第1步：功能

此板的主要特點(diǎn)是ESP32 FireBeetle開發(fā)板處理所有通信，傳感器讀數(shù)和輸出。有兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，可控制兩個(gè)雙極步進(jìn)電機(jī)。

I2C總線也已斷開，可用于APDS9960或LCD等組件。為了讀取溫度，需要斷開連接到DHT22傳感器的引腳以及用于讀取環(huán)境光水平的光敏電阻。

板上有一個(gè)模擬燈帶，該模擬燈帶具有三個(gè)MOSFET。

步驟2：PCB

我首先通過在Eagle中創(chuàng)建原理圖開始了PCB設(shè)計(jì)過程。由于找不到ESP32 FireBeetle庫，我只用了兩個(gè)pin 1x18 pin接針。然后，我創(chuàng)建了一個(gè)電源管理電路，該電路可以通過DC桶式插座接受12v電壓，并將其轉(zhuǎn)換為5v，為傳感器和ESP32供電。

原理圖完成后，我著手設(shè)計(jì)PCB本身。

我知道DC桶形插頭必須位于電路板的前端附近，并且100uF電源平滑電容器必須靠近步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的電源輸入。一切布置好后，我開始布線。

雖然Oshpark生產(chǎn)高質(zhì)量的PCB，但價(jià)格卻很高。值得慶幸的是，PCBGOGO.com還以合理的價(jià)格生產(chǎn)出了優(yōu)質(zhì)的PCB。我能夠以5美元的價(jià)格購買10塊PCB，而不是從Oshpark.com只需花52美元購買3塊板。

步驟3：組裝

總體來說，組裝電路板非常容易。首先，我焊接了表面安裝的組件，然后連接了桶形插孔連接器和調(diào)節(jié)器。接下來，我焊接了電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和FireBeetle等組件的排針。

焊接完成后，我通過將萬用表置于電阻測(cè)量模式并觀察了電路板是否短路來進(jìn)行測(cè)試。如果電阻超過一定量。該板通過了，因此我可以插入每個(gè)組件。

步驟4：編程概述

我希望該板的代碼為模塊化且易于使用。這意味著有幾個(gè)處理特定功能的類，以及一個(gè)將較小的類組合在一起的較大的包裝器類。

步驟5：輸入

為處理輸入，我創(chuàng)建了一個(gè)名為“ Hub_Inputs”的類，該類可讓家用集線器與APDS9960進(jìn)行通信，以及創(chuàng)建和管理按鈕以及電容式觸摸界面。它包含以下功能：

創(chuàng)建按鈕

獲取按鈕是否按下

獲取按鈕按下次數(shù)

獲取最新手勢(shì)

獲取電容式觸摸值

按鈕以結(jié)構(gòu)形式存儲(chǔ)，具有三個(gè)屬性：is_pressed，numberPresses和pin。每個(gè)按鈕在創(chuàng)建后都會(huì)附加到中斷中。觸發(fā)該中斷時(shí)，將向該按鈕的指針（作為按鈕在數(shù)組中的內(nèi)存地址）傳遞給中斷服務(wù)例程（ISR），并增加按鈕的按下次數(shù)，并更新is_pressed布爾值。

電容式觸摸值要簡單得多。通過將touch引腳傳遞給touchRead（）函數(shù)來檢索它們。

通過輪詢APDS9960并檢查是否檢測(cè)到任何新手勢(shì)來更新最新手勢(shì)，如果已檢測(cè)到新手勢(shì)，則將專用手勢(shì)變量設(shè)置為該手勢(shì)。

第6步：輸出

智能家居中心具有幾種輸出信息和更換燈的方式。有一些引腳可以斷開I2C總線，使用戶可以連接LCD。到目前為止，僅支持一種LCD尺寸：20 x4。通過使用“ hub.display_message（）”功能，用戶可以通過傳遞字符串對(duì)象在LCD上顯示消息。

