怎樣用Arduino和JavaScript實現(xiàn)家庭自動化

步驟1：您需要做什么

物理的：

Arduino（此項目使用了UNO，但進行了一些調(diào)整，幾乎所有開發(fā)板都可以使用）

LED（盡可能多地控制）

按鈕（至少三個）

TIP41或TIP42（至少一個）

繼電器（至少一個）

光敏電阻（至少一個）

溫度傳感器（在這個項目中，我使用了TMP36，但是很多可以很好地工作）

非物理

Arduin o IDE

Sublime Text（或您喜歡的任何文本編輯器）

Node.js

Johnny-five JS

套接字。 io

p5.js

bootstrap

我們需要設(shè)置Arduino使其與該項目正常工作，我們將看看如何

第2步：準(zhǔn)備Arduino

您可能知道，Arduino可以處理您上傳的草圖為此，通常您需要在Arduino IDE上編寫代碼，進行編譯，然后將其上傳到板上，但是使用Instructable，您將在實時代碼上運行，并且板上有兩種獲取和發(fā)布數(shù)據(jù)的方式，因此我們需要進行設(shè)置

打開您的Arduino IDE和一個名為StandardFirmata的示例，將其上傳到您的開發(fā)板就可以了！您的Arduino已準(zhǔn)備好通過JavaScript與您的計算機進行交互。

我們將首先在服務(wù)器端工作，使所有環(huán)境都可以在Arduino與瀏覽器之間進行交互，因此，讓我們繼續(xù)下一步并進行配置

第3步：從服務(wù)器準(zhǔn)備就緒

首先，我們需要從項目專用的文件夾開始，因此，在您的命令行中為此：

mkdir myRockingProject && cd myRockingProject #name it as you want

npm init #to work with node

mkdir public #here we will put the client （browser） stuff

您可以下載我附加的package.json文件，將其放在項目文件夾中，然后在命令行中運行：

npm install

然后，創(chuàng)建一個名為server.js的文件，我們將所有服務(wù)器端內(nèi)容放在這里，這是我們要使用的主要文件，因為這是node.js與Arduino之間的所有通信。

如果您使用npm init創(chuàng)建了自己的package.json，我們將需要添加使我們在環(huán)境中運行良好的節(jié)點模塊，所以讓我們運行：

npm install --save express johnny-five socket.io

這將安裝并讓您使用提到的模塊（表達j5和socket.io），您將能夠來查看您的package.json文件的更改，包括以下內(nèi)容：

“dependencies”： {

“express”： “^4.13.4”，

“johnny-five”： “^0.9.43”，

“socket.io”： “^1.4.5”

}

注意：我們目前不會使用socket.io，但我們已安裝它以在發(fā)生時做好準(zhǔn)備時間到了。

現(xiàn)在，在我們的server.js文件中，我們將調(diào)用要使用的模塊，首先我們需要使用express，這將使我們將客戶端調(diào)用路由到文件并與服務(wù)器和服務(wù)器進行交互，因此讓我們創(chuàng)建服務(wù)器：

var express = require（‘express’）; // Calling the module

var app = express（）， // Creating an express ‘a(chǎn)pp’

server = app.listen（3000）; // Telling the server to listen on port 3000 （localhost:3000）

app.use（express.static（‘public’））; // We tell our app （express， to serve the static files located on the ‘public’ folder

我們的服務(wù)器已準(zhǔn)備就緒，可以監(jiān)聽客戶端請求并向其提供信息，但是我們?nèi)匀粵]有任何服務(wù)

下一步是設(shè)置Arduino-服務(wù)器通信，我們將首先在服務(wù)器上對其進行設(shè)置，因此，在約翰尼五圖書館，一個功能強大的JavaScript-Arduino橋，可以直接使用JavaScript控制板，我們將設(shè)置實現(xiàn)自動化所需的一切！

