用树莓派改装电风扇及实现Android遥控

Posted 2020-10-02

　　最近天气很热，我租的房子又没有空调，基本上风扇一开就是一晚上，结果经常起床后发现口干舌燥的。我觉得这肯定是因为整晚吹风扇搞的，不管是不是，反正我觉得就是了。不开风扇吧，热！开风扇吧，早上起来不舒服，怎么办呢？能不能让风扇吹一会停一会这样的吹呢？让手机来当遥控器来控制风扇？加上语音控制？我看了下我那吃灰半年多的树莓派，觉得应该让它动一动了。
　　
　　硬件准备
　　
　　首先，电扇是必须的，树莓派吃灰了半年，也该工作工作了。其他再需要啥的就该淘宝了。树莓派控制电扇嘛，3v-7v直流信号控制220v交流的电磁继电器得一个。连接树莓派和继电器的杜邦线若干，连接电风扇和继电器得卡口一对，注意需要能承受住风扇的电流的，不要太细的。其他的以后再说吧！
　　
　　东西准备好后，先连接电路。PO上几张图，不用好看，只要能说明问题。
　　
　　拆掉底座后，图是这样的，左边是定时的，坏了定不了。右边是调速的。把调速的电源线断开，接到继电器得被控端。使用继电器的常闭触点，就是把树莓派拿掉，风扇和原来一样用。
　　
　　这里写图片描述这里写图片描述这里写图片描述这里写图片描述这里写图片描述
　　
　　GPIO控制风扇
　　
　　编写Python代码，来控制风扇开关，测试一下GPIO。这个是控制的基础，要是这步走不通，后续就没意义了。
　　
　　#-*- coding: utf-8 -*-
　　
　　import RPi.GPIO as GPIO
　　
　　# gpio初始化
　　
　　def gpioInit():
　　
　　GPIO.setmode(GPIO.BCM)
　　
　　GPIO.setup(5,GPIO.OUT,initial=GPIO.LOW)
　　
　　# 风扇是GPIO05
　　
　　def switchFan(open):
　　
　　GPIO.output(5,open)
　　
　　print(‘fan open‘ if open==0 else ‘fan close‘)
　　
　　if __name__ == ‘__main__‘:
　　
　　order=‘a‘
　　
　　gpioInit()
　　
　　while order!=‘exit‘:
　　
　　order=input(‘input you order:‘)
　　
　　if order==‘open‘:
　　
　　switchFan(0)
　　
　　elif order==‘close‘:
　　
　　switchFan(1)
　　
　　else:
　　
　　print(‘bad order‘)
　　
　　GPIO.cleanup()
　　
　　从代码看也比较简单，使用GPIO05来控制风扇，默认设置为低电平。低电平的时候，继电器常闭，风扇的开关打开，风扇就转。高电平的时候，继电器的常闭触点断开，风扇开关打开的时候，风扇也不转了。输入open的时候，05脚设置为低电平，风扇打开。输入close的时候，05脚设置高电平，风扇停止。
　　
　　实现定时功能
　　
　　做这个的初衷就是让风扇定时开一会儿关一会儿，所以能控制风扇后，第一时间自然就是把这个功能给实现掉了。用python来实现，代码自然简单的不能再简单了：
　　
　　#-*- coding: utf-8 -*-
　　
　　from SmartServer import SmartServer
　　
　　import threading
　　
　　import RPi.GPIO as GPIO
　　
　　fanState=[1]
　　
　　# gpio初始化
　　
　　def gpioInit():
　　
　　GPIO.setmode(GPIO.BCM)
　　
　　GPIO.setup(5,GPIO.OUT,initial=GPIO.HIGH)
　　
　　# 风扇是GPIO02
　　
　　def switchFan(open=[0]):
　　
　　fanState[0]= 1 if not open[0] else 0
　　
　　GPIO.output(5,fanState[0])
　　
　　print(‘fan close‘ if fanState[0] else ‘fan open‘)
　　
　　# 定时任务，默认十五分钟执行一次
　　
　　def timerCheck(time=60*15,func=0,args=()):
　　
　　if func:
　　
　　func(args)
　　
　　timer=threading.Timer(time,timerCheck,(time,func,args))
　　
　　timer.start()
　　
　　if __name__ == "__main__":
　　
　　gpioInit()
　　
　　# 十五分钟反转一下GPIO，开启时风扇是打开的
　　
　　timerCheck(time=60*15,func=switchFan,args=(fanState))
　　
　　print(‘now fanState :‘,fanState)
　　
　　order=‘‘
　　
　　while order!=‘exit‘:
　　
　　order=input(‘input you www.qinlinyule.cn/ order:‘)
　　
　　时间校准及离家模式
　　
　　白天我不在家，风扇得保证不开，那首先得保证树莓派的时间正确。设置下定时更新网络上的时间，时区也得保证是我所用的时区，上海时区。
　　
　　# 安装ntpdate
　　
　　apt-get install ntpdate
　　
　　# 选择时区
　　
　　sudo tzselect
　　
　　# 然后选择亚洲 Asia->中国（China)->北京(Beijing)
