一個易于遵循的迷你智能家居系統(tǒng)，您可以嘗試使用CIrcuitPython， Android Studio和W5100S EVB Pico2在家中構(gòu)建

你好，這是我以前在Android應(yīng)用程序上的W5100S-EVB-Pico 2項目的更新。在這個項目中，我改進了系統(tǒng)的設(shè)計，以支持更多的硬件使用繼電器。有了這些，你也可以在你的個人項目中創(chuàng)建一個類似的迷你智能家居系統(tǒng)。

本文將首先介紹新系統(tǒng)所需的組件，模塊與電路板的連接，最后介紹Android Studio和CircuitPython中的代碼

組件

為了完善這個項目，我增加了一個Minebea Motor的12V NMB-MAT風(fēng)扇和定制的燈箱來模擬家庭系統(tǒng)。要操作這些設(shè)備，您需要2個外部電源來使用這兩個產(chǎn)品，因為我們的板只支持5V和3.3V。

此外，為了允許我們的電路板為硬件供電，您將需要一個繼電器或n通道MOSFET模塊。兩者都被使用，以便通過從我們的板向模塊提供信號，然后它們將允許外部電源通過各自的機制為硬件供電。

風(fēng)扇使用的電源是XY-SK35電源，因為它允許高達24v的電壓水平，對于定制燈箱，您只需要一個microrousb到USB線和一個USB插頭作為燈箱的電源。

XY-SK35電源

on組件以及我們的Pico 2板將與繼電器模塊連接。

對于帶燈條的盒子，您將需要一個MOSFET模塊，以便在該燈條上運行PWM。

硬件連接

對于每個硬件，我們將首先連接控制模塊(繼電器/MOSFET)，電源和硬件，然后我們將完成的電路連接回電路板。

在我的研究中，我遇到了這個視頻，教我如何連接繼電器與硬件，以及如何控制它與Pico板。

要連接風(fēng)扇、繼電器和電源，您需要執(zhí)行以下操作。

1. 確定要使用的電路。

如果您希望硬件在電路板提供低信號時工作，則需要使用繼電器的NC端口，這意味著當(dāng)電路板上的各自引腳輸出低信號時，電源到風(fēng)扇電路保持關(guān)閉，表明風(fēng)扇僅在信號為低時運行。

如果您希望硬件僅在電路板提供高信號時工作，則需要繼電器的NO端口，這意味著電源到風(fēng)扇電路在引腳為LOW時保持打開，表明風(fēng)扇在信號為LOW時不會操作。

2. 將風(fēng)扇的正極連接到電源的正極。您可能需要使用剝線鉗允許銅線連接到電源的正極。我剪斷電線的塑料涂層，繞在電源的正極上。(藍色線為風(fēng)機正極線)

3. 將風(fēng)扇的接地線與風(fēng)扇的接地口連接到繼電器的COM口。

4. 最后，將電源的負(fù)極連接到步驟1 (NO/NC)中選擇的端口。對于這個項目，我希望風(fēng)扇僅在我的板發(fā)送高信號時運行，這意味著我將使用NO端口

完成電源-風(fēng)扇電路。

要連接到電路板，只需將接地，電壓和信號引腳連接到各自的引腳，信號應(yīng)在CircuirPython中的DigitalInOut引腳中

接下來，對于燈箱，您需要執(zhí)行以下步驟。

1. 切割并去除microrousb轉(zhuǎn)usb線的塑料涂層。暴露一些銅線以便電通過?，F(xiàn)在您應(yīng)該有兩段導(dǎo)線，我將它們稱為microUSB導(dǎo)線和USB導(dǎo)線。

2. 在N-MOS模塊中，您將發(fā)現(xiàn)4個端口，分別是V輸入+/-和V輸出+/-。將微型rousb線的正極和負(fù)極分別接在電壓輸出正、負(fù)端口上。對于電壓輸入，我們相應(yīng)地連接USB線。

