智居中枢——基于 行空板 M10 的触摸式智能家居终端
这次分享的是一个基于 UNIHIKER M10 制作的小型智能家居控制终端。
和之前一些以单个传感器为主的小作品不同，这次更想尝试把：
触摸交互、环境监测、设备控制、网络时间和在线天气
整合到同一个设备里。
于是就有了现在这个小型桌面智能家居中控。
我给它起了一个名字：
智居中枢
整个系统以 UNIHIKER M10 为核心，通过自带触摸屏作为主要交互入口，再连接 RGB 灯、温湿度传感器、小风扇等外部设备。
用户不需要连接电脑，也不需要打开手机 APP，直接在屏幕上点击，就可以完成设备控制和信息查看。
一、为什么选择 UNIHIKER M10
之前做 ESP32 项目时，很多交互主要依靠：
- 按键
- OLED
- 串口
- 手机网页
这些方式都可以实现功能，但如果想做一个更完整的智能家居控制终端，最好还是有一块能够直接运行图形界面、支持触摸操作的设备。
UNIHIKER M10 本身带有彩色触摸屏，同时可以运行 Python，比较适合这种人机交互类项目。
它既可以负责图形界面，又可以直接通过 GPIO 控制传感器和执行器。
这样就不需要再单独增加一块触摸屏和显示驱动板，整个系统会简单很多。
二、主界面设计
系统启动以后，首先进入智能家居主界面。
目前主界面设计了四个主要功能入口：
控制
环境
时间
天气
整个界面采用大按钮方式设计，方便直接使用触摸屏操作。
每个功能页面都可以独立进入，查看完成以后再返回主页。
这样整个操作逻辑和手机 APP 比较接近，也更容易让第一次使用的人快速上手。
三、设备控制页面
“控制”页面主要用于控制家中的一些执行设备。
目前接入了：
- RGB 灯
- 小风扇
RGB 灯控制
RGB 灯使用可编程灯珠，可以通过程序单独控制每一颗 LED。
目前设计了多种灯光模式，例如：
- 关闭
- 常亮
- 彩虹
- 流水
- 呼吸
点击屏幕上的不同按钮，就可以直接切换灯光效果。
相比传统开关只能控制“开”和“关”，可编程 RGB 灯可以实现更多不同的场景效果。
以后也可以继续增加：
- 阅读模式
- 夜灯模式
- 观影模式
- 警示模式
- 自动亮度调节
四、风扇控制
系统中还连接了一个小型风扇。
用户可以直接通过触摸屏控制风扇开关。
虽然目前只是一个简单的小风扇，但它代表的是智能家居中的“执行设备”。
以后如果更换驱动模块，也可以进一步扩展成：
- 排风扇
- 电机
- 水泵
- 继电器
- 灯具
- 其他低压设备
因此整个项目并不局限于目前照片里的几个模块。
核心思路其实是：
通过触摸界面统一控制外部设备。
五、环境监测
“环境”页面主要负责显示房间当前的环境数据。
目前接入了：
DHT11 温湿度传感器
以及 M10 自带的：
光线传感器
通过传感器，可以实时读取：
- 温度
- 湿度
- 环境光线
然后将数据直接显示在触摸屏上。
这样一个页面就可以同时查看当前室内环境状态。
六、温湿度监测
DHT11 负责采集环境温度和湿度。
M10 读取传感器数据以后，再把结果显示到界面中。
例如可以显示：
温度：25.6℃
湿度：52%
虽然 DHT11 属于比较基础的温湿度传感器，但用于教学实验和智能家居功能演示已经足够。
如果后期需要更高精度，也可以更换成：
- SHT30
- SHTC3
- AHT20
- BME280
程序整体架构并不需要做太大修改。
七、光线检测
系统同时利用了 UNIHIKER M10 自带的光线传感器。
通过读取光照数据，可以判断当前环境是：
- 明亮
- 一般
- 昏暗
这个数据除了可以显示之外，还可以进一步和灯光控制联动。
比如后续可以实现：
环境变暗 → 自动开启灯光
环境变亮 → 自动关闭灯光
这样就从“手动控制”进一步变成真正的“自动控制”。
八、时间功能
“时间”页面用于显示当前日期和时间。
设备联网以后，可以获取网络时间，从而避免每次开机都需要手动校准。
页面可以显示：
- 年
- 月
- 日
- 星期
- 时
- 分
- 秒
这个功能本身比较简单，但放在一个长期运行的智能家居终端中还是比较实用。
以后也可以进一步增加：
- 定时开灯
- 定时关闭设备
- 闹钟
- 课程提醒
- 场景自动执行
这样“时间”就不仅仅用于显示，也可以作为自动化控制条件。
九、在线天气
这个项目中我比较喜欢的一个功能，是“天气”页面。
M10 连接 Wi-Fi 以后，可以通过网络获取实时天气信息。
目前可以显示：
- 当前天气
- 最高温度
- 最低温度
- 降雨概率
- 气压
- 风向
- 风速
这样设备除了监测室内环境之外，还能够获取室外天气数据。
