利用行空板單板計(jì)算機(jī)打造智能家居系統(tǒng)

設(shè)想一下，僅僅是輕點(diǎn)幾下，您就能實(shí)現(xiàn)燈光控制，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測室溫，行空板單板計(jì)算機(jī)結(jié)合 Nodemcu 的項(xiàng)目能幫您實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。

作為智慧中樞，行空板將成為項(xiàng)目的核心，通過高效的MQTT通信協(xié)議，連接三個(gè)按鈕用以控制三個(gè)LED燈，搭配Nodemcu實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)操控。此外，該項(xiàng)目還將整合DHT11傳感器，以全方位監(jiān)測室內(nèi)溫度變化。該項(xiàng)目被設(shè)計(jì)為初學(xué)者友好的家庭自動(dòng)化門戶，通過簡單步驟和最少的組件，您將不可思議地發(fā)現(xiàn)您所創(chuàng)造的空間魔法將如此輕松融入生活中。讓我們一起深入探索，打造一個(gè)更加智能的家。

項(xiàng)目所需硬件材料

一、行空板單板計(jì)算機(jī)

二、NodeMcu開發(fā)板

三、DHT11溫濕度傳感器

四、三個(gè)LED燈

五、一塊面包板

六、3V電池

七、跳線

第一步：設(shè)置行空板與VScode

必備條件：

在計(jì)算機(jī)上安裝Visual Studio Code。在計(jì)算機(jī)和行空板上都安裝OpenSSH。

步驟：

安裝遠(yuǎn)程SSH擴(kuò)展：

打開Visual Studio Code，點(diǎn)擊左側(cè)邊欄的方形圖標(biāo)進(jìn)入擴(kuò)展視圖(或按Ctrl+Shift+X快捷鍵)。

搜索“Remote - SSH”擴(kuò)展并安裝。

打開遠(yuǎn)程 SSH 擴(kuò)展：

在VScode中按下F1或Ctrl+Shift+P打開命令面板。

輸入并選擇“Remote-SSH: Connect to Host…”命令。

輸入行空板的SSH連接字符串：root@10.1.2.3。

按提示配置文件，并指定操作系統(tǒng)類型為Linux，默認(rèn)密碼為dfrobot。

連接成功后，VScode將打開一個(gè)新的窗口，通過SSH方式直接訪問Unihiker的文件系統(tǒng)和終端。

開始編程：

現(xiàn)在你可以在Visual Studio Code中像直接在設(shè)備上操作一樣編輯文件、運(yùn)行命令并進(jìn)行行空板項(xiàng)目的開發(fā)工作。

第二步：兩端使用的庫

NodeMcu端：

使用PubSubClient.h庫實(shí)現(xiàn)MQTT協(xié)議功能。

使用DHT.h庫處理DHT11傳感器數(shù)據(jù)。

通過庫管理器搜索DFRobot提供的DHT傳感器庫和PubSubClient庫并安裝。

行空板端（Python）：

使用PyQT5庫創(chuàng)建圖形用戶界面(GUI)。

使用paho.mqtt.client庫實(shí)現(xiàn)MQTT通信。

其他必需庫如pinpong庫，用于訪問GPIO引腳和板載傳感器。例如，本例中用到了板載光線傳感器采集環(huán)境光強(qiáng)并根據(jù)預(yù)設(shè)指令更新文本顯示(這部分僅為測試目的，與主要代碼無關(guān)，但你可以為其分配特殊任務(wù))。