在我們正在使用的同一文件中（server.js ）我們將編寫其他代碼正確地在arduino IDE上寫，所以讓我們編寫以下代碼：

// Setting up johnny-five

var five = require（“johnny-five”），

arduino = five.Board（）;

//////////////////////////////// VARIABLES ////////////////////////////////

var living_room_light = false， other_rooms_light = false， fan = false， backyard_light = false; // Helpers

var living_room_button， other_rooms_light_button， backyard_light_button; // Buttons pins

var living_room_light_pin_led， other_rooms_light_pin_led， fan_pin， dimmable_led; // LEDs pins

var backyard_light_pin; // Relay pin

var photoresistor; // Light sensor

var temperature; // Tmp sensor

//////////////////////////////// BOARD ////////////////////////////////

arduino.on（“ready”， function（） {

//////////////////////////////// DIMMABLE LED ////////////////////////////////

dimmable_led = five.Led（6）;

//////////////////////////////// LIVING ROOM ////////////////////////////////

//Initialize pushbutton for living room at digital input 2

living_room_button = five.Button（2）;

// Pin 13 is used to set living room light， analog input A0 is used to check light intensity from a photoresistor

photoresistor = new five.Sensor（“A0”）;

living_room_light_pin_led = new five.Led（13）;

living_room_light_pin_led.off（）;

// Check if photoresistor gets less than a half of light available and change living room light if applicable

photoresistor.on（‘change’， function（） {

if（this.scaleTo（［0， 100］） 《 60）{

living_room_light = ！living_room_light;

living_room_light_pin_led.on（）;

console.log（‘photoresistor-change’）;

}

}）;

// Changes living room light when pushbutton is pushed

living_room_button.on（“release”， function （） {

living_room_light = ！living_room_light;

living_room_light_pin_led.toggle（）;

console.log（‘living-room-light-pushbutton’）;

}）;

//////////////////////////////// OTHER ROOMS ////////////////////////////////

// All rooms excepting the living room are simultaneously light powered on manually

other_rooms_light_button = five.Button（4）;

// Light is powered via pin 12， LEDs connected in parallel

other_rooms_light_pin_led = new five.Led（12）;

// Change light state whenever ‘other_lights_button’ is pressed then released

other_rooms_light_button.on（“release”， function （） {

other_rooms_light = ！other_rooms_light;

other_rooms_light_pin_led.toggle（）;

console.log（‘other-rooms-change’）;

}）;

//////////////////////////////// FAN CONTROLLING WITH TEMPERATURE MEASURING ////////////////////////////////

// Temperature will be measured with a TMP36 sensor

temperature = new five.Thermometer（{

controller： “TMP36”，

pin： “A1”，

freq： 2000

}）;

// TIP42 transistor is attached to pin 5

fan_pin = new five.Pin（5）;

// Whenever temperature provided by LM35 sensor is greater than 22° C the fan input changes its value to ‘high’ and when temperature is less or equal to 22° C it goes ‘low’

temperature.on（“data”， function （） {

console.log（‘temperature： ’ + this.celsius.toFixed（2））;

if（this.celsius 》 24.00） {

if（fan） {

fan_pin.high（）;

fan = ！fan;

console.log（“Temperature is： ”+this.celsius.toFixed（2）+“， fan is on”）;

}

}

else if（this.celsius 《 24.00） {

if（！fan） {

fan_pin.low（）;

fan = ！fan;

console.log（“Temperature is： ”+this.celsius.toFixed（2）+“， fan is off”）;

}

}

}）;

//////////////////////////////// BACKYARD LIGHT ////////////////////////////////

backyard_light_button = new five.Button（8）;

// Relay to toggle the backyard light is attached to pin 9

backyard_light_pin = new five.Pin（9）;

// Check any pushbutton event to toggle the light

backyard_light_button.on（“release”， function（） {

backyard_light = ！backyard_light;

if（backyard_light） {

backyard_light_pin.high（）;

console.log（“Backyard light is on”）;