　　
　　# 接着复制到etc下
　　
　　cp /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime
　　
　　# 更新时间，会得到正确时区的服务器时间
　　
　　sudo ntpdate ntp.ubuntu.com
　　
　　# 每天校准，添加到定时任务里面去
　　
　　vi /etc/crontab
　　
　　# 加入下面这个，每天6点十分校准
　　
　　# 10 6 * * * root ntpdate ntp.ubuntu.com
　　
　　然后我一般是7:30离家上班去，9:30左右回到家，所以在这个区间，如果我忘记关风扇了，它也应该保证不开，只要判断这个时间段就OK了：
　　
　　# 判断当前是否离家了
　　
　　def isLeave(leave=[7,30],back=[21,30]):
　　
　　now=time.localtime(time.time())
　　
　　return not (((now.tm_hour==leave[0] and now.tm_min>=leave[1]) or
　　
　　now.tm_hour>leave[0]) and
　　
　　((now.tm_hour==back[0] www.yongshiyule178.com/ and now.tm_min<back[1]) or
　　
　　now.tm_hour<back[0]))
　　
　　编写服务器端接受指令
　　
　　运行程序后，风扇就一直按照既定的模式运行，开一会关一会好像也不太好，比如今天天气比较热，我回来的比较早，我想它先扇两个小时，然后再开半个小时，关十五分钟，这样循环怎么办？嗯，还是得有个遥控器，反正树莓派联了家里的网，一回来手机也是要联上Wifi，那就直接用手机来做遥控器了。
　　
　　想要手机控制树莓派，在树莓派上运行一个服务来接受来自手机的指令肯定是少不了的。一事不劳二主，依旧Python了。先写一个SmartServer的类，来创建服务器的Socket，来接受客服端的连接以及连接后的指令。
　　
　　#-*- coding: utf-8 -*-
　　
　　from socket import *
　　
　　from time import ctime
　　
　　from time import localtime
　　
　　import threading
　　
　　import time
　　
　　import datetime
　　
　　class SmartServer(object):
　　
　　"""docstring for SmartServer"""
　　
　　HOST=‘‘
　　
　　PORT=1122 #设置侦听端口
　　
　　BUFSIZ=1024 #buffer的大小
　　
　　SERVERFLAG=True
　　
　　fanSwitchTimestamp=0 #风扇上次状态切换时候的时间
　　
　　fanState=0 #风扇当前状态
　　
　　fanForceClose=True #是否强制关闭风扇，离家的时候
　　
　　def __init__(self):
　　
　　super(SmartServer, self).__init__()
　　
　　def clientSocketDoWhat(self,client,address,clientId):
　　
　　while True:
　　
　　try:
　　
　　data=client.recv(self.BUFSIZ)
　　
　　except Exception as e:
　　
　　print(‘error when recv www.feifanyule.cn/ data from client!‘)
　　
　　break
　　
　　if not data:
　　
　　break
　　
　　#python3使用bytes，所以要进行编码
　　
　　#s=‘%s发送给我的信息是:[%s] %s‘ %(addr[0],ctime(), data.decode(‘utf8‘))
　　
　　#对日期进行一下格式化
　　
　　ISOTIMEFORMAT=‘%Y-%m-%d %X‘
　　
　　stime=time.strftime(ISOTIMEFORMAT, localtime())
　　
　　s=‘getIt %d , %s‘ %(clientId,data.decode(‘utf8‘))
　　
　　client.send(s.encode(‘utf8‘))
　　
　　print([clientId],[stime], ‘:‘, data.decode(‘utf8‘))
　　
　　#如果输入quit(忽略大小写),则程序退出
　　
　　quit=(data.decode(‘utf8‘).upper()=="QUIT")
　　
　　if quit:
　　
　　break
　　
　　client.close()
　　
　　def openServer(self,host=‘‘,port=1122,bufsize=1024):
　　
　　self.HOST=host
　　
　　self.PORT=port
　　
　　self.BUFSIZ=bufsize
　　
　　ADDR=(self.HOST, self.PORT)
　　
　　sock=socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
　　
　　sock.bind(ADDR)
　　
　　sock.listen(5)
　　
　　print(‘Server start‘)
　　
　　while self.SERVERFLAG:
　　
　　print(‘等待接入，侦听端口:%d‘ % (self.PORT))
