Arduino开发实战指南

本书主要介绍了智能家居的原理及实现过程。全书共分8章，外加两个附录。主要内容是：蓝牙灯、蓝牙锁和LED灯光调节、电视遥控器、温湿度计与温控、短信告警、背景音乐、物联网平台、微信智能家居平台。书中的8章分别对应8个实例，详细介绍了其硬件配置及连接，并给出了相关的软件代码。附录A介绍了下载开发包的方法，附录B介绍了书中实例代码在百度云盘的地址，方便读者研究和使用。作者采用图文并荗、逐步引导的讲述方式，有很强的实用性和可操作性。本书适合于物联网的工程技术人员，大中专院校的相关专业教师和学生，以及物联网、智能家居技术的爱好者。

前言
第1章蓝牙灯1
1.1Arduino简介1
1.1.1Arduino硬件1
1.1.2Arduino硬件驱动的安装2
1.1.3Arduino编译软件安装5
1.2蓝牙灯的制作8
1.2.1硬件需求及连接图8
1.2.2程序代码9
1.3AppInventor基础10
1.3.1创建AppInventor开发环境11
1.3.2AppInventor结构12
1.4制作一个App14
1.4.1新建一个项目14
1.4.2Designer界面设计15
1.4.3BlocksEditor界面设计16
1.4.4程序运行22
1.4.5下载程序23
第2章蓝牙锁和LED灯光调节25
2.1蓝牙锁25
2.1.1电子锁25
2.1.2硬件需求25
2.1.3程序代码26
2.1.4制作App27
2.1.5Designer界面设计27
2.1.6BlocksEditor界面设计28
2.1.7程序运行30
2.2LED灯调节30
2.2.1LED灯30
2.2.2硬件需求30
2.2.3程序代码31
2.2.4制作App32
2.2.5Designer界面设计33
2.2.6BlocksEditor界面设计33
2.2.7程序运行35
第3章电视遥控器36
3.1红外编码基础36
3.2IRmote库函数38
3.2.1IRsend类定义38
3.2.2IRsend类成员函数39
3.2.3IRrecv类定义39
3.2.4IRrecv类成员函数40
3.3获取遥控器编码41
3.3.1所需器件41
3.3.2硬件连接41
3.3.3程序代码42
3.4制作Arduino遥控器42
3.4.1所需器件43
3.4.2硬件连接43
3.4.3程序代码44
3.5“未知类型”遥控器代码46
3.5.1库函数定义的原始协议码格式46
3.5.2Arduino代码命令修改47
3.6制作遥控器的App47
3.6.1新建一个项目48
3.6.2Designer界面设计48
3.6.3BlocksEditor界面设计49
3.6.4程序运行51
3.7语音识别模块52
3.7.1VoiceClass类定义52
3.7.2VoiceClass类成员函数52
3.7.3示例53
3.8语音遥控器的制作55
3.8.1硬件连接55
3.8.2程序代码56
第4章温湿度计与温控59
4.1温湿度传感器59
4.1.1DHT11传感器的特点59
4.1.2DHT11传感器的通信过程60
4.1.3DHT11连线图62
4.2温湿度计程序代码62
4.2.1设计思路62
4.2.2程序代码62
4.2.3DHT11子函数63
4.3温湿度计的App制作65
4.3.1新建一个项目65
4.3.2Designer界面设计65
4.3.3BlocksEditor界面设计67
4.3.4程序运行68
4.4语音合成模块69
4.4.1Syn6288类定义69
4.4.2Syn6288类成员函数70
4.5语音温湿度计的制作71
4.5.1硬件连接71
4.5.2程序代码72
4.6智能温度控制74
4.6.1硬件搭建74
4.6.2程序代码75
4.7智能温度控制的App81
4.7.1新建一个项目82
4.7.2Designer界面设计82
4.7.3BlocksEditor界面设计84
4.7.4程序运行86
第5章短信告警88
5.1燃气和漏水/溢水监控88
5.1.1气体传感器88
5.1.2水位传感器90
5.1.3电磁阀和阀门机械手91
5.1.4GSM/GPRS通信模块91
5.1.5GSM短信编码方式92
5.1.6程序代码93
5.2火灾监控96
5.2.1火焰传感器96
5.2.2分励脱扣器+辅助开关97
5.2.3程序代码98
5.3安防监控99
5.3.1热释电红外传感器99
5.3.2网络摄像头100
5.3.3程序代码100
5.4制作短信告警的App101
5.4.1新建一个项目101
5.4.2Designer界面设计102
5.4.3BlocksEditor界面设计103
5.4.4程序运行104
第6章背景音乐105
6.1硬件搭建105
6.1.1MP3播放模块105
6.1.2程序代码107
6.2制作节目单的App109
6.2.1新建一个项目109
6.2.2Designer界面设计109
6.2.3BlocksEditor界面设计111
6.2.4程序运行114
第7章物联网平台115
7.1Yeelink平台115
7.1.1Yeelink平台设置115
7.1.2利用网页查看温湿度变化118
7.1.3利用网页远程控制开关灯122
7.1.4微博发布127
7.2乐联网平台128
7.2.1乐联网平台设置128
7.2.2程序代码130
7.2.3微信互动132
7.3Xively平台138
7.3.1Xively平台设置138
7.3.2程序代码139
第8章微信智能家居平台142
8.1服务器的搭建142
8.1.1百度BAE服务器端搭建142
8.1.2新浪SAE服务器端搭建145
8.2服务器端代码的编辑147
8.2.1示例代码147
8.2.2链接微信平台代码149
8.2.3链接Arduino代码151
8.2.4代码上传到服务器152
8.2.5数据库编辑153
8.3Arduino程序设计154
8.4微信公众平台搭建156
8.5验证159
附录A下载开发包的方法160
附录B从百度云盘下载本书资料161

