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[ESP8266/ESP32]自动闸门装置-基于ESP32 & 物联网 精华

France | 高级技师 | 创造力： | 帖子： | 发消息 | 串个门 | 加好友 | 打招呼
2022-11-11 15:22:41 [显示全部楼层]
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[ESP8266/ESP32] 自动闸门装置-基于ESP32 & 物联网

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本帖最后由 France 于 2022-11-14 14:08 编辑

我的家门口对着马路，所以我装了个大门，但是每次开车进出门都得自己下来打开关闭，这实在是太不方便了。网上看了下自动门的价格，额，还是自己动手做个吧！
我之前做了一版，但这次我又做了次改进。我用了新升级内置了霍尔传感器的线性执行器，新的ESP32主板，每个通道可达到15A@13.8V的新双电机驱动器模块，以及新的防水超声波传感器。

这就是最后的效果：

自动闸门装置-基于ESP32 & 物联网图1
材料清单如下：

5. 防水柔性LED灯带  ×2
6. LD1117V33 电源管理芯片  ×1
7. 10 µF电容 ×2
8. 12V 350W 电源 ×1
9. 霍尔线性执行器 12V/12A IP65  ×2
软件
10. NPN mos管 ×4

软件平台


工具
  • 通用型焊铁
  • 无铅焊线
  • 无绳钻孔机/驱动器

接线


接线看起来很复杂，但是你真正上手时会发现其实还好。本项目对应的接线如下:

电机驱动板 – FireBeetle 主板:

  • M2Speed - IO17
  • M2Dir - IO13
  • M1Speed - IO16
  • M1Dir - IO14
  • +5V - VCC
  • GND - GND
超声波距离传感器- FireBeetle主板:

  • +3.3V - +3.3V
  • GND - GND
  • RX - IO22
  • TX - IO21

      聚光灯 - FireBeetle:
  • 晶体管Gate - IO12
     LED 灯带 - FireBeetle:
  • 第一个晶体管gate - IO25
  • 第二个晶体管gate - IO27
  • 第三个晶体管 gate - IO5

    磁力锁- FireBeetle:
  • 晶体管 Gate - IO2


    电流传感器 - FireBeetle:
  • AO - A0
具体细节参考下图：




Blynk

这是桌面模板完成后的外观:


手机上的样例:




如果需要帮助设置Blynk，请参阅此处的文档:  https://docs.blynk.io/en/




代码

这个项目的代码很长。你要用的话可能需要更改一些内容。例如，我的左执行器似乎打开得比关闭得慢，所以我必须调整打开和关闭功能来解决这个问题。
drivewaygates.ino:

  1. #define BLYNK_TEMPLATE_ID "************"

  2. #define BLYNK_DEVICE_NAME "********"

  3. #define BLYNK_AUTH_TOKEN "*******************************"

  4. #define BLYNK_PRINT Serial

复制代码

首先，我们必须设置Blynk凭据。在指定的行中输入模板id、设备名称和身份验证令牌。

  1. #include <WiFi.h>

  2. #include <WiFiClient.h>

  3. #include <BlynkSimpleEsp32.h>

  4. #include <WiFiUdp.h>

  5. #include <ArduinoOTA.h>

  6. #include <SoftwareSerial.h>

复制代码
接下来，我们需要的所有库都包括在内；WiFi、Blynk、OTA和软件系列。

  1. #define motorAspeed   16//D11

  2. #define motorBspeed   17//D10

  3. #define motorAdir     14//D6

  4. #define motorBdir     13//D7

  5. #define hall          26//D3

  6. #define ultra1        22

  7. #define ultra2        21

  8. #define currentIn     A0

  9. #define pinRed        D4

  10. #define pinGreen      D3

  11. #define pinBlue       4//D12

  12. #define magnet        D9//D13

  13. #define light         4//D12

复制代码


在这里，我们定义了哪些引脚连接到哪些零件。任何不以“D”开头的引脚都是FireBeetle上的 IO口。

  1. /* Current Sensor (currently not working)

  2. const int numReadings = 30;

  3. float readings[numReadings];      // the readings from the analog input

  4. int inde = 0;                  // the inde of the current reading

  5. float total = 0;                  // the running total

  6. float average = 0;                // the average

  7. float currentValue = 0;

  8. */

复制代码
以下是当前传感器读数和变量，但在编写本文时，此部分不起作用。我希望尽快更新！

  1. int ppi = 300; //pulses per inch (for the PA-04 Linear Actuator).  Change this according to your specs.