}

else {

backyard_light_pin.low（）;

console.log（“Backyard light is off”）;

}

}）;

}）;

到目前為止，我們已經(jīng)準(zhǔn)備好通過服務(wù)器與arduino進行交互，我們可以構(gòu)建電路，運行代碼它會起作用，但是這樣做的樂趣在哪里？在任何地方，電路都很棒，但是無論如何，這可指導(dǎo)的目的是使用Web用戶界面與arduino進行交互，因此讓我們繼續(xù)下一步并創(chuàng)建我們的UI。

步驟4 ：客戶端（瀏覽器）

我們現(xiàn)在將使用/public文件夾，在此處，我們將添加應(yīng)用程序的索引和使其動態(tài)化的JS文件，所以我們開始吧：

首先，在/lib文件夾中創(chuàng)建一個名為“ assets”的文件夾，并在其中另外創(chuàng)建兩個名為“ lib”和“ styles”的文件夾，并放入bootstrap，jquery和p5文件，這些將幫助我們實現(xiàn)目標(biāo)，引導(dǎo)程序看起來更平滑，p5和jquery添加自定義功能以及圖表來跟蹤房屋溫度。

然后，在主文件夾（/public）中創(chuàng)建一個文件名為 index.html ，您可以根據(jù)需要檢查我的并將其粘貼，并在完成可指導(dǎo)的自定義操作后為您自定義并玩得開心！

這是我的index.html

在擁有索引文件之后，還需要兩個java腳本文件，其中一個使用jquery控制界面，另一個創(chuàng)建實時顯示溫度的圖表。另外，我們現(xiàn)在將開始使用socket.io。

Socket.io是一個功能強大的JS庫，用于構(gòu)建實時Web應(yīng)用程序，我們將利用它并利用它從Arduino發(fā)出事件。 -server到客戶端，反之亦然，您可以在此處查看socket.io文檔，并且還有許多有關(guān)如何使用它的示例。讓我們繼續(xù)前面提到的文件。

一個文件將稱為script.js，并且需要包含以下內(nèi)容：

$（function（） {

var socket = io.connect（“http://localhost:3000”）;

// Slider with jQuery UI

$（ “#slider-range-max” ）.slider（{

range： “max”，

min： 0，

max： 255，

value： 0，

slide： function（ event， ui ） {

// Assign the slider value to the dimmable-led input

$（ “#amount” ）.val（ ui.value ）;

// Send the event to the server with the name and value of it

socket.emit（‘dimmable-led’， ui.value）;

console.log（“Slider value： ” + ui.value）;

}

}）;

$（ “#amount” ）.val（ $（ “#slider-range-max” ）.slider（ “value” ） ）;

// Both this and the next （ $（“#other-rooms-btn”）.click（） ） change the calling action button state and emit the event via socket

$（“#living-room-btn”）.click（function（） {

changeBtnState（“#living-room-btn”， “#living-room-light”）;

socket.emit（‘living-room-light’， $（“#living-room-light”）.val（））;

console.log（$（“#living-room-btn”）.val（））;

}）;

$（“#other-rooms-btn”）.click（function（） {

changeBtnState（“#other-rooms-btn”， “#other-rooms-light”）;

socket.emit（‘other-rooms-lights’， $（“#other-rooms-light”）.val（））;

console.log（$（“#other-rooms-btn”）.val（））;

}）;

// Checks for events sent from arduino to change the living room or every other rooms because of a pushbutton or photoresistor

socket.on（‘living-room-light-pushbutton’， function（） { changeBtnState（“#living-room-btn”， “#living-room-light”） }）;

socket.on（‘backyard-light-change’， function（value） {

if（value） {

if（$（“#backyard-light”）.val（） == “Off”） {

$（“#backyard-light”）.val（“On”）;

}

}

else if（$（“#backyard-light”）.val（） == “On”） {

$（“#backyard-light”）.val（“Off”）;

}

}）;

///// I need to change this to handle the photoresistor only once per state /////

socket.on（‘photoresistor-change’， function（） { changeBtnState（“#living-room-btn”， “#living-room-light”） }）;

socket.on（‘other-rooms-change’， function（） { changeBtnState（“#other-rooms-btn”， “#other-rooms-light”） }）

// One function to rule them all， well， the UI buttons.。.

