Alexa điều khiển tự động hóa tại nhà bằng arduino và esp-01 wi

Loa thông minh như Amazon Echo hoặc Google home ngày nay đang trở nên phổ biến và cả hai đều có khả năng tích hợp kỹ năng hoặc hành động tùy chỉnh để điều khiển bất kỳ thiết bị nào bằng cách sử dụng loa thông minh đó. Trước đây, chúng tôi đã chế tạo loa Thông minh của riêng mình bằng Raspberry Pi và Alexa, đồng thời cũng điều khiển các thiết bị gia dụng bằng loa thông minh Raspberry Pi này.

Tự động hóa gia đình ngày nay đã trở nên rất phổ biến và mọi người đang sử dụng IoT để tự động hóa mọi thứ trong nhà của họ. Ở đây trong hướng dẫn này, chúng tôi sẽ sử dụng loa chấm Amazon Echo thực và tạo kỹ năng tùy chỉnh để điều khiển các thiết bị gia dụng AC như đèn, Quạt, TV, Ổ cắm bằng Loa Amazon Echo dot. Ở đây chúng tôi sẽ sử dụng Arduino UNO và mô-đun Wi-Fi ESP8266-01 để kết nối loa chấm Echo với các thiết bị AC. Sau hướng dẫn này, bạn sẽ có thể điều khiển bất kỳ thiết bị nào thông qua Alexa.

Các thành phần phần cứng được sử dụng:

Arduino UNO
Mô-đun ESP-01
Dấu chấm tiếng vọng Amazon Alexa
Bộ chuyển đổi CP2102 USB-TTL
Breadboard
Mô-đun chuyển tiếp 5V
Thiết bị AC
Người nhảy

Lập trình Mô-đun ESP-01 bằng Bộ chuyển đổi CP2102 USB-TTL:

Ở đây ESP-01 được lập trình bằng bộ chuyển đổi CP2102 USB-TTL; nó cũng có thể được lập trình bằng bảng Arduino UNO. Ở đây trong trường hợp của tôi, tôi đã sử dụng mô-đun CP2102 và các bước để thực hiện việc này được giải thích bên dưới.

Mô-đun ESP-01

ESP8266 ESP-01 là một mô-đun Wi-Fi rất phổ biến trong việc thiết kế các ứng dụng IoT và nó được sử dụng để cho phép các bộ vi điều khiển như Arduino UNO kết nối với internet. Mô-đun này là một hệ thống khép kín trên chip (SOC) có thể hoạt động giống như một máy tính nhỏ. Nó đi kèm với một phần sụn AT được cài đặt sẵn, do đó chúng tôi có thể lập trình nó bằng Arduino IDE. Bạn có thể tìm hiểu thêm về bộ thu phát Wi-Fi ESP-01 và cách lập trình của nó bằng Arduino IDE theo liên kết.

Ghim mô tả:

VCC: Chân cấp nguồn của ESP-01 có thể được cung cấp với 3.3V DC

GND: Chân tham chiếu nối đất của ESP-01

TXD: Được sử dụng làm chân Máy phát UART

RXD: Được sử dụng làm Chân thu UART

ĐẶT LẠI: Nó được sử dụng để đặt lại Mô-đun và nó là chân LOW đang hoạt động.

CH_PD: Là chân kích hoạt chip, là chân CAO đang hoạt động.

GPIO0: Chân này phục vụ hai mục đích. Một là đầu vào / đầu ra mục đích chung và một là kích hoạt chế độ Lập trình của ESP-01

GPIO2: Đây là chân Đầu vào / Đầu ra mục đích chung.

Kết nối của ESP-01 với mô-đun CP2102:

Hình bên dưới cho thấy sơ đồ chân của bộ chuyển đổi CP2102 USB-TTL. Kết nối mô-đun ESP-01 với mô-đun chuyển đổi CP2102 USB-TTL theo bảng bên dưới.