  2. int usedAct = 6; //inches of actuator used

  3. char ssid[] = "************";//WiFi network name

  4. char pass[] = "********";//WiFi network password

复制代码

所有这些变量都必须更改！首先是ppi变量，它代表“每英寸脉冲数”。该值取决于所使用的线性执行器，一英寸对应的霍尔传感器的脉冲量。接下来是usedAct变量。该变量是使用的线性执行器上的英寸数。您可能需要多次调整此数字以获得所需效果。最后，是WiFi证书。输入您希望模块连接到的WiFi网络名称和密码。

  1. //Gate button value for Blynk

  2. int button;

  3. int timer;

  4. //current sensor value

  5. float voltage;

  6. //ultrasonic sensor

  7. unsigned char data[4] = {};

  8. float distance;

  9. float inches;

  10. int car;

  11. int carDist = 24;//alter this value! This value is distance in inches before something is activated

  12. int tim = 10000;

  13. long hallCount;

  14. //gate status flag

  15. boolean flag = false;

  16. //LED strip starting values

  17. int red = 255;

  18. int green = 255;

  19. int blue = 255;

复制代码

这些是使用的所有其他变量。唯一需要修改的是carDist变量。这是汽车被定义为存在之前的英寸数。

  1. SoftwareSerial ultraSerial;
复制代码

这里，我们定义了超声传感器的软件序列实例。

  1. BLYNK_WRITE(V0){

  2.   button = param.asInt();

  3. }

  4. BLYNK_WRITE(V1){

  5.   red = param.asInt();

  6. }

  7. BLYNK_WRITE(V2){

  8.   green = param.asInt();

  9. }

  10. BLYNK_WRITE(V3){

  11.   blue = param.asInt();

  12. }

  13. BLYNK_WRITE(V4){

  14.   int spotlight = param.asInt();

  15.   if (spotlight){

  16.     digitalWrite(light, HIGH);

  17.   }

  18.   else {

  19.     digitalWrite(light, LOW);

  20.   }

  21. }

  22. String string;

  23. BLYNK_WRITE(V10) {

  24.   string = param.asStr();

  25.   if (string == "restart"){

  26.     Blynk.virtualWrite(V10, "Restarting...");

  27.     Serial.println("Restarting...");

  28.     delay(2000);

  29.     ESP.restart();

  30.   }

  31. }

复制代码
这些都是用于接收值的Blynk函数

  1. //gate status flag

  2. boolean isOpen = false;

复制代码

这是一个布尔变量，用于指示门是打开还是关闭。

  1. //PWM information

  2. const int freq = 5000;

  3. const int resolution = 8;

  4. const int redChannel = 1;

  5. const int greenChannel = 2;

  6. const int blueChannel = 3;

  7. const int motorA = 4;

  8. const int motorB = 5;

复制代码

与Arduino相比，ESP32上的PWM稍微复杂一些，但更易于定制。这里，我们设置频率、分辨率，然后设置需要PWM的信道。

  1. void setup() {

  2.   Serial.begin(115200);

  3.   ultraSerial.begin(9600, SWSERIAL_8N1, ultra1, ultra2, false); // RX, TX

  4.   if (!ultraSerial) { // If the object did not initialize, then its configuraiton is invalid

  5.     Serial.println("Invalid SoftwareSerial pin configuration, check config");

  6.   }

复制代码

在voidsetup（）中，我们首先启动串行进行调试（请记住，只有当设备通过导线连接到您的PC时，这才有效；不要用OTA），为超声波传感器启动串行口，并检查以确保传感器已启动。

  1. //set pinModes

  2.   pinMode(motorAspeed, OUTPUT);

  3.   pinMode(motorBspeed, OUTPUT);

  4.   pinMode(motorAdir, OUTPUT);

  5.   pinMode(motorBdir, OUTPUT); 

  6.   pinMode(pinRed, OUTPUT);

  7.   pinMode(pinGreen, OUTPUT); 

  8.   pinMode(pinBlue, OUTPUT);

  9.   pinMode(hall, INPUT_PULLUP);

  10.   pinMode(currentIn, INPUT);

  11.   pinMode(magnet, OUTPUT);

  12.   pinMode(light, OUTPUT);

复制代码

接下来，我们设置pinmodes；除霍尔传感器外，它们都是输出，霍尔传感器是一个输入上拉。

  1. //attach PWM channels to the correct pins

  2.   ledcAttachPin(pinRed, redChannel);

  3.   ledcAttachPin(pinGreen, greenChannel);

  4.   ledcAttachPin(pinBlue, blueChannel);

  5.   ledcAttachPin(motorAspeed, motorA);

  6.   ledcAttachPin(motorBspeed, motorB);

  7. 