　　
　　tcpClientSock, addr=sock.accept()
　　
　　print(‘接受连接，客户端地址：‘,addr)
　　
　　clientId=int(time.time());
　　
　　print(‘分派给客户端的ID：%d‘%(clientId))
　　
　　th=threading.Thread(target=SmartServer.clientSocketDoWhat,args=(self,tcpClientSock,addr,clientId,))
　　
　　th.setDaemon(True)
　　
　　th.start()
　　
　　sock.close()
　　
　　# 测试代码
　　
　　if __name__ == "__main__":
　　
　　server=SmartServer()
　　
　　serverThread=threading.Thread( www.wmyl110.com target=server.openServer,args=())
　　
　　serverThread.setDaemon(True)
　　
　　serverThread.start()
　　
　　print(‘server thread start‘)
　　
　　serverThread.join (www.wmyL119.cn)
　　
　　写好后要确保它能正常工作，所以再写个客服端client.py：
　　
　　#-*- coding: utf-8 -*-
　　
　　from socket import *
　　
　　class TcpClient:
　　
　　#测试，连接服务器
　　
　　HOST=‘192.168.1.102‘
　　
　　#设置侦听端口
　　
　　PORT=1122
　　
　　BUFSIZ=1024
　　
　　ADDR=(HOST, PORT)
　　
　　def __init__(self):
　　
　　self.client=socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
　　
　　self.client.connect(self.ADDR)
　　
　　while True:
　　
　　data=input(‘>‘)
　　
　　if not data:
　　
　　break
　　
　　#python3传递的是bytes，所以要编码
　　
　　self.client.send(data.encode(‘utf8‘))
　　
　　print(‘发送信息到%s：%s‘ %(self.HOST,data))
　　
　　if data.upper()=="QUIT":
　　
　　break
　　
　　data=self.client.recv(self.BUFSIZ)
　　
　　if not data:
　　
　　print(‘no info from server, www.wmyL166.cn exit!‘)
　　
　　break
　　
　　print(‘从%s收到信息：%s‘ %(self.HOST,data.decode(‘utf8‘)))
　　
　　在树莓派上运行服务器，然后在另外一台电脑上运行客服端，运行结果如下。这样树莓派就可以接受来自局域网的控制指令了。
　　
　　android端遥控器
　　
　　树莓派的服务器端已经准备好了，并且测试通过了，那下一步就是来做个客户端。其实也看的出来，Android端的代码会比较简单，写个Socket连接上树莓派，发送指令基本就OK了。主要代码如下：
　　
　　public class SmartClient implements Runnable{
　　
　　private UserConfig config=UserConfig.getInstance();
　　
　　private boolean socketFlag=false;
　　
　　private Gson gson;
　　
　　private String charSet="utf-8";
　　
　　private byte[] dataFromServer=new byte[2048];
　　
　　private Thread mThread;
　　
　　private Socket mSocket;
　　
　　private LinkedBlockingQueue<Command> commands;
　　
　　public SmartClient(){
　　
　　gson=new GsonBuilder().create (www.chuangyed.com );
　　
　　commands=new LinkedBlockingQueue <www.xingchexiu.com>();
　　
　　mThread=new Thread(this);
　　
　　}
　　
　　public void connectServer(){
　　
　　socketFlag=true;
　　
　　mThread.start();
　　
　　}
　　
　　private void connectToServer() throws IOException {
　　
　　Log.e("wuwang","try connect to socket"+config.getIp()+":"+config.getPort());
　　
　　mSocket=new Socket();
　　
　　mSocket.connect(new InetSocketAddress(config.getIp(),config.getPort()));
　　
　　Log.e("wuwang","try connect to socket");
　　