3. 您應(yīng)該會發(fā)現(xiàn)模塊的另一側(cè)有6個端口。頂部的三個端口都用于PWM，其余的都接地。

然后我們需要將這些端口連接到電路板的引腳。我使用GP12作為這個模塊的引腳。

這就完成了兩個硬件的連接。

CircuitPython代碼

在編寫代碼之前，在Adafruit IO上為風(fēng)扇和PWM燈創(chuàng)建兩個饋送，以便您可以在Adafruit模式下讀取或?qū)懭脒@些值

為了允許我們的應(yīng)用打開/關(guān)閉風(fēng)扇/盒子燈，你需要為這兩個硬件設(shè)置一個新的端點。

要使用風(fēng)扇，我將Gp9引腳綁定為DigitalInOut引腳，當(dāng)該引腳值為1時，風(fēng)扇將打開，如果不是，則風(fēng)扇將關(guān)閉。

我還增加了一個自動版本，如果SFA30的溫度超過一定值，風(fēng)扇將自動打開。

由于現(xiàn)在我們希望SFA30自動記錄變量，而不是僅在調(diào)用SFA30端點時執(zhí)行計算，因此我們將SFA30端點中負(fù)責(zé)檢索數(shù)據(jù)的代碼移到一個函數(shù)中，當(dāng)服務(wù)器在線時，我們將在該函數(shù)中調(diào)用每個循環(huán)。

我們將在新版本中返回風(fēng)扇值以及這些數(shù)據(jù)供應(yīng)用程序使用，我將在稍后解釋。

本地模式下的舊版本：

本地模式的當(dāng)前版本：

在Adafruit模式中，您需要為風(fēng)扇值添加一個新的提要，訂閱它，并在計算后將該值發(fā)布到Adafruit IO。

在第一次迭代中，當(dāng)達到溫度閾值時，我們需要首先將當(dāng)前風(fēng)扇值發(fā)送給Adafruit IO(這里的代碼為25)。

在while循環(huán)內(nèi)部，為了避免達到Adafruit IO的節(jié)流錯誤，最好只在風(fēng)扇狀態(tài)發(fā)生變化時才發(fā)布風(fēng)扇值。增加油門時間也有助于減少達到油門時間的可能性。

最后，如果服務(wù)器結(jié)束，則將風(fēng)扇的狀態(tài)發(fā)布回默認(rèn)狀態(tài)(關(guān)閉)。

要使用該燈，您需要使用PWMIO庫來調(diào)整亮度。

將GP12上的引腳與PWMOut功能綁定。previous_PWM變量用于在我們關(guān)閉應(yīng)用程序中的燈之前記錄PWM值。我們將其初始化為65535，因為燈的初始狀態(tài)是關(guān)閉的，如果我們切換應(yīng)用程序上的燈，占空比只能設(shè)置為65535的最大值。

在開發(fā)本節(jié)的過程中，有一個有趣的發(fā)現(xiàn)發(fā)生在我收到一個使用All計時器的錯誤時。經(jīng)過一番研究，我發(fā)現(xiàn)發(fā)生這種情況是因為我使用了相同PWM輸出片的第二個通道。正如在前面的代碼中，我使用PWM輸出來播放聲音，如果連接，這是在引腳26，我不小心使用了相同PWM片的另一個通道的光，這是引腳11。您可以閱讀此網(wǎng)站以獲得有關(guān)Pico 2板的PWM通道的簡短解釋，或者您可以參考RP2350數(shù)據(jù)表。

PWM通道圖片來自RP2350 Datasheet

由于這兩種硬件的工作方式不同，最簡單的解決方案是將我的光更改為PWM輸出的另一片，即引腳GP12。

接下來，我們修改切換光端點，使用我們自定義的燈箱而不是led模塊。

如果當(dāng)前狀態(tài)為0，我們將其打開到先前存儲的PWM值作為亮度。

如果電流狀態(tài)非零，我們關(guān)閉它。

我們還應(yīng)該添加另一條路由來改變光的PWM值。

當(dāng)Android從0-100縮放時，我們通過以下方式將這些值映射到0-65535，并將計算結(jié)果存儲回previous_PWM變量。

接下來，對于Adafruit模式，創(chuàng)建boxlight提要并在連接的MQTT函數(shù)中訂閱它。

我們還需要修改消息功能。應(yīng)用程序仍然會調(diào)用LED端點來打開/關(guān)閉燈，但應(yīng)用程序現(xiàn)在可能會將滑塊值發(fā)送到PWM端點以調(diào)整亮度。

