【NB-IoT 物联网开发板 TinkerNode】WiFi物联网窗帘

这次项目我们将用TinkerNode物联网开发板，制作一个家用的WiFi物联网窗帘，来帮助大家熟悉TinkerNode的使用，了解更多TinkerNode的功能。

项目背景
拉窗帘一直是我们生活中，必不可少而且十分频繁的一个动作。比如我，在公司坐在一个朝西的窗边，在有太阳的日子里每天下午都能享受到午后阳光的温暖。可惜坐在我对面的同事们就没有那么幸福了，每天下午都会受到刺眼阳光的照射，每天我都会在他们的声讨下，频繁的进行拉窗帘的操作。为了减少我起身拉窗帘的次数（我就是懒），我开发了这个WiFi物联网窗帘控制器，可以让我用遥控器远程控制窗帘的升降，并且在阿里云平台上开发了可视化控制界面，让我对面的同事们可以通过控制界面，远程的控制窗帘的升降。很好，我再也不用转身拉窗帘了。

项目照片

在教程开始前，先让大家看一下最终的成品图片。
WiFi窗帘控制器

安装位置和使用效果图


项目的主要目的：
①熟悉阿里云IoT平台的使用方法
②熟悉TinkerNode的基本功能

项目视频

为了方便大家进行学习，我们为大家提供了视频版本的项目教程。



元器件清单

TinkerNode NB-IoT开发板 x1
TinkerNode Gravity IO扩展板 x1
数字继电器模块 (Arduino和树莓派兼容) x1
DC-DC可调升压模块 3.7~34V x1
混合式步进电机-42BYGH40-1.8-22A x1
DRV8825步进电机驱动 x1
步进电机驱动扩展板 x1
3-50cm 红外数字避障传感器 x1
7.4V锂电池 x1
7.4V锂电池USB充电模块 x1
太阳能板5V 2A x1


项目逻辑
在开始制作前，我用流程图梳理了一下设备控制流程。如下图所示，大家可以参考一下，方便大家了解项目和代码的制作逻辑。在项目中，我创建了一个用于储存步进电机步数的变量，以下降的最低点为0点，以确定窗帘的实时位置。另外，我还使用了红外传感器监测窗帘的下边沿，以确定窗帘下降的最低点位置，并在每次下降到最低点时，都进行0点校准，保证窗帘不会因为电机丢步和结构打滑导致控制失准的情况。



1.项目相关功能介绍

首先，我们先来了解一下本次项目中使用到TinkerNode的功能。

I/O口
TinkerNode带有5个数字口D0~D4和2个模拟口A0~A1，以及SCL，SDA，MISO，MOSI，SCK，TXD，RXD接口均可作为通用IO进行调用。需要注意的是，除了D0~D4外的IO口在作为通用IO调用时，只能使用物理管脚号进行调用。与Arduino不同的是，这些IO口均具有PWM功能。

模拟输入
TinkerNode带有两个模拟口A0 & A1，ADC位数为12位，分辨率为1/4096。另外，两个模拟口A0 & A1作为通用IO调用时，仅能作为输入，不能作为输出。

2.阿里云平台配置

与入门教程相同，我们首先需要在阿里云平台中新建一个项目，然后为项目创建产品和设备，配置产品自定义功能（物模型）。
在物联网平台的页面左侧，选择IoT Studio -> 项目管理，点击新建项目，新建一个空白项目，项目名称为“物联网窗帘”，如下图所示。



创建完成后，我们会进入“物联网窗帘”项目的管理页面，如下图所示。



新建产品

在项目管理页面左侧的功能栏点击产品，在弹出的产品页面中选择新建产品，如下图所示。



产品的名称填写“WiFi物联网窗帘”，所属品类选择“自定义品类”，其他选项默认，如下图所示。



完成后点击保存，此时已经在项目下创建了一个名为“WiFi物联网窗帘”的新产品。

功能定义

接下来，我们需要为产品添加功能，也叫作定义产品的“物模型”，物模型创建的过程就是通过协议描述产品的功能，定义产品有几组传感器数据，有什么控制功能，数据的类型是什么。
点击“WiFi物联网窗帘”产品后的查看，进入该产品的管理页面，如下图所示。



