智能家居控制系统

硬件设计

本项目的硬件设计采用模块化设计理念，主要包括主控模块、传感器模块、继电器控制模块和电源模块四部分。

硬件清单

电路图

PCB设计

PCB设计采用嘉立创EDA进行绘制，采用2层板设计，布局合理，走线清晰。PCB文件已开源，可以直接在嘉立创平台上下单制作。

软件实现

本项目的软件部分使用Arduino IDE进行开发，主要包括以下几个模块：

开发环境

• Arduino IDE 1.8.19
• ESP32 Arduino Core 2.0.5
• 所需库：DHT、BH1750、WiFi、ESPAsyncWebServer、ArduinoJson等

软件架构

软件采用模块化设计，主要包括以下几个模块：

• WiFi连接模块：负责连接家庭WiFi网络
• 传感器数据采集模块：读取各种传感器的数据
• Web服务器模块：提供Web界面，用于设备控制和数据展示
• MQTT客户端模块：与MQTT broker通信，实现设备间的数据交换
• 自动化控制模块：根据传感器数据和用户设置，自动控制设备
• 数据存储模块：使用EEPROM存储用户设置和配置信息

核心代码示例

// WiFi连接初始化
void initWiFi() {
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.begin(ssid, password);
  Serial.print("Connecting to WiFi ..");
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    Serial.print('.');
    delay(1000);
  }
  Serial.println(WiFi.localIP());
}

// Web服务器初始化
void initWebServer() {
  server.on("/", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){
    request->send(SPIFFS, "/index.html", "text/html");
  });
  
  server.on("/data", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){
    String json = getSensorData();
    request->send(200, "application/json", json);
  });
  
  server.on("/control", HTTP_POST, [](AsyncWebServerRequest *request){
    if(request->hasParam("relay1")){
      String relay1 = request->getParam("relay1")->value();
      digitalWrite(RELAY1_PIN, relay1.toInt());
    }
    request->send(200, "text/plain", "OK");
  });
  
  server.begin();
}

// 传感器数据采集
String getSensorData() {
  sensors_event_t event;
  dht.readTemperature();
  dht.readHumidity();
  
  JsonDocument doc;
  doc["temperature"] = dht.readTemperature();
  doc["humidity"] = dht.readHumidity();
  doc["light"] = lightMeter.readLightLevel();
  doc["motion"] = digitalRead(MOTION_PIN);
  
  String json;
  serializeJson(doc, json);
  return json;
}

Web界面

Web界面使用HTML、CSS和JavaScript开发，采用响应式设计，可以在电脑和手机上正常显示。界面主要包括以下几个部分：

• 设备状态显示：显示当前传感器数据和设备状态
• 设备控制：控制灯光、窗帘等设备的开关
• 自动化设置：设置自动化规则，如"当温度超过26度时打开空调"
• 系统设置：设置WiFi、MQTT等参数

使用说明

硬件组装

1. 按照电路图连接各个组件
2. 将ESP32开发板与电脑连接，使用Arduino IDE上传代码
3. 给系统供电，可以使用USB电源或DC电源适配器

首次配置

1. 上电后，ESP32会创建一个名为"ESP32-SmartHome"的WiFi热点
2. 使用手机或电脑连接该热点
3. 在浏览器中输入192.168.4.1，进入配置页面
4. 选择您的家庭WiFi网络并输入密码
5. 配置MQTT服务器信息（可选）
6. 保存配置，设备会自动重启并连接到您的家庭WiFi网络

日常使用

1. 在浏览器中输入设备的IP地址，进入控制界面
2. 或者使用我们提供的手机APP，扫描设备二维码进行连接
3. 在控制界面上，您可以查看传感器数据、控制设备开关、设置自动化规则等

常见问题

资源下载

以下是本项目的相关资源，欢迎下载使用：