也就是说，在一个小终端上可以同时看到：
室内环境 + 室外天气
这就比单纯的温湿度显示器完整很多。
十、硬件组成
整个项目目前主要使用以下硬件：
1. UNIHIKER M10
作为整个系统的核心控制器。
主要负责：
- Python 程序运行
- 图形界面显示
- 触摸操作
- Wi-Fi 联网
- 传感器读取
- 外部设备控制
2. DHT11 温湿度传感器
用于测量室内温度和湿度。
3. NeoPixel / WS2812 RGB 灯
用于实现智能灯光以及各种动态灯效。
4. 小型风扇
作为执行机构，用于演示智能家居设备控制。
5. M10 板载光线传感器
用于检测当前环境亮度。
6. 金属结构件
用于固定 M10、传感器、风扇以及其他模块。
采用模块化结构以后，后期更换传感器或者增加新设备会比较方便。
十一、接口连接
目前主要外部硬件连接大致为：
P23 → RGB 灯
P24 → DHT11 温湿度传感器
P22 → 小风扇
另外直接使用 M10 板载的光线传感器进行环境亮度检测。
整个硬件连接比较简单，也比较适合作为学生学习 GPIO 和传感器控制的综合项目。
十二、软件设计
整个系统主要使用 Python 编写。
图形界面部分使用 UNIHIKER 提供的 GUI 功能完成。
硬件控制部分通过 PinPong 库实现。
整个软件大致可以分成几个模块：
- 主界面
- 设备控制
- 环境监测
- 时间显示
- 天气获取
- RGB 灯效
- 风扇控制
这样做的好处是每个功能相对独立。
以后如果想增加新的页面，只需要继续增加新的功能模块，而不需要把整个程序重新修改一遍。
十三、系统工作流程
整个智能家居系统可以简单理解成：
用户点击触摸屏
↓
M10 判断当前操作
↓
根据不同功能执行相应任务
↓
读取传感器 / 控制设备 / 获取网络数据
↓
将结果重新显示到屏幕
例如：
点击“环境”
↓
读取 DHT11 和光线传感器
↓
显示温度、湿度和光照
或者：
点击“控制”
↓
选择 RGB 灯模式
↓
M10 控制灯光改变
整个交互过程非常直观。
十四、为什么不用手机 APP
最开始其实也考虑过用手机网页或者 APP 来控制。
但后来还是觉得：
对于一个放在桌面上的智能家居演示设备来说，最好能够做到：
拿起来就能用。
如果每次操作还需要：
拿手机 → 找 APP → 连接设备 → 打开控制页面
整个体验会比较繁琐。
所以这次选择把触摸屏直接集成到设备本体上。
设备本身就是控制器，同时也是显示终端。
这个思路其实和现在很多智能家居中控屏比较类似。
十五、这个项目可以学习哪些知识
这个项目比较适合作为一个综合性的 Python + 开源硬件项目。
可以涉及：
Python 编程
包括：
- 函数
- 条件判断
- 数据处理
- 网络请求
- GUI 界面
图形界面设计
学习：
- 页面布局
- 按钮
- 文字
- 状态显示
- 触摸事件
传感器应用
学习：
- 温湿度传感器
- 光线传感器
- 数据采集
执行机构控制
学习：
- RGB 灯
- 风扇
- GPIO
网络应用
学习：
- Wi-Fi
- 网络时间
- 天气接口
- 在线数据获取
这样一个项目实际上就把：
软件 + 硬件 + 网络 + UI
几个方向结合到了一起。
十六、后续还能怎么扩展
目前这一版主要还是用于功能验证和教学展示。
后续可以继续增加很多功能，例如：
- 增加空气质量检测
- 增加人体感应
- 增加门窗状态检测
- 增加继电器控制
- 增加语音控制
- 增加 MQTT 通信
- 增加手机网页控制
- 增加历史数据记录
- 增加自动场景模式
- 增加 Home Assistant 接入
甚至可以让多个 ESP32 作为房间里的传感器节点。
然后通过 Wi-Fi 将数据发送给 M10。
这样 M10 就可以真正作为一个：
家庭物联网中控终端
来使用。
十七、最后
这个项目最开始只是想测试一下：
UNIHIKER M10 能不能做一个独立运行的智能家居控制终端。
实际做下来发现，它确实很适合这种项目。
触摸屏负责交互；
Python 负责程序逻辑；
GPIO 负责控制硬件；
Wi-Fi 负责连接网络。
最后把：
控制、环境、时间、天气
几个功能整合在一起，就形成了现在这台小型智能家居终端。
对于我来说，这个项目比较有意思的地方并不是单独实现了某一个功能。
而是第一次把多个原本独立的小实验：
传感器、RGB灯、风扇、网络时间、天气数据和触摸界面
真正组合成了一个可以连续运行的完整系统。
这也是开源硬件非常有意思的一点：
一个个小模块组合起来，最后就可以变成一个真正能用的小系统。