如果應(yīng)用程序被發(fā)布到光源，我們的箱燈將改變亮度到以前存儲的狀態(tài)，如果它是打開的，如果它是關(guān)閉的0。

如果應(yīng)用程序發(fā)送到箱燈饋送，我們首先用這個公式設(shè)置應(yīng)用程序的值相應(yīng)的占空比，并將當(dāng)前占空比值存儲到previous_PWM變量中，這樣如果我們重新打開燈，亮度就處于先前存儲的狀態(tài)。

如果我們從本地模式切換到Adafruit模式，我們還需要發(fā)布當(dāng)前的亮度。

最后，將占空比的默認(rèn)值發(fā)布給Adafruit IO，該值為0

這就完成了CircuirPython代碼。

Android Studio代碼

在Android應(yīng)用程序中，你需要添加一個按鈕圖像來存儲風(fēng)扇的當(dāng)前狀態(tài)，并添加一個按鈕，負(fù)責(zé)切換燈的亮度，旁邊是一個滑塊，組成PWM值。

和之前的版本一樣，我使用了ImageButton組件作為風(fēng)扇，我允許它通過按下這個按鈕來打開或關(guān)閉風(fēng)扇。在未來，我可能會包括一個自動/手動切換，這樣如果它是自動風(fēng)扇模式，它就可以作為靜態(tài)圖像組件，但如果它是手動模式，我們可以按下這個按鈕來打開和關(guān)閉。

風(fēng)扇打開和關(guān)閉的圖像是由ChatGPT生成的。你可以制作自己的版本，并將其重命名為fan_on， fan_off并將其存儲到/res/drawable文件夾中。

這是我的代碼在activity_main xml。

接下來，讓我們轉(zhuǎn)到這些組件背后的邏輯。

設(shè)置滑塊和按鈕如下。當(dāng)SeekBar改變時，我們將把改變的結(jié)果存儲到一個滑塊值變量中，當(dāng)我們決定按下負(fù)責(zé)亮度的Apply按鈕時，該變量將用于發(fā)送到電路板。

我還將fan_button設(shè)置為false，因為我們目前不支持手動更改風(fēng)扇。

創(chuàng)建Adafruit IO端點以發(fā)出HTTP請求。

由于我們在App中添加了一些新組件，我們需要在網(wǎng)絡(luò)斷開時禁用這些新組件。

現(xiàn)在我們可以對滑動按鈕進行編碼。這個滑動按鈕背后的大部分邏輯與其他按鈕非常相似，但我添加了一小部分，告訴用戶在按下Apply按鈕之前需要打開燈。

接下來，根據(jù)我們是否從上一篇文章中的discoveryot函數(shù)檢索IP，我們將對各自的API端點執(zhí)行HTTP請求。請記住，在這個Adafruit部分中，我們需要在從正確的提要(即pwmlight)獲取數(shù)據(jù)之前識別物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的在線狀態(tài)。

在本節(jié)中，我使用POST而不是來自之前的onClickListener的GET請求，因為我們將向物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備發(fā)布數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。

完成滑塊按鈕后，我們現(xiàn)在可以修改SFA30功能，我們將在SFA30數(shù)據(jù)的同時檢索風(fēng)扇狀態(tài)。

繼上一篇關(guān)于get_data_job函數(shù)的文章之后，我們首先修改本地模式中的代碼。

當(dāng)我們決定返回一個帶有SFA30數(shù)據(jù)和來自SFA30端點的風(fēng)扇數(shù)據(jù)的JSON對象時，我們可以簡單地檢查“fan”鍵的值是真還是假，然后相應(yīng)地更改風(fēng)扇照片。

這里是本地模式的代碼

對于Adafruit模式，您需要為向粉絲提要的http請求創(chuàng)建另一個async await函數(shù)，并相應(yīng)地更改圖片。但是，如果服務(wù)器不在線，則需要將照片設(shè)置為默認(rèn)值。

這就完成了Android應(yīng)用程序的Kotlin代碼。

結(jié)論

這就是使用Kotlin和CircuitPython對迷你智能家居系統(tǒng)的更新。我希望通過這個項目，您可以學(xué)習(xí)如何使用繼電器或N-MOSFET模塊與我們的Pico板連接來操作現(xiàn)實生活中的硬件，并為您的個人項目提供一些靈感。也可能有新的更新到這個系統(tǒng)，使它作為一個更全面的家庭系統(tǒng)項目。希望你能從這篇文章中學(xué)到一些新的東西!

本文編譯自hackster.io