端接入正極，正好是順時針轉動。
三極管S9014（NPN）的使用方法
本次我們使用S9014的放大和開關功能，集電極接入v202的3.3V引腳，發射極接入電機某一端，通過給基極高低電平來控制發射極和集電極之間是否導通，從而控制直流電機轉動或停止。下面來介紹一下接線方法
我的實物連接圖
0x04利用micropython實現web伺服器
首先，編輯一個main.py文件。v202開機自啟動main.py文件try: import usocket as socket
except:
import socket
import network
from machine import UART
from machine import Pin
led_flag=Pin(2, Pin.OUT)#esp8266模塊上的小燈高電平:滅低電平:亮
led = Pin(4, Pin.OUT)#發光二極體的控制引腳
motor = Pin(5, Pin.OUT)#直流電機的控制引腳
#初始化
led.low()
motor.low()
led_flag.high()
def do_connect(ssid,pwd):
sta_if = network.WLAN(network.STA_IF)#STA模式
sta_if.active(False)
if not sta_if.isconnected():#判斷是否連接
sta_if.active(True)
sta_if.connect(ssid,pwd)#ssid:WIFI名稱 pwd:WIFI密碼
while not sta_if.isconnected():
pass
if sta_if.isconnected():
return sta_if.ifconfig()[0]
def main(ip_,dev_data,login_data,name,pwd):
s = socket.socket()
ai = socket.getaddrinfo(ip_, 80)
addr = ai[0][-1]
s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
s.bind(addr)
s.listen(5)
led_flag.low()
#s_data=login_data
while True:
res = s.accept()
client_s = res[0]
client_addr = res[1]
led_flag.high()
req =client_s.readline()
while True:
h = client_s.readline()
if h == b"" or h == b"\r\n":
break
#print(h)
req+=(h.decode('utf-8').lower())
print("Request:")
req=req.decode('utf-8').lower().split('\r\n')
#http header解析
req_data=req[0].lstrip().rstrip().replace(' ','')
print(req_data)
if req_data.find('favicon.ico')>-1:
client_s.close()
continue
else:
if len(req_data)
#說明是第一次訪問，輸入login.html
s_data=login_data
else:
req_data=req_data.replace('get/?','').replace('http/1.1','')
_name=req_data.find('name')
_pwd=req_data.find('pwd')
if _name>-1 and _pwd>-1:
#判斷是否是用戶登錄
if req_data.find(name)>-1 and req_data.find(pwd)>-1:
s_data=dev_data
print('Login Success!')
else:
f=open('fail.html','r')
s_data=f.read()
f.close()
print('Login Fail!')
else:
#判斷是否是控制LED
_index=req_data.find('led=')
if _index>-1:
s_data=dev_data
led_val=req_data[_index+4:_index+6].lstrip().rstrip()
print('led:',led_val)
if led_val=='on':
led.value(1)
else:
led.value(0)
#判斷是否是控制電機
_index=req_data.find('motor=')
if _index>-1:
s_data=dev_data
motor_val=req_data[_index+6:_index+8].lstrip().rstrip()
print('motor_val:',motor_val)
if motor_val=='on':
motor.value(1)
else:
motor.value(0)
print('-----------')
client_s.send(s_data)
client_s.close()
led_flag.low()
f=open('device.html','r')
dev_html=f.read()
f.close()
f=open('login.html','r')
login_html=f.read()
f.close()
f=open('info.txt','r')
info=f.read()
f.close()
name=info.split(',')[0].lstrip().rstrip()
pwd=info.split(',')[1].lstrip().rstrip()
print('name:',name)
print('pwd:',pwd)
myip_=do_connect('essid','pwd')#家中網絡的WIFI名稱和密碼
print(myip_)
main(myip_,dev_html,login_html,name,pwd)
login.html登錄頁面:
<>>智能家庭網絡
<>>歡迎登錄智能家庭網絡平台
<>>用戶名:
<>>密碼:
"登錄" />
info.txt這裡是用文件存放的用戶名和密碼(英文逗號分隔)，前面是用戶名，後面是密碼。這裡的用戶名和密碼是用來登錄我們智能家居控制平台的。admin,123456
0x05程序下載測試
使用MicroPython File Uploader工具，將原始碼下載到v202中。工具下載地址可以私信我，這裡不好放。
·1、使用usb數據線將v202接入到電腦，打開設備管理器，查看加載的埠。我的是COM44
※如果驅動安裝失敗，可以下載CH340的驅動，手動安裝。CH340驅動下載地址：http://tpyboard.com/download/drive/163.html
2、打開MicroPython File Uploader選擇埠，點擊[Open]。
3、取消[Autorun]的打鉤，點擊紅框的文件夾圖標，選擇源碼，點擊[Send]等待發送成功。
4、將上面的源碼文件都下載到v202中，下載完畢後，點擊[Run/Reset]就會開始執行代碼。
5、開始運行後，紅色框內列印的是我們存放在info.txt里的用戶名和密碼，這個可以自定義。
6、下面桃紅色框內列印的是我們v202從路由器那裡獲取到的IP地址，只要列印了IP地址，說明就成功接入網絡了。我的v202獲取的IP地址是192.168.1.192。
7、到此，我們的web伺服器就搭建完成了。
0x06智能家庭網絡平台的使用
1、在家庭區域網內，我們可以選用pc或者手機，通過瀏覽器，打開192.168.1.192就可以看到登錄介面。
2、默認用戶名 admin密碼123456，大家可以通過修改info.txt文件來進行修改。
（1）輸入錯誤的用戶名和密碼會進入錯誤介面。（2）輸入正確的，進入控制平台。
3、接下來，我們就可以通過網頁開控制燈光和小風扇了，看我的實驗效果圖。
這裡，我只是做了一個實例，受時間限制，沒有再做更深入的開發。大家可以自己結合自己的創意再深入去做。如果能夠通過路由器給tpyboard v202設一個外網Ip，這樣就可以從外網進行訪問，從而完成外網對家內設備的控制。
我自己在今年年初錄製了一套還比較系統的入門單片機教程，想要的同學找我拿就行了免費的，簡介里就有，或者留意下方評論第一條（私信我也可以）~