有也是用于連接一串模擬LED的引腳接頭。調(diào)用函數(shù)“ hub.set_led_strip（r，g，b）”，設(shè)置條帶的顏色。

兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)使用一對(duì)DRV8825驅(qū)動(dòng)器板驅(qū)動(dòng)。我決定使用BasicStepper庫來處理電機(jī)控制。板子啟動(dòng)時(shí)，將創(chuàng)建兩個(gè)步進(jìn)對(duì)象，并且兩個(gè)電動(dòng)機(jī)都將啟用。要步進(jìn)每個(gè)電動(dòng)機(jī)，請(qǐng)使用“ hub.step_motor（motor_id，steps）”功能，其中電動(dòng)機(jī)id為0或1。

第7步：記錄

由于開發(fā)板上有多個(gè)傳感器，我希望能夠在本地收集和記錄數(shù)據(jù)。

開始記錄，將使用“ hub.create_log（filename，header）”創(chuàng)建一個(gè)新文件，其中header用于制作表示列的CSV文件行。第一列始終是“年月日小時(shí)：分鐘：秒”格式的時(shí)間戳。為了獲取時(shí)間，hub.log_to_file（）函數(shù)通過basic_functions.get_time（）函數(shù)獲取時(shí)間。然后，通過引用將tm時(shí)間結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)和文件名傳遞給日志記錄函數(shù)。

步驟8：蜂鳴器

如果您不能播放音樂，IoT板有什么用？這就是為什么我包括一個(gè)具有聲音播放功能的蜂鳴器的原因。調(diào)用“ hub.play_sounds（旋律，持續(xù)時(shí)間，長度）”開始播放一首歌曲，旋律是音符頻率的數(shù)組，持續(xù)時(shí)間是音符持續(xù)時(shí)間的數(shù)組，長度是音符數(shù)量。

步驟9：外部IoT集成

該中心目前支持IFTTT Webhooks。可以通過調(diào)用Hub_IoT.publish_webhook（URL，數(shù)據(jù)，事件，鍵）或Hub_IoT.publish_webhook（URL，數(shù)據(jù)）函數(shù)來觸發(fā)它們。這會(huì)將帶有該數(shù)據(jù)的POST請(qǐng)求發(fā)送到給定URL，并在必要時(shí)發(fā)送事件名稱。要設(shè)置示例IFTTT集成，請(qǐng)首先創(chuàng)建一個(gè)新的applet。然后選擇在收到請(qǐng)求時(shí)觸發(fā)的webhook服務(wù)。

下一步，將事件稱為“ high_temp”并保存。然后，為“該”部分選擇Gmail服務(wù)，然后選擇“向自己發(fā)送電子郵件”選項(xiàng)。在該服務(wù)的設(shè)置中，將主題的溫度設(shè)置為“高溫！”，然后在“ {{OccurredAt}}”處輸入“ {{Value1}}的實(shí)測(cè)溫度”，其中顯示了實(shí)測(cè)溫度和觸發(fā)事件。

設(shè)置后，只需粘貼IFTTT生成的webhook URL，并將“ high_temp”放入事件部分。

步驟10 ：用法

要使用Smart Home Hub，只需在setup（）或loop（）中調(diào)用任何需要的函數(shù)。我已經(jīng)放置了示例函數(shù)調(diào)用，例如打印當(dāng)前時(shí)間和調(diào)用IFTTT事件。

步驟11：未來計(jì)劃

智能家居中心該系統(tǒng)非常適合簡單的家庭自動(dòng)化和數(shù)據(jù)收集任務(wù)。它幾乎可以用于任何事情，例如設(shè)置LED燈帶的顏色，監(jiān)視房間的溫度，檢查燈是否亮著以及其他許多潛在項(xiàng)目。將來，我想進(jìn)一步擴(kuò)展功能。這可能包括添加更強(qiáng)大的Web服務(wù)器，本地文件托管，甚至是藍(lán)牙或mqtt。