选择功能定义 -> 自定义功能 -> 添加自定义功能 ，如下图所示。



在“WiFi物联网窗帘”产品中，我们需要控制窗帘的上升、下降、暂停和复位，共四种控制方式。所以我们将数据类型定义为int32（整数型），标识符设定为“Curtain_Control”取值范围设定为0~3，步长为1，对应了四种控制方式。这样我们就可以通过阿里云平台，向控制设备发送指令。功能定义配置如下图所示：



新增设备

完成了产品的功能定义之后，接下来我们为产品建立一个设备，这样我们就可以将由TinkerNode搭建的窗帘控制设备连接到阿里云平台，从而实现云端控制了。
在项目管理页面左侧的功能栏点击设备，在弹出的设备页面中选择新增设备，如下图所示。



弹出的窗口中，产品选择“WiFi物联网窗帘”，添加方式选择自动生成，设备数量填写1，点击提交，创建完成后如下图所示。



3.硬件相关配置

结构安装
项目中使用的外壳结构均为激光切割件，大家可以在附件中自行下载，进行切割。
项目中还使用了一个3D打印的联轴器，可以

硬件连接



按照上图进行硬件连接。如果该图看不清楚，可以到帖子最下方下载附件查看。Ps：项目中所使用到的DRV8825步进电机驱动及扩展板，为X宝产品，大家可以自行购买，可参考下图。




代码调试

下载附件中的库文件，安装至Aruidno IDE中。点击查看如何安装库文件？
下载附件NB_WiFiCurtain.ino，打开项目代码，修改代码中对应的参数。

①WiFi名称和密码的设置
将设备所需要连接的WiFi名称和密码，填写在代码中WiFi_SSID和WiFi_PASSWORD变量值的双引号内，即下列代码所示：

//设置WIFI 名称和密码
const char* WIFI_SSID       = "YOUR_WIFI_SSID";
const char* WIFI_PASSWORD   = "YOUR_WIFI_PASSWORD";


②阿里云相关配置
我们需要根据阿里云平台的配置信息，在项目代码中做对应的修改。

在设备页面查看设备证书信息，填写在代码中对应位置。

//配置证书信息
String ProductKey = "Your_Product_Key";
String ClientId = "12345";
String DeviceName = "Your_Device_Name";
String DeviceSecret = "Your_Device_Secret";
复制代码

在产品页面查看产品的功能标识符，填写在代码中对应位置。

//配置产品标识符
String Identifier = "Your_Identifier";
复制代码

在设备管理页面，查看物模型Tpoic信息，填写在代码中对应位置。物模型Topic是阿里云平台自动生成的，服务端和设备端通过Topic来实现消息通信。

//需要发布和订阅的Topic
const char * subTopic = "Your_sub_Topic";//****set
const char * pubTopic = "Your_pub_Topic";//******post
复制代码

③上升步数配置
通过代码中设定上升步数，可以调整窗帘上升的最高点，大家可以自行调试确定合适的最高点参数，该行代码的位置如下图所示。

#define LOCATION_UPPER_STOP     41300     //定义上升步数
复制代码

④红外传感器检测距离调整
项目所使用的红外传感器可以通过旋转传感器上的螺丝，调整传感器的检测距离，如下图所示。



全部配置完成后，将代码上传至TinkerNode主控板。待代码上传完成后，就可以通过遥控器或者阿里云平台对窗帘控制器进行控制了。

云平台调试
待代码上传完成后，进入物联网窗帘设备页面，可以看到设备已经是在线状态，点击查看，进入该设备的管理页面，如下图所示。




进入设备页面后，点击在线调试，选择调试真实设备 - > 属性调试，调试功能选择我们设置的自定义功能“窗帘控制（Cutrain_Control）”，方法选择“设置”，如下图所示。



