今天就和大家分享一個正在制作的物聯(lián)網(wǎng)開關(guān)門監(jiān)控設(shè)備。

因?yàn)榭紤]需要在戶外使用這套物聯(lián)網(wǎng)門控設(shè)備，所以利用樹莓派完成這個設(shè)備有兩個問題需要解決，
第一是需要解決樹莓派和相關(guān)模塊的供電問題。
第二就是需要戶外沒有寬帶網(wǎng)絡(luò)情況下的信號傳輸問題。
只要解決這兩個問題那么剩下來的問題就是編程方面的了，針對以上兩個問題，這里我們采用比較大眾化的方式解決，設(shè)備的供電問題我們使用太陽能配合蓄電池進(jìn)行實(shí)現(xiàn)7X24小時供電，信號的傳輸問題我們使用一塊叫做SIM868的通訊模塊來實(shí)現(xiàn)。下面來介紹一下設(shè)備制作的材料準(zhǔn)備、制作過程以及程序的編寫和調(diào)試。

準(zhǔn)備材料及工具

1.樹莓派(Raspberry Pi 3B+) 數(shù)量：1塊

2.SIM868通訊模塊（這里使用的是適配樹莓派的微雪電子的SIM868通訊模塊） 數(shù)量：1塊

3.電磁感應(yīng)磁條（常開常閉型） 數(shù)量：1組

4.SIM868模塊外接天線 數(shù)量：1根（根據(jù)現(xiàn)場安設(shè)實(shí)際情況確定）

5.樹莓派T型擴(kuò)展板 數(shù)量：1塊

6.實(shí)驗(yàn)面包板 數(shù)量：1塊

7.杜邦線（公對公，公對母） 數(shù)量：若干

8.太陽能板 數(shù)量：1塊

9.帶保護(hù)板的鋰電池 數(shù)量：2組（根據(jù)電池使用的性能情況可適當(dāng)增加）

10.電壓電流轉(zhuǎn)換板 數(shù)量：1塊

11.連接電線 數(shù)量：（根據(jù)現(xiàn)場安設(shè)實(shí)際情況確定）

12.兩芯屏蔽線 數(shù)量：10米（0.3粗即可根據(jù)現(xiàn)場安設(shè)實(shí)際情況確定）

13.防爆箱 （防塵、防霧） 數(shù)量：1個（規(guī)格根據(jù)實(shí)際情況確定）

14.Micro USB充電線 數(shù)量：2根

15.SIM卡（移動和聯(lián)通均可，模塊暫不支持電信CDMA） 數(shù)量：1張

16.電烙鐵及焊錫

設(shè)備供電及模塊鏈接說明

1. 供電原理：設(shè)備的供電依靠太陽能板配合鋰電池進(jìn)行供電，需要一塊可以將太陽能板和鋰電池的輸出電壓和電流轉(zhuǎn)換成樹莓派和SIM868通訊模塊工作電壓和電流的轉(zhuǎn)換板，設(shè)備供電鏈接圖如圖。

   
   
   
   
   

   實(shí)現(xiàn)效果，白天可以通過太陽能負(fù)責(zé)給樹莓派及通訊模塊供電并同時給鋰電池充電。晚上將由充電完畢的鋰電池負(fù)責(zé)給設(shè)備供電。

   
   
   

2. 設(shè)備鏈接：樹莓派的GPIO PIN# 2針腳（5V）和 PIN# 23針腳 鏈接電磁感應(yīng)模塊的引線。負(fù)責(zé)接收電磁感應(yīng)模塊的開關(guān)狀態(tài)，樹莓派的GPIO PIN# 4（5V），PIN# 6（Ground） ，PIN# 8（TX），PIN# 10（RX）分別鏈接SIM868通訊模塊的5V，ground，串口TX和RX，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)模塊的樹莓派與SIM868通訊模塊的串口通訊和供電鏈接，并將信號樹莓派的接收到的電磁感應(yīng)磁條開關(guān)信號，通過SIM868通訊模塊出輸出去（這里采用的是http傳輸協(xié)議，具體實(shí)現(xiàn)方法見程序編碼部分）

   
   
   

程序代碼

python程序源碼：

import  RPi.GPIO as GPIO
import time
import serial

def gpio_init():
    GPIO.setwarnings(False)
    GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
    GPIO.setup(23,GPIO.OUT)
def send_data(param):
    W_http_6='AT+HTTPPARA="URL","http://**************/iot.php?status='+param+'"\r\n'
    ser.write(W_http_6)
    time.sleep(2)
    W_http_7='AT+HTTPACTION=0\r\n'
    ser.write(W_http_7)
    time.sleep(3)
if __name__ == '__main__':
 ser = serial.Serial("/dev/ttyS0",115200)
  W_http_1='AT+HTTPTERM\r\n' 
 ser.write(W_http_1)
 time.sleep(3)
 W_http_2='AT+SAPBR=3,1,"CONTYPE","GPRS"\r\n' 
 ser.write(W_http_2)
 time.sleep(3)
 W_http_3='AT+SAPBR=3,1,"APN","CMNET"\r\n'
 ser.write(W_http_3)
 time.sleep(3)
 W_http_4='AT+SAPBR=1,1\r\n'
 ser.write(W_http_4)
 time.sleep(3)
 W_http_5='AT+HTTPINIT\r\n'
  ser.write(W_http_5)
 time.sleep(3)
 gpio_init()
 status=1
  while True:
     if GPIO.input(23) == True:
          if status==1:
             send_data(2)
              status=2
              print("門的狀態(tài)：關(guān)閉")
          else:
             pass
      else:
         if status==2:
             send_data(1)
              status=1
              print("門的狀態(tài)：打開")
          else:
             pass
      time.sleep(3)
 GPIO.cleanup()

php程序源碼

require_once("../../func/dbaccess.php");
    if (doConnect($cn) == false) {
        return false;
   }
    $strSQL = "insert into iot_tbl (position,status,create_time) values ("'.第一號門.'",'". $_GET['status']."',now())";
    doInsertUpdate($strSQL);
    doClose($cn);