　　while (!mSocket.isClosed()&&socketFlag){
　　
　　OutputStream stream=mSocket.getOutputStream();
　　
　　try {
　　
　　Command command=commands.poll(20, TimeUnit.SECONDS);
　　
　　if(command==null) {
　　
　　stream.write("{}".getBytes(charSet));
　　
　　}else{
　　
　　stream.write(gson.toJson(command).getBytes(charSet));
　　
　　}
　　
　　} catch (InterruptedException e) {
　　
　　e.printStackTrace();
　　
　　continue;
　　
　　}
　　
　　InputStream in=mSocket.getInputStream();
　　
　　int result=in.read(dataFromServer);
　　
　　if(result>0){
　　
　　String value=new String(dataFromServer,0,result);
　　
　　Log.e("wuwang","dataFromServer::"+value);
　　
　　}
　　
　　}
　　
　　}
　　
　　public void addCommand(Command command){
　　
　　commands.offer(command);
　　
　　}
　　
　　public void addCommand(int type,int value){
　　
　　Command c=new Command();
　　
　　c.type=type;
　　
　　commands.offer(c);
　　
　　}
　　
　　@Override
　　
　　public void run() {
　　
　　try {
　　
　　connectToServer();
　　
　　} catch (IOException e) {
　　
　　e.printStackTrace();
　　
　　}
　　
　　}
　　
　　public void close(){
　　
　　socketFlag=false;
　　
　　if(mSocket!=null){
　　
　　try {
　　
　　mSocket.close();
　　
　　} catch (IOException e) {
　　
　　e.printStackTrace();
　　
　　}
　　
　　}
　　
　　try {
　　
　　mThread.join();
　　
　　} catch (InterruptedException e) {
　　
　　e.printStackTrace();
　　
　　用Json来通信，来方便后面的扩展，用type来表示命令的类型，先做简单的，type为1表示强制打开风扇，type为0表示强制关闭。当然，控制端发送给树莓派后，树莓派需要解析出来，然后根据控制命令执行才行。增加解析这个type的来执行的代码到clientSocketDoWhat中，self.fanControl为测试gpio时的switchFan方法:
　　
　　def clientSocketDoWhat(self,client,address,clientId):
　　
　　while self.SERVERFLAG:
　　
　　try:
　　
　　data=client.recv(self.BUFSIZ)
　　
　　except Exception as e:
　　
　　print(‘error when recv data from client!‘)
　　
　　break
　　
　　if not data:
　　
　　break
　　
　　#python3使用bytes，所以要进行编码
　　
　　#s=‘%s发送给我的信息是:[%s] %s‘ %(addr[0],ctime(), data.decode(‘utf8‘))
　　
　　#对日期进行一下格式化
　　
　　ISOTIMEFORMAT=‘%Y-%m-%d %X‘
　　
　　stime=time.strftime(ISOTIMEFORMAT, localtime())
　　
　　s=‘getIt %d , %s‘ %(clientId,data.decode(‘utf8‘))
　　
　　client.send(s.encode(‘utf8‘))
　　
　　print([clientId],[stime], ‘:‘, data.decode(‘utf8‘))
　　
　　command=json.loads(data.decode(‘utf8‘))
　　
　　type=command.get(‘type‘,-1)
　　
　　if type==1 :
　　
　　if self.fanControl:
　　
　　self.fanControl([1])
　　
　　elif type==0:
　　
　　if self.fanControl:
　　
　　self.fanControl([0])
　　
　　#如果输入quit(忽略大小写),则程序退出
　　
　　quit=(data.decode(‘utf8‘).upper()=="QUIT")
　　
　　if quit:
　　
　　break
　　
　　client.close()
　　
　　这样手机也可以遥控电扇开关了。至于其他的更为复杂的，用手机设置定时时间，也就大同小异了，发送json过去，树莓派解析，然后完成设置进行控制就OK了。
　　
　　至此，风扇定时及android手机控制风扇的功能就OK了。