接下来我们就可以在属性调试栏中，对设备进行远程控制了。修改该属性调试栏中的参数，即可对设备进行控制，从而代替遥控器的功能。



代码中对应的操作参数可以参考下表，点击发送指令即可实现对应的控制功能。

控制操作	云平台自定义功能参数
暂停	0
上升	1
下降	2
复位	3

4.可视化页面制作

使用了一段时间之后，我发现每天在我凌乱的桌子上找遥控器是一件十分痛苦的事情，所以我决定为这个项目增加一个可视化控制页面。
点击主页，新建一个Web应用。



名称填写“窗帘控制界面”，点击确认，进入可视化开发界面。
在右侧菜单栏选择组件，拖出四个按钮组件到画布上。



在左侧的配置栏，将四个按钮的名字修改为暂停、上升、下降和复位，如下图所示。



点击其中一个按钮，在左侧的配置栏选择交互，点击新增交互，如下图所示。



事件选择“点击”，动作选择“设置设备属性”，如下图所示。



点击配置设备，选择对应的产品、设备以及属性（自定义功能），根据按钮的控制功能，填写对应的自定义功能参数，例如下图，我们配置的是“暂停”按钮，设置值的位置就填写“0”。



四个按钮全部配置完成后，点击右上角的发布就可以使用可视化页面，控制窗帘了。

Ps：如果想要其他人使用你的可视化控制页面，需要将项目的域名绑定到一个外部域名。具体的方法可以在阿里云平台上查看。


项目拓展


大家做完项目之后，可以尝试在项目的基础上做一些小拓展，比如可以尝试将代码中的“窗帘位置变量”上传到云平台，并且尝试在可视化页面中体现出来，这样就可以在云平台上实时的查看窗帘的高度了。

很好的例子，赞一个，不知道以后能不能有手机APP的用法

哇哦，好厉害又实用的作品啊，学习了。

连线图已上传。
代码上传成功之后 tinkernode指示灯工作正常。
串口没有信息返回 但是阿里云显示设备在线 可以下发命令 也可以收到回复；
但是电机不工作 麻烦大佬帮忙看一下是不是电机这里连线有问题 还是电机驱动这里连线有问题 对照了连线图检查 也看了电机的设备图 自己修改了线的连接 麻烦看一下问题在哪 谢谢

好厉害又实用的作品啊，学习了好厉害又实用的作品啊，学习了

碧海 发表于 2020-3-15 12:57
很好的例子，赞一个，不知道以后能不能有手机APP的用法

如果是使用阿里云平台的话，后续应该是会推出APP的功能，和Web开发类似

学习了,很好很好

很不错哦

为了懒一下也是拼了~

厉害了~

物联网窗帘，创意思路可以直接借鉴到其他控制芯片，结构再优化就更好了

学习学习，谢谢

楼主可以给个联系方式吗 咨询个问题

Clay_Wang 发表于 2020-4-13 06:03
楼主可以给个联系方式吗 咨询个问题

直接在帖子里面回复提问就好啦

nice 优秀

DFSH_Faith 发表于 2020-3-13 18:41
hello，大家好。通过入门教程的学习，相信大家已经对阿里云的使用方法以及TinkerNode物联网开发板有了初步 ...

哇哦，好厉害又实用的作品啊，学习了。

Clay_Wang 发表于 2020-4-23 03:27
连线图已上传。
代码上传成功之后 tinkernode指示灯工作正常。
串口没有信息返回 但是阿里云显示设备在线  ...

你修改了哪一部分的接线？

这也是生活中的“助手”呢

DFSH_Faith 发表于 2020-4-24 15:20
你修改了哪一部分的接线？

作者您好 能给我一下您的联系方式吗 有特别着急的问题请教

DFSH_Faith 发表于 2020-4-24 15:20
你修改了哪一部分的接线？

12号要演示了 拜托作者给个微信啥的联系方式 帮我解决一下问题吧  救救孩子