  8.   //setup the PWM channels

  9.   ledcSetup(redChannel, freq, resolution);

  10.   ledcSetup(greenChannel, freq, resolution);

  11.   ledcSetup(blueChannel, freq, resolution);

  12.   ledcSetup(motorA, freq, resolution);

  13.   ledcSetup(motorB, freq, resolution);

复制代码
这里，PWM已设置。首先，我们将引脚连接到正确的通道，然后为每个通道设置通道频率和分辨率。

  1. //connect to the WiFi

  2.   wificonnect();

  3. 

  4.   //Start Blynk

  5.   Serial.println("Blynk Starting...");

  6.   Blynk.config(BLYNK_AUTH_TOKEN);

  7. 

  8.   //Start OTA

  9.   Serial.println("OTA Starting...");

  10.   OTAStart();

复制代码

这三个部分能让我们的无线网络正常运行。首先，我们连接到WiFi，然后配置Blynk，最后启动OTA。OTA默认密码为“maker”；这可以在OTAStart（）函数中更改。

  1. //open the gates all the way at the beginning to set the hall sensor back at 0

  2.   Serial.println("Begin opening...");

  3.   delay(1000);

  4.   beginOpen();

  5.   hallCount = ppi*usedAct;

  6.   isOpen = true;

  7.   Serial.println("Attaching interrupt...");

  8.   attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(hall), interruptName, FALLING);//Interrupt initialization

  9.   //then close to the correct place, keeping track of the hall count

  10.   Serial.println("Closing to correct place...");

  11.   close();

  12.   Serial.println("Done closing!");

  13.   Serial.println("Ready");

  14.   isOpen = false;

复制代码
闸门设置完成了voidsetup(); 设置，首先，闸门在不使用霍尔传感器的情况下一直打开。这就像一种校准，因为当闸门完全打开到极限时，我们就能确定霍尔传感器的位置！接下来，连接霍尔传感器，因为如果我们在打开功能开始之前连接霍尔传感器中断，霍尔传感器将开始计数，我们不想在校准时这样做。现在我们可以靠近正确的位置，一边走边计数霍尔脉冲，以确保闸门正确关闭。当它们已关闭，我们将闸门状态布尔值设置为false，表示闸门已成功关闭。

  1. void loop() {

  2.   //if WiFi was lost, reconnect

  3.   if (WiFi.status() == WL_CONNECTION_LOST){

  4.     Serial.println("Connection lost...");

  5.     wificonnect();

  6.   }

  7.   //handle the OTA

  8.   ArduinoOTA.handle();

复制代码

在voidloop()检查WiFi连接，处理OTA。

  1. //ultrasonic sensor reading

  2.   for (int i=0;i<4;i++){

  3.     Serial.println("Checkdist();");

  4.     ArduinoOTA.handle();

  5.     checkDist();

  6.   }

  7.   Blynk.virtualWrite(V8,inches);

  8.   if (inches <= carDist){

  9.     Serial.println("Car");

  10.     Blynk.virtualWrite(V9, HIGH);

  11.   }

  12.   else {

  13.     Blynk.virtualWrite(V9, LOW);

  14.   }

复制代码
这里，我们多次读取超声波传感器，以确保获得良好的读数。然后我们将值发送给Blynk，检查是否有车，并相应地更新Blynk的LED。

  1. //if Blynk button pressed, switch the flag

  2.   if (button == HIGH){

  3.     flag = !flag;

  4.   }

  5.   //check to see if the flag is true, then check if the gates are closed and open them

  6.   if (flag == true && isOpen == false) {

  7.     digitalWrite(magnet, LOW);

  8.     delay(100);

  9.     open();

  10.     isOpen = true;

  11.   }

  12.   //else, check to see if the gates are open, and close them

  13.   else if (flag == false && isOpen == true) {

  14.     close();

  15.     delay(100);

  16.     digitalWrite(magnet, HIGH);

  17.     isOpen = false;

复制代码

如果按下Blynk的“门”按钮，则切换标志。如果标志为真，且闸门关闭，磁铁闭合，打开闸门，并将状态设置为打开！如果标志为假且闸门打开，关闭闸门，磁铁打开，并将状态设置为关闭。

  1. //write the Blynk values to the LED strips

  2.   ledcWrite(redChannel, red);

  3.   ledcWrite(greenChannel, green);

  4.   ledcWrite(blueChannel, blue);

  5. 

