怎样用Arduino和JavaScript实现家庭自动化

步骤1：您需要做什么

物理的：

Arduino（此项目使用了UNO，但进行了一些调整，几乎所有开发板都可以使用）

LED（尽可能多地控制）

按钮（至少三个）

TIP41或TIP42（至少一个）

继电器（至少一个）

光敏电阻（至少一个）

温度传感器（在这个项目中，我使用了TMP36，但是很多可以很好地工作）

非物理

Arduin o IDE

Sublime Text（或您喜欢的任何文本编辑器）

Node.js

Johnny-five JS

套接字。 io

p5.js

bootstrap

我们需要设置Arduino使其与该项目正常工作，我们将看看如何

第2步：准备Arduino

您可能知道，Arduino可以处理您上传的草图为此，通常您需要在Arduino IDE上编写代码，进行编译，然后将其上传到板上，但是使用Instructable，您将在实时代码上运行，并且板上有两种获取和发布数据的方式，因此我们需要进行设置

打开您的Arduino IDE和一个名为StandardFirmata的示例，将其上传到您的开发板就可以了！您的Arduino已准备好通过JavaScript与您的计算机进行交互。

我们将首先在服务器端工作，使所有环境都可以在Arduino与浏览器之间进行交互，因此，让我们继续下一步并进行配置

第3步：从服务器准备就绪

首先，我们需要从项目专用的文件夹开始，因此，在您的命令行中为此：

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

您可以下载我附加的package.json文件，将其放在项目文件夹中，然后在命令行中运行：

npm install

然后，创建一个名为server.js的文件，我们将所有服务器端内容放在这里，这是我们要使用的主要文件，因为这是node.js与Arduino之间的所有通信。

如果您使用npm init创建了自己的package.json，我们将需要添加使我们在环境中运行良好的节点模块，所以让我们运行：

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

这将安装并让您使用提到的模块（表达j5和socket.io），您将能够来查看您的package.json文件的更改，包括以下内容：

“dependencies”： {

“express”： “^4.13.4”，

“johnny-five”： “^0.9.43”，

“socket.io”： “^1.4.5”

}

注意：我们目前不会使用socket.io，但我们已安装它以在发生时做好准备时间到了。

现在，在我们的server.js文件中，我们将调用要使用的模块，首先我们需要使用express，这将使我们将客户端调用路由到文件并与服务器和服务器进行交互，因此让我们创建服务器：

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

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

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

我们的服务器已准备就绪，可以监听客户端请求并向其提供信息，但是我们仍然没有任何服务

下一步是设置Arduino-服务器通信，我们将首先在服务器上对其进行设置，因此，在约翰尼五图书馆，一个功能强大的JavaScript-Arduino桥，可以直接使用JavaScript控制板，我们将设置实现自动化所需的一切！

在我们正在使用的同一文件中（server.js ）我们将编写其他代码正确地在arduino IDE上写，所以让我们编写以下代码：

// 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”）;

}

}）;

}）;

到目前为止，我们已经准备好通过服务器与arduino进行交互，我们可以构建电路，运行代码它会起作用，但是这样做的乐趣在哪里？在任何地方，电路都很棒，但是无论如何，这可指导的目的是使用Web用户界面与arduino进行交互，因此让我们继续下一步并创建我们的UI。

步骤4 ：客户端（浏览器）

我们现在将使用/public文件夹，在此处，我们将添加应用程序的索引和使其动态化的JS文件，所以我们开始吧：

首先，在/lib文件夹中创建一个名为“ assets”的文件夹，并在其中另外创建两个名为“ lib”和“ styles”的文件夹，并放入bootstrap，jquery和p5文件，这些将帮助我们实现目标，引导程序看起来更平滑，p5和jquery添加自定义功能以及图表来跟踪房屋温度。

然后，在主文件夹（/public）中创建一个文件名为 index.html ，您可以根据需要检查我的并将其粘贴，并在完成可指导的自定义操作后为您自定义并玩得开心！

这是我的index.html

在拥有索引文件之后，还需要两个java脚本文件，其中一个使用jquery控制界面，另一个创建实时显示温度的图表。另外，我们现在将开始使用socket.io。

Socket.io是一个功能强大的JS库，用于构建实时Web应用程序，我们将利用它并利用它从Arduino发出事件。 -server到客户端，反之亦然，您可以在此处查看socket.io文档，并且还有许多有关如何使用它的示例。让我们继续前面提到的文件。

一个文件将称为script.js，并且需要包含以下内容：

$（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）;

}

}）;

在这里，我们正在处理UI事件（单击和一个滑块），然后它们通过套接字发出消息，这些消息将在服务器上接收并根据它们执行Arduino工作。

在另一个文件中，我们将其命名为“ temperature_canvas_sketch”借助p5.js（一个基于Processing lang的出色的JS库）显示从温度传感器获得的数据。因此，在我们的temperature_canvas_sketch.js文件中，添加以下内容：

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;

}（）;

这将用来绘制带有发送数据的图表，在这种情况下，是显示房屋的实时温度。

但是现在我们在客户端而不是服务器上有了套接字，我们需要回到那里并添加它们以使其正常工作，所以继续。

步骤5：使用服务器和Arduino事件处理的套接字

现在我们在客户端拥有套接字事件处理程序/发射器，我们需要使其在服务器端工作，请记住，我们已经在第二步中安装了socket.io模块，因此我们只需要对其进行设置，就可以在server.js文件中添加以下几行：

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（）;

}）;

}）;

我们现在正在处理来自客户端的事件，检索消息并使arduino对它们作出反应，使LED变暗，并打开/关闭客厅和其他房间的灯光。

在此之后，我们需要从ardu获取数据/更改时，向客户端发出事件以更改UI ino，因此在我们的arduino代码中，我们将需要添加和更改某些行。

在客厅代码中：

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其他房间代码：

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’）;

}）;

在温度测量代码上，只需在.on（“ data”，。..）函数的回调的开头添加以下行：

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

在后院的灯光代码上：

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

}

}）;

就是这样，我们的代码必须现在可以正常工作，转到您的命令行并运行服务器

node server

，然后在浏览器中转到http：//localhost：3000，您应该看到一个UI，如图所示，该UI能够通过该UI与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。

步骤6：最终争论

我希望这对所有人来说都是很容易理解的，并且您会成功并运用自己。我必须说，所有显示的代码都是针对我的特定案例使用的，并且该项目最初是作为学校主题项目完成的，但是无论如何，我都试图将其应用于自己的房子（祝我好运）。随意（并且希望您会）根据需要更改代码，如果有任何疑问或疑问，可以在下面发表评论或与我联系以获取更多信息。

将来的步骤可以由您完成像这样：

添加传感器或继电器来控制更多东西，例如打开电视，冰箱，在敲门或敲钟之前就知道门口是否有人

将Arduino连接到树莓派以使本地服务器一直运行

借助一些Node.js框架在手机上创建应用

湿度传感器告诉您植物是否被水化