【电子DIY作品】开关灯辅助工具+ESP12F模组- 大数跨境

介绍

本项目要实现的是一个通过手机APP控制寝室灯开关的辅助工具。

项目框图如下图所示。

实现原理

手机和本模块都接入同一个wifi网络，手机端发送命令，本模块执行相应的命令。

硬件设计

2.1 主控
ESP8266串口WIFI ESP-12F
ESP8266-12F是ESP8266-12的增强版。

2.2 原理图设计

2.2.1 控制板

本项目实际上只需要一个GPIO口来控制舵机即可。

将其他的引脚引入是为了后续可能扩展其他功能使用。

2.2.2 电源板

ESP12F模组3.3v供电，舵机5v供电。

使用了一片AMS1117-3.3v和一片AMS1117-5v芯片，实现12v至3.3v和5v的转换。

( 由于寝室开关座子附近有一个插座，所以就直接找了一个输入220v输出12v点的电源线，作为电源板的输入电源 )

2.3 PCB设计

2.3.1 控制板PCB

需要注意ESP12F模组天线部分的布局，与周围的PCB要有大于5mm的间距。

2.3.2 电源板PCB

软件设计

3.1 控制程序

开发环境使用的是Arduino IDE。

要实现的功能有两大块

舵机的控制
UDP网络通信

WiFI-UDP通信参考：ESP8266 – WiFiUDP库 – 太极创客 (taichi-maker.com)

通信协议较为简单，命令长度为2个字节，第1个字节为固定值0xff，第2个字节为相应的控制码( 0x00: 关灯，0x01开灯 )

通信的安全性，在通信过程中并没有做握手、认证等处理。通信用户的有效性是通过wifi密码来鉴别的( 只有成功连接wifi，才可以控制灯的开关 )。

#include <ESP8266WiFi.h>#include <WiFiUdp.h> typedef unsigned char  u8;typedef unsigned short u16;typedef unsigned int   u32;/*********************** 舵机相关 ************************/// 连接舵机的引脚#define STEER_PIN 13typedef enum SWITCH_STATE{  SWITCH_ON,  SWITCH_OFF}SWITCH_STATE;
typedef struct SWITCH_CONTROL{  u16          switch_on;  u16          switch_off;  SWITCH_STATE switch_state;}SWITCH_CONTROL;
void Steer_Init_PWM(){  pinMode(STEER_PIN,OUTPUT);}/** * 根据pwm高电平时间(us)控制舵机 */void Steer_SetAngle_PWM(u16 pwm) {  u8 index = 0;  // 控制舵机转动  for(index = 0;index<10;index++){    digitalWrite(STEER_PIN,HIGH);    delayMicroseconds(pwm);    digitalWrite(STEER_PIN,LOW);    delayMicroseconds(20000 - pwm);  }}
SWITCH_CONTROL switch_contrl = {  .switch_on    = 2300,  .switch_off   = 1400,  .switch_state = SWITCH_OFF};
void Change_Switch_State( u8 switch_state ) {  if( switch_state == SWITCH_ON){    Steer_SetAngle_PWM(switch_contrl.switch_on);    switch_contrl.switch_state = SWITCH_ON;  }else if(switch_state == SWITCH_OFF){    Steer_SetAngle_PWM(switch_contrl.switch_off);    switch_contrl.switch_state = SWITCH_OFF;  }else{      }}/*******************************************************/
/*********************** WIFI相关 ***********************/typedef enum WIFI_STATE{  WIFI_OK,  WIFI_ERROR,  UDP_OK,  UDP_ERROR}WIFI_STATE;
typedef enum USER_CMD {  CMD_ERROR,  CMD_SWITCH_ON,  CMD_SWITCH_OFF}USER_CMD;
#define UDP_PORT  6666#define BUF_LEN   20
const char* ssid   = "xxxxx";   //wifi nameconst char* passwd = "xxxxx";//wifi passwd
// bufunsigned char udp_buf[BUF_LEN] = {0};
WiFiUDP Udp;
u8 WIFI_Init(const char* wifi_ssid, const char* wifi_passwd){  u8 counter = 0;  WiFi.begin(wifi_ssid, wifi_passwd);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {    counter++;    delay(500);    //10秒后如果还是连接不上，就判定为连接超时    if (counter > 20) return WIFI_ERROR;  }   return WIFI_OK;}
u8 UDP_Init(u16 port) {  if(Udp.begin(port)){  //启动Udp监听服务    return UDP_OK;  }else {    return UDP_ERROR;  }}
u8 Get_UDP_Packet(unsigned char * buf,u8 buf_len){  int packetSize = Udp.parsePacket();//获得解析包  if(Udp.available()){    return Udp.read(buf, buf_len);  }else{    return 0;  }}
/** *  定义报文格式 *   1B   1B *  0xff  cmd  *  开关灯的cmd: 0x00:关灯 0x01:开灯*/u8 Parse_UDP_Packet(unsigned char * data,u8 data_len){  if( data[0] != 0xff ) return CMD_ERROR;  if( data[1] == 0x00 ) return CMD_SWITCH_OFF;  else if( data[1] == 0x01 ) return CMD_SWITCH_ON;  else return CMD_ERROR;}
void Execute_Cmd(u8 cmd){  switch( cmd ) {    case CMD_SWITCH_ON:      Change_Switch_State(SWITCH_ON);      break;    case CMD_SWITCH_OFF:      Change_Switch_State(SWITCH_OFF);      break;    default:      break;  }}/*******************************************************/
void setup() {  Serial.begin(9600); // 波特率9600  Steer_Init_PWM();  if(WIFI_Init(ssid,passwd) == WIFI_OK) {    Serial.println(WiFi.localIP());  // 打印ip地址    if( UDP_Init(UDP_PORT) ) {      Serial.printf("UDP监听端口:%d\r\n",UDP_PORT);    }else{      Serial.println("UDP Init Failed");     }  }else{    Serial.println("WIFI Init Failed");   }} 
void loop() {  u8 datalen = Get_UDP_Packet(udp_buf,BUF_LEN);  if( datalen == 0 ) return ;  u8 user_cmd = Parse_UDP_Packet(udp_buf,datalen);  if( user_cmd == CMD_ERROR ) return;  Execute_Cmd(user_cmd);}