代碼解析

這里使用的Python版本號為3.7

import  RPi.GPIO as GPIO
import time
import serial 

引用了python的3個類庫GPIO，time以及串口調(diào)試庫serial，為實(shí)現(xiàn)程序的調(diào)試可編寫，在使用serial串口調(diào)試庫前，要實(shí)現(xiàn)樹莓派的串口配置和Linux系統(tǒng)下的串口調(diào)試工具minicom的安裝。

ser=serial.Serial("/dev/ttyS0",115200)
W_http_1='AT+HTTPTERM\r\n'
ser.write(W_http_1)
time.sleep(3)
W_http_2='AT+SAPBR=3,1,"CONTYPE","GPRS"\r\n'
ser.write(W_http_2)
time.sleep(3)
W_http_3='AT+SAPBR=3,1,"APN","CMNET"\r\n'ser.write(W_http_3)
time.sleep(3)
W_http_4='AT+SAPBR=1,1\r\n'ser.write(W_http_4)
time.sleep(3)
W_http_5='AT+HTTPINIT\r\n'ser.write(W_http_5)
time.sleep(3)

以上代碼實(shí)在通過調(diào)用serial庫，設(shè)置樹莓派串口通信的波特率為115200，并使用 ser.write()函數(shù)向串口寫入可操作SIM868模塊進(jìn)行通訊的AT指令，這里的AT指令是對SIM868進(jìn)行HTTP通訊前的配置，具體AT指令的含義在這里不再贅述，可自行百度查找。這是使用time.sleep()函數(shù)控制程序執(zhí)行的等待時間，確保串口寫入數(shù)據(jù)成功。

def gpio_init():
 GPIO.setwarnings(False) 
  GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
  GPIO.setup(23,GPIO.OUT)

gpio_init()函數(shù)是實(shí)現(xiàn)對接收電磁感應(yīng)模塊的GPIO PIN#23針腳的初始化配置。

status=1
while True:
    if GPIO.input(23) == True: 
       if status==1: 
           send_data(2) 
           status=2 
           print("門的狀態(tài)：關(guān)閉")
        else:  
          pass 
   else: 
       if status==2: 
           send_data(1)
            status=1
            print("門的狀態(tài)：打開")
        else:
            pass
    time.sleep(3)

這里使用status變量初始化門的狀態(tài)為1表示門已打開，并使用while True循環(huán)分割三秒鐘（time.sleep(3)）檢測GPIO PIN#23 號針腳的電流狀態(tài)，從而判斷門的開關(guān)狀態(tài)，并調(diào)用send_data()函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送。

def send_data(param):
    W_http_6='AT+HTTPPARA="URL","http://**************/iot.php?status='+param+'"\r\n'
    ser.write(W_http_6)
    time.sleep(2)
    W_http_7='AT+HTTPACTION=0\r\n'
    ser.write(W_http_7)
    time.sleep(3)

這里將門的狀態(tài)status變量的值當(dāng)做參數(shù)傳送給你個send_data()函數(shù)，在添加到HTTP請求的URL中，在服務(wù)器端寫了個PHP程序iot.php(程序源碼j解析如下)用以接收SIM868通訊模塊發(fā)送過來的HTTP請求，并使用GET的方式獲得到HTTP請求URL中傳入的status值，并插入到MySQL數(shù)據(jù)庫中。

require_once("../../func/dbaccess.php");//封裝鏈接操作MySQL數(shù)據(jù)庫的函數(shù) 
if (doConnect($cn) == false) {           //鏈接數(shù)據(jù)庫
    return false;   
}    
$strSQL = "insert into iot_tbl (position,status,create_time) values ("'.第一號門.'",'".$_GET['status']."',now())";  //將數(shù)據(jù)插入MySQL數(shù)據(jù)庫的SQL語句
doInsertUpdate($strSQL);                 //執(zhí)行SQL
doClose($cn);                            //關(guān)閉數(shù)據(jù)庫鏈接 

程序拓展

以上程序完成的是對開關(guān)門信號的檢測、發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，屬于整個設(shè)備接收和處理數(shù)據(jù)的核心部分，對接收到的數(shù)據(jù)，還要做進(jìn)一步的展示，這里我采用了HTML+JQuery+AJAX的方式，并配合在HTML中播放音頻文件和刷新開關(guān)門狀態(tài)圖表，來動態(tài)展示開關(guān)門的效果。實(shí)現(xiàn)原理是使用AJAX操作PHP程序循環(huán)實(shí)時讀取MySQL數(shù)據(jù)庫，查看當(dāng)前門的開關(guān)狀態(tài)，并循環(huán)局部刷新HTML頁面播放音頻和刷新html頁面圖標(biāo)，對門的開關(guān)效果進(jìn)行動態(tài)展示。每個人的需求不同，展示部分的代碼就不做說明，也參照上訴方案自行編寫。

此文章同時同步到我的個人博客緣來來來 ? Python+樹莓派制作IoT（物聯(lián)網(wǎng)）門控設(shè)備