基于嵌入式的智能台灯系统
功能说明
通过微信小程序控制台灯的亮灭及亮度。采集温湿度传到微信小程序上，台灯可以显示实时北京时间。
功能展示
01智能台灯演示
Mqtt服务器
- http://www.yoyolife.fun/iot：Mqtt服务器，我是在这里注册的，免费一个，之后每个2块钱每月。主要是结构简单，用起来容易。
- 下位机即ESP32要选择
mqtt地址：t.yoyolife.fun 端口：1883地址（里边有三个地址） - 微信小程序要选择
mqtt:wss地址：t.yoyolife.fun/mqtt 端口：8084地址，不可选错。 - 两边的发布和订阅要对应起来，一个发布一个订阅，跟串口的Tx、Rx一样。服务器的主题可以随意定，意为服务器要监听哪个地址。
- 设备ID即是用户名，密码即是密码。
- 调试软件为mqttx，可自行下载https://mqttx.app/zh，调试下位机的时候可以连接上边提到的微信小程序8084那个端口，即服务器地址：
wss://t.yoyolife.fun、端口：8084、Path：/mqtt、用户名即设备ID、密码即密码，然后订阅ESP32发布的那个地址，或者向ESP32订阅的那个地址发布信息。
硬件制作
采用的是ESP32+微信小程序+Mqtt协议。
硬件选型
- ESP32开发板（VSCode+PlatformIO环境）
- DHT11温湿度传感器
- 两颗LED灯（模拟台灯）
- 0.96寸OLED屏
- 杜邦线若干
硬件连接
如图所示，需要注意的是LED串联电阻1K到10K都可以，主要起限流作用。如果多个LED并联显示的话也可选择更小的。
硬件程序
程序采用VSCode+PlatformIO环境。安装以下库
ArduinoJson库：解析Mqtt协议收发的json格式数据。DHT sensor library库：用于DHT11采集温湿度数据。NTPClient库：获取网络NTP时间。PubSubClient库：Mqtt通讯协议。U8g2库：OLED显示库。
代码展示
以下展示部分重要代码，完整完成在文章末尾。
Mqtt连接
const char *ssid = "Hide_2805"; // ESP32连接的WiFi账号
const char *password = "asdfghjkl"; // WiFi密码
const char *mqttServer = "t.yoyolife.fun"; // 要连接到的服务器IP
const int mqttPort = 1883; // 要连接到的服务器端口号
const char *mqttUser = "75bdfb62a1c56065949702a3a6430e38"; // MQTT服务器账号
const char *mqttPassword = "123465"; // MQTT服务器密码
const char *mqttsub = "/iot/4432/wsy"; // MQTT订阅主题
const char *mqttpub = "/iot/4432/waa"; // MQTT发送主题WiFiClient espClient; // 定义wifiClient实例
PubSubClient client(espClient); // 定义PubSubClient的实例DynamicJsonDocument Json(1024); // 定义Json实例String Debug_Mqtt = "";
void callback(char *topic, byte *payload, unsigned int length)
{String Str = "";Serial.print("来自订阅的主题:"); // 串口打印：来自订阅的主题:Serial.println(topic); // 串口打印订阅的主题Serial.print("信息："); // 串口打印：信息：for (int i = 0; i < length; i++) // 使用循环打印接收到的信息{Serial.print((char)payload[i]);Str += (char)payload[i];}Serial.println();Serial.println("-----------------------");Debug_Mqtt = Str;deserializeJson(Json, Str);// Lamp_Duty = Json["target"].as<String>();Lamp_Duty = Json["value"].as<unsigned char>();if (Lamp_Duty > 100)Lamp_Duty = 100;Lamp_Num = Json["num"].as<bool>();Debug = Json["debug"].as<unsigned char>();Serial.print("value:"); // 串口打印：来自订阅的主题:Serial.println(Lamp_Duty); // 串口打印订阅的主题Serial.print("num:"); // 串口打印：来自订阅的主题:Serial.println(Lamp_Num); // 串口打印订阅的主题
}void WiFi_Click(void)
{while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) // 若WiFi接入成功WiFi.status()会返回 WL_CONNECTED{Serial.println("连接wifi中"); // 串口输出：连接wifi中WiFi.begin(ssid, password); // 接入WiFi函数（WiFi名称，密码）重新连接wifdelay(2000); // 若尚未连接WiFi，则进行重连WiFi的循环}Serial.println("wifi连接成功"); // 连接wifi成功之后会跳出循环，串口并输出：wifi连接成功client.setServer(mqttServer, mqttPort); // MQTT服务器连接函数（服务器IP，端口号）client.setCallback(callback); // 设定回调方式，当ESP32收到订阅消息时会调用此方法while (!client.connected()) // 是否连接上MQTT服务器{Serial.println("连接服务器中"); // 串口打印：连接服务器中if (client.connect("ESP32Client", mqttUser, mqttPassword)) // 如果服务器连接成功{Serial.println("服务器连接成功"); // 串口打印：服务器连接成功}else{Serial.print("连接服务器失败"); // 串口打印：连接服务器失败Serial.print(client.state()); // 重新连接函数delay(2000);}}client.subscribe(mqttsub); // 连接MQTT服务器后订阅主题Serial.print("已订阅主题，等待主题消息...."); // 串口打印：已订阅主题，等待主题消息client.publish(mqttpub, "Hello from ESP32"); // 向服务器发送的信息(主题，内容)
}void Pub_Mqtt(void)
