描述

在這個物聯網項目中，我展示了如何使用 ESP-01 使用Google Assistant和Alexa制作基于物聯網的 Arduino 智能家居，以通過語音命令、紅外遙控器和手動開關控制 4 臺家用電器。

如果互聯網不可用，那么您可以通過紅外遙控和手動開關控制家用電器。

• 使用Alexa控制電器。
• 使用 Arduino EEPROM來記住以前的狀態
• 用紅外遙控器控制電器。
• 使用開關或按鈕手動控制設備
• 在Google Home和Amazon Alexa App中監控實時反饋。
• 無需互聯網即可手動控制家電。
• 用于該項目的所有資源都是免費的。

因此，如果您按照所有步驟操作，只需使用 Arduino UNO、ESP01 和繼電器模塊即可輕松制作此物聯網項目。

雖然 PCB 不是強制性的，但我使用 PCB 使電路緊湊并使項目具有專業外觀。

這個 Arduino 物聯網項目如何運作？

此 Arduino ESP8266 家庭自動化按以下步驟工作。

• 當你要求谷歌助手控制電器時，它會將信號發送到 Sinric服務器，
• ESP-01 將通過互聯網接收來自 Sinric 的信號。
• ESP-01通過串行終端向 Arduino 發送相同的信號。
• Arduino UNO 將處理該信號并相應地打開或關閉繼電器。
• Arduino 通過串行通信將反饋發送到 ESP-01。
• ESP-01 通過互聯網向 Sinric 服務器發送反饋。
• 可以在Google Home或Amazon Alexa應用程序中監控實時反饋。

此物聯網項目所需的組件（無 PCB）

• 阿杜諾UNO
• ESP-01
• 1838紅外線接收器（帶金屬外殼）
• 1k、2k、4.7k 電阻（1/4 瓦）
• 5 毫米 LED
• 1117 3.3V穩壓器
• 4 通道 5V SPDT 繼電器模塊
• 開關或按鈕
• FTDI232 USB轉TTL
• 5V 直流電源。

Arduino 控制繼電器 PCB 所需的組件：

• Atmega328P微控制器
• ESP8266 ESP01
• PC817 光耦合器（4 個）
• 510 歐姆 0.25 瓦電阻器（4 個）(R1 -- R4)
• 1k 0.25 瓦電阻器（6 個）(R5 -- R10)
• 2k 0.25瓦電阻
• 4.7k 0.25瓦電阻
• 10k 0.25 瓦電阻器（2 個）
• 22pF陶瓷電容
• 104陶瓷電容
• 220uF 25V 電容 (2no)
• 1uF 箱形電容 (1no)
• 16MHz晶振
• LED 5 毫米（6 個）
• 1N4007 二極管（4 個）（D1 -- D4）
• 按鈕（8 個）
• BC547 三極管（4顆）
• 繼電器 5v (SPDT)（4 個）
• 終端連接器
• 跳線 (5no)
• 開關 (1no)
• 海凌交直流220v-5v

ESP01 Arduino 控制繼電器的電路圖

電路非常簡單，我使用數字引腳D4、D5、D6 和 D7來控制 4 個繼電器。

數字引腳D10、D11、D12 和 D13與按鈕相連，以手動控制 4 個繼電器。

IR 接收器的輸出引腳連接到A0。

我在 Arduino IDE 中使用了INPUT_PULLUP函數，而不是使用上拉電阻。

我使用D7 作為 RX ，D8 作為 TX與 ESP-01 模塊進行串行通信。

我使用 2k 和 4.7k 電阻制作了一個分壓器，將 5 伏邏輯電平降至 3.3 伏邏輯電平，以便與 ESP-01 模塊進行串行通信。

如果您使用 Arduino UNO，則可以使用 3.3V 引腳代替 1117 3.3V 穩壓器為 ESP01 供電，但對于 Arduino Nano，您必須使用 1117 3.3V 穩壓器。