Mô-đun ESP-01	Mô-đun CP2102
VCC	3,3V
GND	GND
RXD	TXD
TXD	RXD
CH_PD	3,3V
CÀI LẠI	Không có kết nối
GPIO0	GND
GPIO2	Không có kết nối

Sau khi hoàn thành thành công kết nối ở trên, mạch sẽ trông giống như dưới đây:

Sau đó, kết nối Mô-đun CP2102 với PC của chúng tôi để lập trình. Trước khi tải mã lên ESP-01, trước tiên, hãy kiểm tra cổng giao tiếp. Đối với điều này, hãy vào start-> và tìm kiếm trình quản lý thiết bị. Sau đó nhấp vào COMs và cổng. Theo tùy chọn này, chúng ta sẽ nhận được một Cổng COM có tên bộ chuyển đổi USB-TTL như “ Cầu nối USB-UART của phòng thí nghiệm Silicon CP21xx ” như thể hiện trong hình ảnh bên dưới:

Sau khi hoàn thành thành công các bước trên, Mở Arduino IDE và chọn bảng là “ Mô-đun ESP8266 Chung ” từ menu Công cụ và chọn cổng COM mà chúng ta đã nhận được ở giai đoạn trước.

Lập trình Mô-đun ESP-01 cho Tự động hóa gia đình Alexa

Mã hoàn chỉnh được đưa ra ở cuối dự án này. Đây là giải thích từng bước về mã sẽ được tải lên trên mô-đun ESP-01. Bước đầu tiên là bao gồm tất cả các thư viện cần thiết. Bạn có thể tải xuống thư viện “fauxmoESP.h” từ liên kết tại đây.

#include #include #include "fauxmoESP.h"

Trong bước này, chúng ta phải xác định tất cả các thông tin đăng nhập cần thiết để kết nối ESP-01 với internet. Cập nhật dữ liệu SSID mạng và mật khẩu của bạn trong chương trình.

#define SSID "*******" #define pass "*******"

Tiếp theo xác định tên của các thiết bị mà chúng ta cần kiểm soát từ Alexa. Trong trường hợp của tôi, tôi đã đặt tên thiết bị của mình là " đèn phòng ngủ ", " quạt phòng ngủ " và " ổ cắm thông minh " .

#define device1 "đèn phòng ngủ" #define device2 "quạt phòng ngủ" #define device3 "ổ cắm thông minh"

Chức năng WiFi.mode được sử dụng để thiết lập mô-đun ESP-01 làm chế độ Trạm và chức năng WiFi.begin được sử dụng để kết nối Mô-đun ESP-01 với internet, lấy SSID và mật khẩu của mạng làm đối số.

WiFi.mode (WIFI_STA); WiFi.begin (ssid, pass);

Phần tiếp theo là khởi tạo tất cả các chức năng của lớp Fauxmo như tạo máy chủ, kích hoạt số cổng cho thiết bị Alexa, kích hoạt thiết bị,… Sau đó thêm tất cả các thiết bị bằng fauxmo.addDevice mà chúng ta đã tạo trước đó.

fauxmo.createServer (true); fauxmo.setPort (80); fauxmo.enable (true); fauxmo.addDevice (device1); fauxmo.addDevice (device2); fauxmo.addDevice (device3);

Tiếp theo, viết một hàm để so sánh các lệnh thoại của chúng tôi với tên thiết bị được xác định trước. Nếu lệnh khớp, sau đó gửi một ký tự đến các thiết bị đầu cuối nối tiếp Arduino bằng cách sử dụng Serial.print.

fauxmo.onSetState ((unsigned char device_id, const char * device_name, bool state, unsigned char value) {if (strcmp (device_name, device1) == 0) {if (state) Serial.print ("1"); else Serial.print ("2");}}

Trong hàm void loop () , hàm fauxmo.handle sẽ chỉ kiểm tra dữ liệu đến từ Alexa và nó sẽ thực hiện các hành động bằng cách sử dụng hàm onSetstate () .

void loop () {fauxmo.handle (); }

Bây giờ hãy tải mã hoàn chỉnh được cung cấp ở cuối lên Mô-đun ESP-01 và đảm bảo tải lên thành công.