安裝Python庫：

在終端輸入以下命令安裝所需的庫：

pip install PyQt5

pip install paho-mqtt

第三步：MQTT配置說明

Python端MQTT配置：

設(shè)置MQTT服務(wù)器地址(MQTT_ADDRESS)為MQTT代理服務(wù)器的IP地址或主機(jī)名。

提供MQTT用戶名和密碼，在MQTT_USER和MQTT_PASSWORD變量中分別填入，并確保這些憑據(jù)能安全地訪問你的MQTT代理服務(wù)器。

配置訂閱主題和發(fā)布主題，確保它們與ESP設(shè)備對應(yīng)的主題匹配。

NodeMcu端MQTT配置：

設(shè)置MQTT服務(wù)器地址(mqtt_server)為要連接的MQTT代理服務(wù)器的IP地址或主機(jī)名。

配置發(fā)布和訂閱的主題(one_topic和two_topic)，確保它們與Python端對應(yīng)的主題一致。

填寫MQTT的用戶名和密碼(mqtt_username和mqtt_password)，以及唯一客戶端ID(clientID)，確保它們與MQTT代理服務(wù)器中的設(shè)置相符。

第四步：Python代碼概覽

Python代碼結(jié)合了MQTT功能和PyQt5，構(gòu)建了一個(gè)智能家居控制界面，包括：

一、建立MQTT連接，使用憑據(jù)連接到MQTT代理服務(wù)器并訂閱特定主題接收消息。

二、利用PyQt5創(chuàng)建帶有標(biāo)簽按鈕的窗口，用于控制燈光和風(fēng)扇，并加載不同狀態(tài)(ON/OFF)的圖片。

三、使用LCD小部件顯示溫度讀數(shù)。

四、按鈕交互：點(diǎn)擊按鈕時(shí)切換狀態(tài)，并發(fā)送對應(yīng)的MQTT消息以控制連接到ESP8266的設(shè)備(如燈泡、風(fēng)扇)。

五、光照感應(yīng)：讀取環(huán)境光照強(qiáng)度，并更新標(biāo)簽顯示“白天”或“夜晚”。

六、一體化：將 MQTT 客戶端功能與 PyQt5 的事件處理集成，以實(shí)現(xiàn) MQTT 消息和圖形界面之間的無縫交互。

第五步：NodeMcu代碼概覽

NodeMcu基于ESP8266的代碼配置使其能通過MQTT代理服務(wù)器控制智能家居設(shè)備，關(guān)鍵部分包括：

一、Wi-Fi設(shè)置：使用指定SSID和密碼連接NodeMcu至Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。

二、MQTT配置：設(shè)置MQTT服務(wù)器詳情、發(fā)布和訂閱的主題以及MQTT憑據(jù)。

三、傳感器和輸出處理：集成DHT11溫濕度傳感器獲取讀數(shù)，并定義GPIO引腳以控制輸出(如燈光和風(fēng)扇)。

四、建立與MQTT代理服務(wù)器的連接并訂閱特定主題接收消息;周期性發(fā)布溫度讀數(shù)到指定主題;響應(yīng)收到的MQTT消息，根據(jù)接收到的具體命令控制輸出設(shè)備(如燈光和風(fēng)扇)。

第六步：硬件連接

DHT11傳感器接線：

將DHT11傳感器的VCC引腳連接到NodeMcu的5V引腳，GND引腳連接GND，DATA引腳連接數(shù)字引腳D2。

輸出設(shè)備(本例為LED燈)：

定義輸出引腳，例如int Out1 = D4; int Out2 = D5; int Out3 = D1;。 將LED燈正極(陽極)連接到上述輸出引腳(D4、D5、D1)，負(fù)極(陰極)或風(fēng)扇連接到NodeMcu的GND引腳。 如果使用3V電池，則將其正極連接到Vin或5V線，負(fù)極連接到GND端子。

第七步：運(yùn)行項(xiàng)目

從GitHub鏈接下載所有所需文件。

編程N(yùn)odeMcu：打開Arduino代碼文件，更改憑證信息，然后上傳代碼。

對于Unihiker端，將文件復(fù)制到根目錄，可以通過訪問Unihiker本地網(wǎng)頁(http://10.1.2.3/pc/file-upload)完成這一操作。

打開Python主文件，修改憑證信息。

修改完成后，可以直接在VScode終端內(nèi)或通過Unihiker GUI運(yùn)行Python代碼，啟動(dòng)項(xiàng)目。

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