// btn： the button id to change ------ input： the input id to change

function changeBtnState（btn， input） {

var btnClass = $（btn）.attr（‘class’）;

var text， state， newBtnClass， oldBtnClass;

if（btnClass === “btn btn-success”） {

oldBtnClass = ‘btn-success’;

newBtnClass = ‘btn-danger’;

text = ‘off’;

state = “On”;

} else if（btnClass === “btn btn-danger”） {

oldBtnClass = ‘btn-danger’;

newBtnClass = ‘btn-success’;

text = ‘on’;

state = “Off”;

}

$（btn）.removeClass（oldBtnClass）;

$（btn）.addClass（newBtnClass）;

$（btn）.text（“Turn ” + text）;

console.log（btn + “ is ” + state）;

$（input）.val（state）;

}

}）;

在這里，我們正在處理UI事件（單擊和一個滑塊），然后它們通過套接字發(fā)出消息，這些消息將在服務(wù)器上接收并根據(jù)它們執(zhí)行Arduino工作。

在另一個文件中，我們將其命名為“ temperature_canvas_sketch”借助p5.js（一個基于Processing lang的出色的JS庫）顯示從溫度傳感器獲得的數(shù)據(jù)。因此，在我們的temperature_canvas_sketch.js文件中，添加以下內(nèi)容：

var chartpoints = ［］; chartpoints.push（{x： 0， y： 0}）;

var socket = io.connect（“http://localhost:3000”）;

// Creating a canvas where the chart will be displayed and matching the connection with the socket

function setup（） {

cnv = createCanvas（displayWidth / 2， displayHeight / 5）;

cnv.parent（“termo-container”）;

// Gets a change whenever the temperature sensor changes and sets it to its element

socket.on（‘temperature’， function（temperature） {

$（“#termometer”）.val（temperature + “°C”）;

createPoint（temperature）;

}）;

}

// Handle chart points to display

function draw（） {

background（255）;

noFill（）;

stroke（0）;

// Here we draw the last temperature value from the chartpoints array where it is supposed to be

//// Starts draw of point

beginShape（）;

for （var i=0; i 《 chartpoints.length; i++） {

var P = chartpoints［i］;

vertex（P.x， height - P.y）;

text（P.y， P.x， height - P.y）;

//if （P.x《0）chartpoints.pop（i）;

P.x--;

}

endShape（）;

//// Ends draw of point

}

// This function is called whenever the tmp36 sends a new value to the client

function createPoint（temp） {

//var t = random（0， height-20）;

// Creates a new point with x -》 live width of the canvas & y -》 the temperature value from arduino

var P = new Points（width， temp）;

chartpoints.push（P）;

}

// Custom class of points that will be drawed

var Points = function（）

{

var x;

var y;

var constructor = function Points（x， y）

{

this.x = x;

this.y = y;

};

return constructor;

}（）;

這將用來繪制帶有發(fā)送數(shù)據(jù)的圖表，在這種情況下，是顯示房屋的實時溫度。

但是現(xiàn)在我們在客戶端而不是服務(wù)器上有了套接字，我們需要回到那里并添加它們以使其正常工作，所以繼續(xù)。

步驟5：使用服務(wù)器和Arduino事件處理的套接字

現(xiàn)在我們在客戶端擁有套接字事件處理程序/發(fā)射器，我們需要使其在服務(wù)器端工作，請記住，我們已經(jīng)在第二步中安裝了socket.io模塊，因此我們只需要對其進行設(shè)置，就可以在server.js文件中添加以下幾行：

var socket = require（‘socket.io’）;

// Creating a socket

var io = socket（server）;

