[Java知识库] ESP8266智能家居的设计（开心！！各个小组之间终于合作了！！！）

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[Java知识库]ESP8266智能家居的设计（开心！！各个小组之间终于合作了！！！）

原文链接（点击原文链接获取更多学习干货）：http://blog.bools.cn/archives/1249

一、前情提要

这一次是嵌入式硬件、嵌入式软件、Java、C++四个小组之间第一次合作的一个智能小项目，目的在于让各个小组之间合作，体验一下产品开发的过程中各个部门的功能与接洽，对我们嵌入式硬件组而言是不可多得的一次项目经验。

二、项目功能

1、核心板

ESP8266串口wifi模块 NodeMCU Lua V3物联网开发板 CH340
在这里插入图片描述

2、功能

模仿一般家庭的生活环境——一个房子有以下的家具物品：
?门
?房间灯
?窗帘
?温度计
控制方法——WiFi控制、mqtt通信协议，要求用WIFI控制

2.1 材料

1、3个LED灯（外接，和嵌入式软件商量正负极的接口与LED初始化的要求）
2、温湿度传感器（数量1个，ESP8266的I/O口不够了，原定3各，现在删减至1个）
3、直流电机2个（模拟窗帘升降，需要驱动模块1个，直流电机2个，需要4个I/O口来控制）
4、使用WIFI控制（ESP8266可以连WiFi）
5、控制门锁开关（目前只有一个锁，先控制一个，需要一个I/O口）
6、摄像头监控（手机或者电脑的摄像头，软件）
7、语音模块（调用手机或者电脑的麦克风，软件这边封装个语音包）
8、产品可迭代更新（WiFi联网更新，在线升级就是把升级固件放服务器，然后通过wifi下进下位机）

三、软件部分的问题

3.1 软件部分的分组

🛃嵌入式软件组
🛃C++组
🛃Java组

3.2 每组的任务

在这里插入图片描述

3.3 任务解释

mqtt通信用法：MQTT协议的智能灯控
使用软件：MQTTX

在这里插入图片描述
🌍名词解释：

服务器：云端、后台、中介（连接下位机与Qt）
下位机：我们的ESP8266的核心板，NodeMCU，就是那一块完整的PCB
操作界面：Qt写的界面

考虑到软件组的学习进度还没有到服务器操作，所以将目前要求的功能先进行简化处理

🍩语音识别和人脸识别的功能后面再做，现在先放着
🍩小程序、微信公众号的后台下个月在搞，这个需要Java把服务器搞了
🍩先实现最简单的功能：控制LED、电机、温湿度模块、门锁

3.4 模拟调试

因为现在我们四个组的人员都在家，无法联合调试，并且Java那边还没有把服务器搞好，所以数据上传不了云端，所以使用MQTTX软件进行模拟调试，MQTTX调通信代码，以此来模拟云端发送数据给下位机

3.5 这个项目整体的实现逻辑

??硬件把房子和PCB做出来，有了产品的实物
??软件要实现下位机、服务器、操作界面（MCU板子、云端/后台、Qt的界面）之间的通信

实现方法：

三方之间都采用mqtt通信
在mqtt通信时采用json的数据格式传输数据
操作界面控制下位机：
- Qt连接服务器（运营与IP），用mqtt通信发送数据（发布命令）给云端（数据是json格式的），服务器收到json格式的数据，对其进行解析，然后再通过mqtt把数据（发布命令）发送给下位机
- 下位机通过Mqtt通信与服务器相连，接收服务器发来的指令，解析json格式，以此接收Qt发来的指令（控制灯/电机）
下位机把数据传到Qt界面：
- 下位机收到温湿度数据，通过mqtt通信（json格式）发送给服务器，服务器通过mqtt通信（json格式）发送给Qt显示
- 服务器相当于中介，Qt不能直接发送json数据给下位机

mqtt/json

服务器进行解析

下位机

3.6 软件要学习的部分

mqtt通信，json格式

3.7 最大难点

Java负责的服务器那一块

四、硬件部分的问题

4.1 需要的引脚

📘明白软件能控制的引脚—— D0~~D8 九个引脚，最高电压都为3.3V
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

📘明白ESP8266可以供的电压——3.3V和5V（万用表实测，其中VU可以供5V的电压）
在这里插入图片描述

📘明白各个模块需要的电压——

LED灯的电压在3.0-3.4V之间
温湿度传感器的电压3.3-5V；考虑到ESP8266引脚承受电压的能力，给此模块供电电压为3.3V
连接电机——驱动模块供电5V（其实应该有一个+12V的电压，但是没办法，这里没有那么高的电压，但是也可以让电机转起来，我试过了）
驱动模块调试：https://www.bilibili.com/video/BV1y64y1a7o4?p=1
门锁——5V供电，取消反馈线（不需要反馈线的功能）
门锁的调试：https://www.bilibili.com/video/BV1y64y1a7o4?p=2

4.2 引脚的分配

D0-D8 九个引脚
🌸D0——门锁
🌸D1~D4——驱动模块逻辑输入端（这里逻辑电压是3.3V，实测可以让电机转动）
🌸D5~D7——三个LED灯
🌸D8——温湿度模块的输出端
为了以防万一——以后还要接其他的模块
🌸用排针引出多个GND
🌸用排针引出多个3.3V
🌸用排针引出多个5V
🌸将串口引出来