  6.   //run Blynk, yield() to prevent unwanted resets, and delay 1 millisecond to keep track of time

  7.   Blynk.run();

  8.   yield();

  9.   delay(1);

复制代码
在voidloop（）的最后一部分中，Blynk值被写入LED灯带中，Blynk运行，我们确保yield（）；如果我们不增加yield，ESP32将意外重启，并可能导致问题。

  1. void wificonnect(){

  2.   Serial.println("WiFi Connecting...");

  3.   WiFi.mode(WIFI_STA);

  4.   WiFi.begin(ssid, pass);

  5.   while (WiFi.status() != WL_CONNECTED){

  6.     Serial.print(".");

  7.     delay(1000);

  8.   }

  9.   Serial.println("");

  10.   while (WiFi.waitForConnectResult() != WL_CONNECTED) {

  11.     Serial.println("Connection Failed! Rebooting...");

  12.     delay(5000);

  13.     ESP.restart();

  14.   }

  15. }

  16. 

  17. void checkDist(){

  18.   retry:

  19.   do {

  20.     for (int i = 0; i < 4; i++){

  21.       data[i] = ultraSerial.read();

  22.     }

  23.   }

  24.   while (ultraSerial.read() == 0xff);

  25.   ultraSerial.flush();

  26.   if (data[0] == 0xff) {

  27.     int sum;

  28.     sum = (data[0] + data[1] + data[2]) & 0x00FF;

  29.     if (sum == data[3]) {

  30.       distance = (data[1] << 8) + data[2];

  31.       if (distance > 20) {

  32.         inches = distance / 25.4; //mm to inches

  33.         Serial.print(distance / 10);

  34.         Serial.println("in");

  35.       } else {

  36.         inches = 0;

  37.         Serial.println("Below the lower limit");

  38.       }

  39.     } else goto retry;//Serial.println("ERROR");

  40.   }

  41.   delay(100);

  42. }

  43. 

  44. void beginOpen(){

  45.   bodo:

  46.   digitalWrite(motorAdir, HIGH);

  47.   digitalWrite(motorBdir, HIGH);

  48.   ledcWrite(motorA, 255);

  49.   ledcWrite(motorB, 255);

  50.   yield();

  51.   timer++;

  52.   delay(1);

  53.   while (timer < 24000){

  54.     yield();

  55.     goto bodo;

  56.   }

  57.   timer = 0;

  58.   Serial.println("Done!");

  59.   ledcWrite(motorA, 0);

  60.   ledcWrite(motorB, 0);

  61. }

  62. 

  63. void open(){

  64.   int times=0;

  65.   hallCount = 0;

  66.   redo:

  67.   digitalWrite(motorAdir, HIGH);

  68.   digitalWrite(motorBdir, HIGH);

  69.   ledcWrite(motorA, 255);

  70.   ledcWrite(motorB, 255);

  71.   while (hallCount < ppi*usedAct){

  72.     yield();

  73.     Serial.print("Hall count: ");

  74.     Serial.println(hallCount);

  75.     goto redo;

  76.   }

  77.   delay(500);

  78.   tedo:

  79.   digitalWrite(motorAdir, HIGH);

  80.   digitalWrite(motorBdir, HIGH);

  81.   ledcWrite(motorA, 255);

  82.   ledcWrite(motorB, 255);

  83.   times++;

  84.   delay(1);

  85.   yield();

  86.   while (times < 7000){

  87.     goto tedo;

  88.   }

  89.   times=0;

  90.   yield();

  91.   ledcWrite(motorA, 0);

  92.   ledcWrite(motorB, 0);

  93. }

  94. 