{char payload[200];StaticJsonDocument<200> jsonDocument; // 声明一个Json格式变量jsonDocument["temperature"] = Temp;jsonDocument["humidity"] = Humi;serializeJson(jsonDocument, payload); // 将jSerial.println(payload);client.publish(mqttpub, payload); // 向服务器发送的信息(主题，内容)son转换为字符串
}
初始化、主函数及时间片
void Time_Slice(void)
{if (F_Time_10ms){F_Time_10ms = 0;Display();}if (F_Time_100ms){F_Time_100ms = 0;Log_Print();Ctrl_Lamp();}if (F_Time_2s){F_Time_2s = 0;DHT11_Get();Pub_Mqtt();TimeClient.update();Serial.println(TimeClient.getFormattedTime());}
}void setup()
{pinMode(LED_Pin_Gnd, OUTPUT);digitalWrite(LED_Pin_Gnd, 0);U8g2_Init();u8g2.setCursor(0, 8);u8g2.print("U8g2 OK!");u8g2.sendBuffer();Serial.begin(115200); // 串口函数，波特率设置u8g2.setCursor(0, 8 + 12 * 1);u8g2.print("串口 OK!");u8g2.sendBuffer();WiFi_Click();u8g2.setCursor(0, 8 + 12 * 2);u8g2.print("WiFi OK!");u8g2.sendBuffer();Timer0_Init();PWM_Init();TimeClient.begin();TimeClient.setTimeOffset(28800); //+1地区偏移3600u8g2.setCursor(0, 8 + 12 * 3);u8g2.print("NTP OK!");u8g2.sendBuffer();DHT.begin();u8g2.setCursor(0, 8 + 12 * 4);u8g2.print("DHT11 OK!");u8g2.sendBuffer();delay(2000);
}void loop()
{client.loop(); // 回旋接收函数 等待服务器返回的数据Time_Slice();
}
硬件修改代码作为己用
用户如需借用代码，只需修改关键部分即可，例如Mqtt的Key、发布订阅地址，WiFi的账号密码等。
初始化修改
#define LED_Pin 2 //系统LED灯 不用修改
#define DHT11_Pin 4 //DHT11连接的IO口 可修改
#define DHTTYPE DHT11 //DHT11 不用修改#define Lamp_Pin1 12 //LED控制输出IO 可修改
#define Lamp_Pin2 13 //LED控制输出IO 可修改
#define LED_Pin_Gnd 14 //LED控制输出地 可修改const char *ssid = "Hide_2805"; // ESP32连接的WiFi账号
const char *password = "asdfghjkl"; // WiFi密码
const char *mqttServer = "t.yoyolife.fun"; // 要连接到的服务器IP
const int mqttPort = 1883; // 要连接到的服务器端口号
const char *mqttUser = "75bdfb62a1c56065949702a3a6430e38"; // MQTT服务器账号
const char *mqttPassword = "123465"; // MQTT服务器密码
const char *mqttsub = "/iot/4432/wsy"; // MQTT订阅主题
const char *mqttpub = "/iot/4432/waa"; // MQTT发送主题
callback函数中修改地方
Lamp_Duty = Json["value"].as<unsigned char>();//接受的Json格式的键名称，跟你发送的对应起来，后边格式也要解析成相应格式if (Lamp_Duty > 100) //这里可以做一些逻辑判断等Lamp_Duty = 100;Lamp_Num = Json["num"].as<bool>();Debug = Json["debug"].as<unsigned char>();
Pub_Mqtt函数中修改地方
jsonDocument["temperature"] = Temp; //要发送的Json的键名称
jsonDocument["humidity"] = Humi;
serializeJson(jsonDocument, payload);
Serial.println(payload);
client.publish(mqttpub, payload); // 向服务器发送的信息(主题，内容)son转换为字符串
微信小程序制作
软件采用的是微信开发者工具，下载软件即可使用，无需复杂环境，成品直接发布就能使用，方便快捷。
软件程序
- 引入Mqtt的js包。
- 请求获取系统地址权限，请求天气API（高德），获取当地天气。
- 请求Mqtt服务器，订阅相关地址。
- 获取接受的数据，Json解析。
- 按键像相关地址发布Json数据。
下边是具体代码。
天气数据
getUserLocation: function () {let that = this;wx.getSetting({success: (res) => {console.log("天气", res);if (res.authSetting["scope.userLocation"] != undefined &&res.authSetting["scope.userLocation"] != true) {wx.showModal({title: "请求授权当前位置",content: "需要获取您的地理位置，请确认授权",success: function (res) {if (res.cancel) {wx.showToast({title: "拒绝授权",icon: "none",duration: 1000,});} else if (res.confirm) {wx.openSetting({success: function (dataAu) {if (dataAu.authSetting["scope.userLocation"] == true) {wx.showToast({title: "授权成功",icon: "success",duration: 1000,});//再次授权，调用wx.getLocation的APIthat.getLocation();} else {wx.showToast({title: "授权失败",icon: "none",duration: 1000,});}},});}},});} else if (res.authSetting["scope.userLocation"] == undefined) {//调用wx.getLocation的APIthat.getLocation();} else {//res.authSetting['scope.userLocation'] == true//调用wx.getLocation的APIthat.getLocation();}},});},getLocation() {let that = this;wx.getLocation({type: "wgs84",success(res) {console.log("经纬度", res);if (res?.errMsg === "getLocation:ok") {/* ----------------通过经纬度获取地区编码---------------- */wx.request({url: "https://restapi.amap.com/v3/geocode/regeo?parameters",data: {key: KEY, //填入自己申请到的Keylocation: res.longitude + "," + res.latitude, //传入经纬度},header: {"content-type": "application/json",},success: function (res) {console.log("坐标转换和查询天气", res.data);wx.setStorageSync("city",res.data.regeocode.addressComponent.adcode //地区编码);that.setData({location: res.data.regeocode.addressComponent.city +" " +res.data.regeocode.addressComponent.district,});wx.request({url: "https://restapi.amap.com/v3/weather/weatherInfo",data: {key: KEY, //填入自己申请到的Keycity: res.data.regeocode.addressComponent.adcode, //传入地区编码},header: {"content-type": "application/json",},success: function (weather) {console.log("天气", weather.data);that.setData({temp: weather.data.lives[0].temperature, //温度weatherText: weather.data.lives[0].weather, //天气描述 晴天 下雨天...welcome: "今天的天气是 " + weather.data.lives[0].weather + "，又是爱豆的一天！", //欢迎语});},});},});}},});},
Mqtt协议
connectMqtt() {let that = this;const options = {connectTimeout: 4000,address: "t.yoyolife.fun/mqtt", //输入的地址port: 8084, //输入的端口号username: "75bdfb62a1c56065949702a3a6430e38", //输入的用户名password: "123465", //输入的密码};console.log("address是：", options.address);client = mqtt.connect(MQTTADDRESS, options); //连接client.on("connect", (e) => {console.log('连接成功');})client.on("reconnect", (error) => {console.log("正在重连：", error);wx.showToast({icon: "none",title: "正在重连",});});client.on("error", (error) => {console.log("连接失败：", error);wx.showToast({icon: "none",title: "mqtt连接失败",});});// 订阅一个主题let message = this.data.push;client.subscribe(this.data.push, {qos: 0}, function (err) {if (!err) {console.log("订阅成功", message);wx.showToast({icon: "none",title: "添加成功",});}});client.on("message", (topic, message) => {console.log("收到地址：", topic);console.log("收到消息：", message.toString());let getMessage = {}; //收到的消息try {getMessage = JSON.parse(message); //收到的消息转换成json对象console.log(getMessage);that.setData({temperature: getMessage.temperature,humidity: getMessage.humidity,})} catch (error) {console.log("JSON解析失败！");}})}
修改代码作为己用
用户如需借用代码，只需修改关键部分即可，例如Mqtt的Key、发布订阅地址，WiFi的账号密码等。
程序初始化
const KEY = "1acc1391bf1593cf96f258d2f9ebe552"; //注意这里是高德地图的KEY 不是Mqtt服务器的KEYconst app = getApp();
import mqtt from "../../utils/mqtt.min"; //加载的Mqtt协议的文件名
const MQTTADDRESS = "wxs://t.yoyolife.fun/mqtt"; //mqtt服务器地址
data中数据
welcome: "你好，这里是Shiboven。",//主页显示push: "/iot/4432/waa", //订阅地址subscr: "/iot/4432/wsy", //发布地址
connectMqtt函数
const options = {connectTimeout: 4000, //重连时间address: "t.yoyolife.fun/mqtt", //Mqtt服务器地址port: 8084, //Mqtt服务器端口号username: "75bdfb62a1c56065949702a3a6430e38", //Mqtt用户名password: "123465", //Mqtt密码};
总结
项目本身功能简单，但是包含内容还是挺多的，扩展的话也比较容易。
项目地址：https://download.csdn.net/download/weixin_42320020/88731183