如果您使用鎖存開關，則只需將開關連接到數字引腳和 GND 而不是按鈕。

我用5V手機充電器給智能繼電器模塊供電。

在高壓下工作時，請采取適當的安全預防措施。

在 Sinric Pro 中創建一個帳戶

首先，訪問https://sinric.pro/

您必須在 Snric Pro 中創建一個帳戶。

然后登錄Sinric Pro Account。

您將獲得該帳戶的APP KEY和APP SECRET ，這在代碼中是必需的。

在 Sinric Pro 賬戶中添加房間

之后添加一個房間并為該房間起一個昵稱（例如：客廳）

在 Sinric Pro 賬戶中添加設備

然后一個一個添加設備，給每個設備起個昵稱。Sinric 將為每個設備分配一個唯一的設備 ID。

這里我使用的是免費的Sinric Pro賬號，所以最多可以免費添加3臺設備。

在設計 PCB 之前測試電路

在設計 PCB 之前，我用 Arduino UNO、ESP01、一些電阻器和一個 IR 接收器制作了電路，用于測試所有功能。

為這個智能家居系統設計 PCB

為了使電路緊湊并具有專業的外觀，我在測試了智能繼電器模塊的所有功能后設計了 PCB。

您可以從以下鏈接下載此家庭自動化項目的 PCB Gerber 文件：

從 GitHub 下載 PCB Gerber

訂購印刷電路板

下載 Garber 文件后，您可以輕松訂購 PCB

1. 訪問https://jlcpcb.com并登錄/注冊。

2. 單擊立即報價按鈕。

3. 單擊“添加您的 Gerber 文件”按鈕。然后瀏覽并選擇您下載的 Gerber 文件。

上傳光繪文件并設置參數

4. 設置所需參數，如數量、PCB 遮蔽顏色等。

5. 選擇 PCB 的所有參數后，單擊“保存到購物車”按鈕。

選擇送貨地址和付款方式

6. 鍵入送貨地址。

7. 選擇適合您的運輸方式。

8. 提交訂單并進行付款。

您還可以從JLCPCB跟蹤您的訂單

我的 PCB 需要 2 天時間才能制造出來，并使用 DHL 交付選項在一周內送達。

PCB 包裝完好，質量非常好，價格實惠。

焊接PCB上的所有組件

之后，我按照電路圖焊接了所有組件。

然后將 ESP01 板與 PCB 連接起來。

從遠程獲取 IR 代碼（十六進制代碼）

現在，要從遙控器獲取十六進制代碼，首先，我們必須將紅外接收器輸出引腳連接到 Arduino UNO 的A0 引腳。并在 VCC 和 GND 之間提供 5V。IR 接收器必須有金屬外殼，否則，您可能會遇到問題。

然后按照以下步驟獲取十六進制代碼：

• 在 Arduino IDE 中安裝IRremote 庫。
• 下載附件代碼，并上傳到Arduino UNO。
• 打開串行監視器，波特率為9600。
• 現在，按下紅外遙控按鈕。
• 相應的十六進制代碼將填充在串行監視器中。
• 將所有十六進制代碼保存在文本文件中。您必須在主草圖中更新這些十六進制代碼。

使用 Arduino IDE 對 ESP8266 ESP-01 進行編程

如果您使用 PCB，那么您可以輕松地使用開關 (PMOD) 進入編程模式，并將 FTDI232 USB 直接連接到帶有 ESP-01 的串行接口板。

否則，您可以參考此電路對 ESP-01 進行編程。

但是，如果您不使用 PCB，則可以直接將 Arduino UNO 與筆記本電腦連接。

對于主草圖，您需要安裝以下庫

• IRremote 3.5.2 庫
• AceButton 1.9.1 庫
• Arduino 計時器 2.3.1 庫

然后你必須更新紅外遙控器草圖中的十六進制代碼。

對于瞬時開關，使用代碼：Code_ArduinoUNO_EEPROM_WiFi_IR_Button_4Relay.ino

對于鎖存開關，使用代碼：Code_ArduinoUNO_EEPROM_WiFi_IR_Switch_4Relay.ino

設置 Google Home 應用

首先，下載并安裝Google Home 應用程序。然后按照步驟在 Google Home 應用中創建 Home

• 點擊“ + ”圖標（左上角）。
• 點擊創建新家。
• 輸入家庭昵稱和地址。
• 然后點擊繼續。

主頁已創建。現在再次點擊“ + ”圖標以添加設備。

將 Sinric Pro 與 Google Home 應用連接 | 添加設備

在 Google Home 應用中創建 Home 后，您可以將 Sinric Pro 與 Google Home 應用連接

• 點擊“ + ”圖標，然后選擇設置設備。
• 點擊Works with Google 。
• 搜索Sinric Pro ，然后選擇 Sinric Pro。
• 輸入用于 Sinric 帳戶的電子郵件 ID 和密碼，
• 然后點擊登錄。

因此，所有來自 Sinric Pro 的設備都將添加到 Google Home Account。

為此智能家居系統配置 Alexa 應用程序

從 Google Play 商店或 App Store下載并安裝Amazon Alexa App 。

• 轉到“更多”，然后選擇“技能和游戲”
• 搜索 Sinric Pro 并點擊“Sinric Pro”。
• 點擊“啟用”
• 使用 Sinric 帳戶憑據登錄。

使用 Alexa 連接設備

• 點擊關閉。
• 點擊“發現設備”。
• 添加設備需要一分鐘時間。在此期間，NodeMCU 應與 WiFi 連接。
• 點擊“設備”，然后點擊“插頭”以查看所有設備。

因此，Sinric Pro 的所有設備都將添加到 Amazon Alexa App。

使用 Google Assistant 和 Google Home 控制繼電器

如果 ESP01 已連接 WiFi，則您可以通過Google Home App控制家電。

您還可以讓Google Assistant打開和關閉設備。

您可以在世界任何地方通過 Google Home App 控制、監控繼電器的實時狀態。

對于這個家庭自動化項目，您不需要任何 Google Home Nest設備。

使用 Alexa 控制繼電器

如果 ESP01 與 WiFi 連接，您還可以通過 Amazon Alexa App 控制家電。

您也可以要求Alexa打開和關閉設備。

您還可以通過手動開關或紅外遙控器控制設備，并從世界任何地方監控亞馬遜 Alexa 應用程序中繼電器的實時反饋。

這個家庭自動化項目不需要任何 Echo DOT設備。

控制繼電器手動開關和紅外遙控器

如果 WiFi 不可用，您可以通過手動開關或紅外遙控器控制繼電器。

ESP01 將每 4 秒檢查一次 WiFi。

當 WiFi 可用時，ESP01 將自動連接 WiFi。

請參考電路圖連接手動開關或按鈕。

現在您可以智能地控制您的家電。我希望您喜歡這個 Google 和 Alexa 控制家庭自動化項目。我已經分享了這個項目的所有必需信息。

如果您能分享寶貴的反饋意見，我將不勝感激。另外，如果您有任何疑問，請寫在評論部分。

謝謝你，快樂學習。