前    言智能家居，又称智能住宅，在国外常用Smart Home表示。通俗来说，智能家居是将灯光、家电、家庭影院、燃气预警、远程控制、电动窗帘、安防设备、背景音乐等连接成一个网络——物联网，通过一台智能家居主机（控制管理系统）进行统一管理，实现家居设备的自动化和智能化控制，给使用者带来最大程度的高效、便捷、舒适与安全的体验。 使用者可通过语音、短信、手机或平板电脑触摸屏、无线遥控器、上网设备等在家里或通过网络远程控制家用设备。我们想象一下，在回家的路上，你可以提前用手机打开家中的空调和热水器；晚上走进自己家的门厅时，对着门厅直接说“开灯”，门厅的灯就亮了；开门时，安卓密码锁功能开启，系统会自动打开电子门锁，安防撤防；坐在沙发上用手机遥控自己家的电视、空调；睡觉前在床上就可以用手机关闭所有房间的灯光。这一切是多么惬意啊！ 出门在外，如果突然想起家里的水壶还在炉台上加热，我们可以通过网络远程、短信等关闭燃气阀门；也可以在接到家中安防告警的短信或家中患病的老人通过手机发来的SOS短信时，在网上通过摄像头观察家中的情况。 我们还可以进一步设定和执行各种复杂的场景操作，假如使用安卓手机设计了一个“家庭影院”场景，当按下“家庭影院”场景按钮时，智能家居系统将自动执行事先设定好的多个动作：关闭窗帘、关闭吊灯、打开背景灯、打开电视并切换到高清输入模式、打开DVD、打开功放等，以前需要执行多个动作，现在只需按一个键就可以全部完成了。正如比尔·盖茨在《未来之路》中曾经说过的那样：“在不远的未来，没有智能家居系统的住宅会像今天不能上网的住宅那样不合潮流。” 很多人或许觉得智能生活离我们还很远，只是个传说中的东西，只闻其名不见其形。其实智能家居系统早已在高端住宅或别墅中实现了，只是没有普及到大众家中，究其原因，首先是目前主流的智能家居厂家如美国Control4（华歌）、霍尼韦尔、索博、波创、科力屋等，一套系统动辄几万、几十万，甚至上百万，这不是一般家庭能够消费得起的。 其次，市场上许多智能家居产品的功能多为噱头，实用性不强，价格偏高，与我们的实际需求相距甚远。比如，某品牌的智能马桶，价格在万元以上，拥有诸多功能，如自动冲洗、洁身、坐圈加热、暖风烘干、除菌消毒以及夜间照明等，但其中很多功能对于一般家庭来说中看不中用。其实智能家居系统对使用者来说实用和舒适最重要。 能不能我们自己动手做一套简单易用的智能家居系统呢？答案是肯定的。作为一名业余电子爱好者，我很早就考虑自己动手设计一套符合自己需求的智能家居系统，只是一直没有找到合适的平台。2014年年初接触到Arduino互动电子技术后，其系统软硬件的开源性、丰富的扩展性给我很大启发，于是决定利用Arduino电子积木搭建心中的系统，从开始的点滴尝试到最终完成虽经历了很多曲折，却让我学到了更多的知识。对有兴趣动手做电子产品的业余电子爱好者说，其实做一个产品并不难，难的是恒心和毅力。 大家或许觉得智能家居系统涉及计算机技术、网络通信技术、传感器技术、互联网技术，这么多技术都要学习一定很难。我要对大家说，零基础的读者也可以完成本书所涉及的内容。利用Arduino开源代码，可以完全不需要了解硬件、内部结构和寄存器设置的特点，仅仅知道它的端口作用即可；即使完全不懂硬件知识，只要会简单的C语言，就可以按照书中一步一步的指导完成整个系统的搭建。 手机上的Android程序编写工作也许会让大家头痛，为此，在本书中，我向大家介绍一款图形化的编程软件App Inventor。它根本不需要你具备任何编程知识，只要像搭积木一样将预先存放好的组件拖到你想要的位置，即可完成一个复杂的Android程序。 本书前6章介绍了8个手机Android程序和Arduino单片机利用蓝牙之间相互通信控制的实验制作过程，一个用语音控制Arduino遥控器实验和一个室内温湿度用语音合成器播报实验。第7章介绍了3个物联网平台功能和借助平台通过网页接收数据并控制设备的方法，以及如何实现微博发布和微信互动。最后一章介绍了如何自己动手搭建一个微信智能家居平台。这一章里涉及PHP语言和MySQL数据库知识。大家只要根据注释部分修改自己的信息，复制其他部分就可以实现微信平台的搭建。 如果大家在实验过程中觉得制作过程比较繁琐，也可以直接到附录B指定的网站下载我已经编写好的程序和源代码。实验中所需要的素材、库函数、App Inventor离线数据包、Arduino编译软件等书中所提到的所有需要从网上下载的程序和资料也都保存在附录B指定的网站上，供大家下载和相互学习。 这本书能够出版，首先感谢机械工业出版社华章公司能够给我这么一个机会，还要特别感谢华章公司的编辑们，没有他们的辛苦工作，这本书不可能与广大读者见面。 我还要感谢张国强和程晨两位老师对本书提供的帮助和指导，他们提供了大量信息和资料。这里还要向大家推荐两本书：《Arduino开发实战指南》 （程晨编著）、《C++程序设计》 （谭浩强编著）。如果大家对我的作品感兴趣，就一起动手吧！ 由于时间非常仓促，作者水平有限，书中难免存在错误，恳请广大读者批评指正！ 赵志