家庭自动化与动态Web项目全解析

# 家庭自动化与动态 Web 项目全解析 ## 1. TMP36 温度传感器功能与连接 ### 1.1 TMP36 传感器功能 TMP36 温度传感器有三个引脚，分别是 VIN（输入电压，范围在 2.7 - 5.5V DC）、GND（接地）和电压输出（VOUT）。不同精度的电路可参考[相关资料](http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/TMP35_36_37)。 ### 1.2 与 Intel Galileo 的连接 在连接 TMP36 传感器和 Intel Galileo 时，要注意当前资料中 TMP36 引脚显示的是底部视图而非顶部。部分开发者反映传感器过热，实际是由于连接反了。连接时，需为传感器提供 5V 电源，连接接地端，并选择一个模拟端口连接到传感器的 VOUT。本项目使用模拟端口 A0 连接 VOUT，并在接地和 VCC 之间使用一个 0.1uF 的电容。 ### 1.3 连接步骤 1. 为传感器提供 5V 电源。 2. 连接传感器的接地端。 3. 将模拟端口 A0 连接到传感器的 VOUT。 4. 在接地和 VCC 之间连接一个 0.1uF 的电容。 ### 1.4 代码测试 TMP36 传感器 以下是测试 TMP36 传感器的代码： ```cpp //TMP36 VOUT pin connection const byte sensorAnalogPin = 0; /* * setup() - this function runs once you turn your Arduino on * We initialize the serial connection with the computer */ void setup() { Serial.begin(115200); } void loop() { //getting the voltage reading from the temperature sensor int reading = analogRead(sensorAnalogPin); float VOUT = (reading * 5.0)/1024.0; Serial.print(" volts"); Serial.println(VOUT); // converting to Celsius according to the datasheet float tempCelsius = (VOUT - 0.5) * 100 ; Serial.print(" degrees Celsius:"); Serial.println(tempCelsius); // converting to Fahrenheit float tempF = (tempCelsius * 9.0 / 5.0) + 32.0; Serial.print("degrees Fahrenheit:"); Serial.println(tempF); delay(1000); } ``` 代码解释： - `analogRead(sensorAnalogPin)`：读取模拟端口的电压值。 - `VOUT = (reading * 5.0)/1024.0`：将读取的电压值转换为实际电压。 - `tempCelsius = (VOUT - 0.5) * 100`：将电压值转换为摄氏度。 - `tempF = (tempCelsius * 9.0 / 5.0) + 32.0`：将摄氏度转换为华氏度。 ### 1.5 温度转换公式 | 转换类型 | 公式 | | ---- | ---- | | 电压转换 | `VOUT = (reading * 5.0)/1024.0` | | 摄氏度转换 | `Temperature Celsius = (VOUT - 0.5V)*100` | | 华氏度转换 | `tempF = (tempCelsius * 9.0 / 5.0) + 32.0` | ## 2. 创建草图 ### 2.1 网络连接 Intel Galileo 无需特殊的 Arduino 盾牌即可实现网络连接，可以使用以太网电缆、带有 mPCIe 总线的 WiFi 卡（如 Intel Centrino wireless N - 135）或调制解调器卡。由于不使用盾牌，无需编写相关库和代码，可通过简单设置实现连接。 ### 2.2 UDP 消息的发送和接收 #### 2.2.1 发送 UDP 消息 以下是发送 UDP 消息的代码： ```cpp #define WEBSERVER_UDP_PORT 2010 // this port is used to send message events to Node.js void sendUDPMessage(String protocol) { struct sockaddr_in serv_addr; int sockfd, i, slen=sizeof(serv_addr); if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP))==-1) { printError("socket"); return; } bzero(&serv_addr, sizeof(serv_addr)); serv_addr.sin_family = AF_INET; serv_addr.sin_port = htons(WEBSERVER_UDP_PORT); // considering the sketch and the web server run into Galileo // let's use the loopback address if (inet_aton("127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr)==0) { printError("inet_aton() failed\n"); close(sockfd); return; } char send_msg[BUFFERSIZE]; // more than enough memset((void *)send_msg, sizeof(send_msg), 0); protocol.toCharArray(send_msg, sizeof(send_msg), 0); if (sendto(sockfd, send_msg, strlen(send_msg), 0, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr))==-1) printError("sendto()"); close(sockfd); } ``` #### 2.2.2 接收 UDP 消息 以下是接收 UDP 消息的代码： ```cpp #define SKETCH_UDP_PORT 2000 // this port is used to receive message events from Node.js int populateUDPServer(void) { if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP))==-1) printError("socket"); else Serial.println("Server : Socket() successful\n"); bzero(&my_addr, sizeof(my_addr)); my_addr.sin_family = AF_INET; my_addr.sin_port = htons(SKETCH_UDP_PORT); my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); if (bind(sockfd, (struct sockaddr* ) &my_addr, sizeof(my_addr))==-1) printError("bind"); else Serial.println("Server : bind() successful\n"); memset(msg_buffer, 0, sizeof(msg_buffer)); } ``` 为解决 `recvfrom()` 函数的阻塞问题，使用 `select()` 函数实现超时机制。以下是相关代码： ```cpp void loop() { if (time0 == 0) time0 = millis(); // clear the set ahead of time FD_ZERO(&readfds); FD_SET(sockfd, &readfds); // wait until either socket has data ready to be recvfrom() (timeout 1000 usecs) tv.tv_sec = 0; tv.tv_usec = 1000; rv = select(sockfd + 1, &readfds, NULL, NULL, &tv); if(rv==-1) { Serial.println("Error in Select!!!"); } if(rv==0) { // TIMEOUT!!!! if ((millis()-time0) >= 1000) { // reached 1 seconds.. let's reads the sensor and send a message!!! time0 = millis(); String protocol = ""; if (pirState == HIGH) { protocol += "*INTRUDER!!!*"; } else { protocol += "*NO DETECTION*"; } // reading the temperature sensor int tempC = readTemperatureSensor(); int tempF = convertTempToF(tempC); char msg[20]; memset(msg, 0, sizeof(msg)); sprintf(msg, "%dC - %dF", tempC, tempF); protocol += "*"; protocol += msg; // checking the system status if (currentStatus == LOCKED) { protocol += "*ARMED*"; } else { protocol += "*DISARMED*"; } sendUDPMessage(protocol); } } // checking if the UDP server received some message from the web page if (FD_ISSET(sockfd, &readfds)) { if (recvfrom(sockfd, msg_buffer, BUFFERSIZE, 0, (struct sockaddr*)&cli_addr, &slen)==-1) { printError("recvfrom()"); return; // let's abort the loop } if (DEBUG) { Serial.println("Received packet from %s:%d\nData:"); Serial.println(inet_ntoa(cli_addr.sin_addr)); Serial.println(msg_buffer); } String checkResp = msg_buffer; if (checkResp.lastIndexOf("L1ON", 0) < 0) { // There is no L1ON in the string.. let's switch off the relay digitalWrite(relay1, HIGH); if (DEBUG) Serial.println("The lamp 1 is ```