// Retrieving client info via socket when a new connection （only one for this project） is established

io.sockets.on（‘connection’， function（socket） {

// Get dimmable light value from the UI and send it to the arduino

socket.on（‘dimmable-led’， function（value） {

console.log（‘Dimmable LED value is now： ’ + value）;

dimmable_led.brightness（value）;

}）;

// Living room and other rooms lights can be controlled via UI

socket.on（‘living-room-light’， function（state） {

console.log（‘Living room light is： ’ + state）;

living_room_light_pin_led.toggle（）;

}）;

socket.on（‘other-rooms-lights’， function（val） {

other_rooms_light_pin_led.toggle（）;

}）;

}）;

我們現(xiàn)在正在處理來自客戶端的事件，檢索消息并使arduino對它們作出反應(yīng)，使LED變暗，并打開/關(guān)閉客廳和其他房間的燈光。

在此之后，我們需要從ardu獲取數(shù)據(jù)/更改時，向客戶端發(fā)出事件以更改UI ino，因此在我們的arduino代碼中，我們將需要添加和更改某些行。

在客廳代碼中：

photoresistor.on（‘change’， function（） {

if（this.scaleTo（［0， 100］） 《 60）{

living_room_light = ！living_room_light;

living_room_light_pin_led.on（）;

io.sockets.emit（‘photoresistor-change’）; // this is new

console.log（‘photoresistor-change’）;

}

}）;

living_room_button.on（“release”， function （） {

living_room_light = ！living_room_light;

living_room_light_pin_led.toggle（）;

io.sockets.emit（‘living-room-light-pushbutton’， null）; //this is new

console.log（‘living-room-light-pushbutton’）;

}）;

On其他房間代碼：

other_rooms_light_button.on（“release”， function （） {

other_rooms_light = ！other_rooms_light;

other_rooms_light_pin_led.toggle（）;

io.sockets.emit（‘other-rooms-change’）;

console.log（‘other-rooms-change’）;

}）;

在溫度測量代碼上，只需在.on（“ data”，。..）函數(shù)的回調(diào)的開頭添加以下行：

io.sockets.emit（‘temperature’， this.celsius.toFixed（2））;

在后院的燈光代碼上：

backyard_light_button.on（“release”， function（） {

backyard_light = ！backyard_light;

if（backyard_light） {

backyard_light_pin.high（）;

console.log（“Backyard light is on”）;

io.sockets.emit（‘backyard-light-change’， 1）; //this is new

}

else {

backyard_light_pin.low（）;

console.log（“Backyard light is off”）;

io.sockets.emit（‘backyard-light-change’， 0）; //this is new

}

}）;

就是這樣，我們的代碼必須現(xiàn)在可以正常工作，轉(zhuǎn)到您的命令行并運行服務(wù)器

node server

，然后在瀏覽器中轉(zhuǎn)到http：//localhost：3000，您應(yīng)該看到一個UI，如圖所示，該UI能夠通過該UI與Arduino交互，反之亦然。

我附加了自己的script.js文件，因此您可以看一下。

步驟6：最終爭論

我希望這對所有人來說都是很容易理解的，并且您會成功并運用自己。我必須說，所有顯示的代碼都是針對我的特定案例使用的，并且該項目最初是作為學(xué)校主題項目完成的，但是無論如何，我都試圖將其應(yīng)用于自己的房子（祝我好運）。隨意（并且希望您會）根據(jù)需要更改代碼，如果有任何疑問或疑問，可以在下面發(fā)表評論或與我聯(lián)系以獲取更多信息。

將來的步驟可以由您完成像這樣：

添加傳感器或繼電器來控制更多東西，例如打開電視，冰箱，在敲門或敲鐘之前就知道門口是否有人

將Arduino連接到樹莓派以使本地服務(wù)器一直運行

借助一些Node.js框架在手機上創(chuàng)建應(yīng)用

濕度傳感器告訴您植物是否被水化