Mã Arduino:

Sau đó, đã đến lúc tải lên mã trong Arduino. Mã cho Arduino rất đơn giản. Nó chỉ nhận các ký tự được gửi từ các mô-đun ESP-01 thông qua các thiết bị đầu cuối UART của nó và so sánh với nó để gửi tín hiệu BẬT / TẮT tới Rơle. Chương trình hoàn chỉnh cho Arduino được hiển thị bên dưới:

dữ liệu char; void setup () {Serial.begin (115200); pinMode (7, OUTPUT); pinMode (6, OUTPUT); pinMode (5, OUTPUT); digitalWrite (7, LOW); digitalWrite (6, THẤP); digitalWrite (5, LOW); } void loop () {if (Serial.available ()> 0) {data = Serial.read (); Serial.print (dữ liệu); Serial.print ("\ n"); if (data == '1') digitalWrite (7, HIGH); else if (data == '2') digitalWrite (7, LOW); else if (data == '3') digitalWrite (6, HIGH); else if (data == '4') digitalWrite (6, LOW); else if (data == '5') digitalWrite (5, HIGH); else if (data == '6') digitalWrite (5, LOW); }}

Sau khi tải lên thành công, mã cho Arduino, Tiếp theo kết nối phần cứng theo sơ đồ bên dưới.

Sơ đồ mạch

Sơ đồ mạch cho Tự động hóa gia đình sử dụng Alexa được hiển thị bên dưới:

Ở đây chúng tôi đã hàn tất cả các thành phần trên Perfboard để nó hoạt động như lá chắn Arduino.

Tương tự, chúng tôi cũng đã xây dựng một mô-đun chuyển tiếp trên Perfboard:

Thiết lập ứng dụng Amazon Alexa để tự động hóa tại nhà

Sau khi hoàn thành thành công thiết lập phần cứng và mã hóa, bây giờ là lúc thiết lập ứng dụng Alexa Android. Đầu tiên, chúng ta cần tìm kiếm bất kỳ thiết bị thông minh nào ở gần thông qua ứng dụng này. Để làm như vậy, hãy bật thiết bị Alexa của bạn và sau đó mở ứng dụng Alexa của bạn và nhấp vào tùy chọn “ Thiết bị ” rồi nhấp vào dấu “+” yêu cầu bạn “ Thêm thiết bị ”. Sau đó nhấp vào “ Thêm thiết bị ”, trong loại thiết bị nhấp vào “ khác ” và sau đó chọn khám phá thiết bị. Sau đó, ứng dụng Alexa của bạn sẽ tìm kiếm thiết bị có thể mất đến 45 giây.

Lưu ý: Ngoài ra, chúng tôi cũng có thể khám phá các thiết bị bằng lệnh thoại “ Alexa, khám phá thiết bị ”

Sau khi hoàn tất quá trình khám phá thiết bị, bạn sẽ nhận được 3 thiết bị mới theo tên mà chúng tôi đã đưa ra trong mã. Trong trường hợp của tôi, đây là những ánh sáng phòng ngủ , quạt phòng ngủ, và ổ cắm thông minh . Bây giờ thiết lập đã sẵn sàng để thử nghiệm, chỉ cần kiểm tra bằng cách nói “ Alexa, Bật đèn phòng ngủ ” và nó sẽ trả lại phản hồi của bạn rằng “Được” và đèn sẽ bật. Tương tự, chúng ta có thể kiểm tra tất cả các lệnh khác.

Đây là cách thiết lập hoàn chỉnh cho Thiết bị gia dụng được kiểm soát bằng chấm Amazon Echo sẽ trông như thế nào:

Mã hoàn chỉnh cho ESP-01 với video trình diễn được đưa ra bên dưới.