  95. void close(){

  96.   hallCount = ppi*usedAct;

  97.   redone:

  98.   digitalWrite(motorAdir, LOW);

  99.   digitalWrite(motorBdir, LOW);

  100.   ledcWrite(motorA, 255);

  101.   ledcWrite(motorB, 255);

  102.   while (hallCount > 0){

  103.     yield();

  104.     Serial.print("Hall count: ");

  105.     Serial.println(hallCount);

  106.     goto redone; //goto endy;

  107.   }

  108.   yield();

  109.   ledcWrite(motorA, 0);

  110.   ledcWrite(motorB, 0);

  111.   digitalWrite(motorAdir, HIGH);

  112.   digitalWrite(motorBdir, HIGH);

  113.   Serial.println("Gates closed");

  114. }

  115. 

  116. void OTAStart(){

  117.   // Port defaults to 8266

  118.   ArduinoOTA.setPort(8266);

  119.   // Hostname defaults to esp8266-[ChipID]

  120.   ArduinoOTA.setHostname("DrivewayESP");

  121.   // No authentication by default . 

  122.   ArduinoOTA.setPassword("maker");

  123.   // Password can be set with it's md5 value as well

  124.   // MD5(admin) = 21232f297a57a5a743894a0e4a801fc3

  125.   // ArduinoOTA.setPasswordHash("21232f297a57a5a743894a0e4a801fc3");

  126.   ArduinoOTA.onStart([]() {

  127.   //open();

  128.   String type;

  129.   if (ArduinoOTA.getCommand() == U_FLASH) {

  130.     type = "sketch";

  131.   } else { // U_FS

  132.     type = "filesystem";

  133.   }

  134.   // NOTE: if updating FS this would be the place to unmount FS using FS.end()

  135.   Serial.println("Start updating " + type);

  136.   });

  137.   ArduinoOTA.onEnd([]() {

  138.     Serial.println("\nEnd");

  139.   });

  140.   ArduinoOTA.onProgress([](unsigned int progress, unsigned int total) {

  141.     Serial.printf("Progress: %u%%\r", (progress / (total / 100)));

  142.   });

  143.   ArduinoOTA.onError([](ota_error_t error) {

  144.   Serial.printf("Error[%u]: ", error);

  145.   if (error == OTA_AUTH_ERROR) {

  146.     Serial.println("Auth Failed");

  147.   } else if (error == OTA_BEGIN_ERROR) {

  148.     Serial.println("Begin Failed");

  149.   } else if (error == OTA_CONNECT_ERROR) {

  150.     Serial.println("Connect Failed");

  151.   } else if (error == OTA_RECEIVE_ERROR) {

  152.     Serial.println("Receive Failed");

  153.   } else if (error == OTA_END_ERROR) {

  154.     Serial.println("End Failed");

  155.   }

  156.   });

  157.   ArduinoOTA.begin();

  158.   Serial.println("Ready");

  159.   Serial.print("IP address: ");

  160.   Serial.println(WiFi.localIP());

  161. }

  162. 

  163. ICACHE_RAM_ATTR void interruptName() {

  164.   if (isOpen == false){

  165.     hallCount++;

  166.     if (hallCount >= ppi*usedAct){

  167.       //ledcWrite(motorA, 0);

  168.       //ledcWrite(motorB, 0);

  169.       digitalWrite(hall, HIGH);

  170.       hallCount = ppi*usedAct;

  171.       //delay(1000);

  172.     }

  173.   }

  174.   else if (isOpen == true){

  175.     hallCount--;

  176.     if (hallCount <= 0){

  177.       ledcWrite(motorA, 0);

  178.       ledcWrite(motorB, 0);

  179.       digitalWrite(hall, HIGH);

  180.       hallCount = 0;

  181.       //delay(1000);

  182.     }

  183.   }

  184.   //currentVal();

  185. }
复制代码

这些都是我为简化代码而做的所有函数。注意最后一个函数有什么不同吗？这就是中断函数。有关ESP32中断的更多信息，请查看此链接。












作者：K Gray  2022/10/29
原出处：https://www.hackster.io/k-gray/automated-driveway-gates-version-2-6d9b2e









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精彩评论(2)

HonestQiao  初级技匠

发表于 2022-11-13 15:52:36

相当实用！！！
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France  高级技师
 楼主|

发表于 2022-11-14 09:55:30

HonestQiao 发表于 2022-11-13 15:52
相当实用！！！

  ~·~
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