1 前言

當你作業疲倦了一天了，你是否還愿意爬起來開燈？驛家物聯小程式幫您搞定這一切，您只需打開小程式，一切搞定！
這款小程式是團隊花了大量的心血完成的，系統演示演示如下：，喜歡可三連！需要可聯系！

小程式使用了多項開發技術，涉及到上位機和下位機的內容，大概內容如下所示，

• ardunio 單片機程式設計，
• PCB電路板繪制與打樣，
• emqx 物聯網服務器搭建，
• 微信小程式開發，前臺中有一部分使用原生css，有一部分使用vant 和weui第三方UI組件，
• 微信小程式云開發能力，
• 微信小程式第三方JS檔案的使用，如mqtt.js等

2 硬體準備

• 資料上行， 數字量和模擬量傳感器，如DHT11溫濕度、SR602人體感應模塊、BH1750光照強度傳感器，
• 資料下行，繼電器或者LED等，
• 主控模塊NodeMcu，

3 產品設計

3.1 產品功能

產品分為首頁、場景模式、我的三大功能模塊，“首頁”模塊為用戶提供添加房間、網關、獲取天氣、以及對房間內設備資料的獲取及控制等服務，“情景模式”模塊用戶提供場景設定、執行場景、模式編輯等服務，“我的”模塊為用戶提供連接云端、掃碼進門、設備管理、設備分享、定時工具、訊息推送等服務，產品功能結構圖如下圖所示：

3.2 產品界面設計

4 產品說明

4.1 智能硬體的說明

小程式依托物聯網智能家居硬體產品研發，需要本專案團隊開發出的智能硬體支持，如網路溫濕度計、智能電燈、智能窗簾等等，后續將推出智能家居商城服務，敬請期待！

4.2 小程式使用說明

（1）首次進入小程式，出現歡迎界面，該頁面只出現一次，再次進入不會，
（2）用戶授權獲取位置及登錄資訊，用戶點擊確定完成授權，點擊取消授權失敗，
（3）用戶需要掃描智能硬體上面的二維碼連接云端，成功連接云端后，功能可正常使用，方法：“我的”界面點擊“連接云端”掃碼，連接成功后顯示“在線”，否則顯示“離線”，
（4）點擊房間跳轉至房間界面，左右滑動切換房間內設備，
（5）添加房間后，在首頁下拉重繪后顯示新增加的房間，
（6）掃碼連接云端及掃碼開門示例二維碼如下所示：

4.3 小程式使用流程

小程式使用流程如圖所示，快速上手小程式！

5 專案關鍵技術介紹

5.1 客戶端

5.1.1 小程式端

（1）mqtt.js通信模塊
MQTT作為一種低開銷、低帶寬占用的即時通訊協議，使其在物聯網、小型設備、移動應用等方面有較廣泛的應用，本小程式參考mqtt.js模塊連接物聯網服務器，使用mqtt模塊中connect()函式完成服務器的連接，使用subscribe()函式完成訊息的訂閱，使用publish()函式完成訊息的發布，mqtt通信模式如下圖所示：

（2）weapp-qrcode.js二維碼繪制模塊
weapp-qrcode.js在微信小程式中，快速生成二維碼，用于設備分享資訊的生成，在wxml檔案中，創建繪制的canvas，定義好width,height,canvasId,引入js檔案，使用drawQrcode()繪制二維碼，其中text欄位為二維碼內容，

drawQrcode({ 
 width: 200, 
 height: 200,  
canvasId: 'myQrcode',  
text: share //二維碼內容
})

（3）第三方UI組件庫的使用
小程式界面第三方UI組件使用We UI組件庫和vant weapp組件庫，
We UI組件庫是一套基于樣式庫weui-wxss開發的小程式擴展組件庫，同微信原生視覺體驗一致的UI組件庫，由微信官方設計團隊和小程式團隊為微信小程式量身設計，令用戶的使用感知更加統一，
輕量、可靠的小程式 UI 組件庫Vant weapp 是有贊前端團隊開源的移動端組件庫，于 2016 年開源，已持續維護 4 年時間，Vant 對內承載了有贊所有核心業務，對外服務十多萬開發者，是業界主流的移動端組件庫之一，

5.1.2 智能硬體端

（1）Ardunio智能硬體開發
Ardunio是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺，包含硬體(各種型號的Arduino板)和軟體(Arduino IDE)，是一個基于開放原始碼的軟硬體平臺，構建于開放原始碼simple I/O介面版，并且具有使用類似Java、C語言的Processing/Wiring開發環境，與普通AVR又不一樣，ardunio將一些輸入輸出方法撰寫成了子程式（庫函式），應用更加方便，Ardunio開發如下圖所示：

（2）NodeMCU主控模塊
NodeMCU 是安信可基于 ESP8266模組所設計的核心開發板,引出了所有 ESP8266的 IO 引腳功能，能夠完整的實作 ESP8266的所有功能，作為一款物聯網模塊，內嵌TCP/IP協議堆疊，支持802.11協議，支持AP和STA模 式，具有多路可編程IO，內置定時器模塊，帶有一路ADC，可以輸出支持IIC、IIS、USART、SPI協議等，作為一款32位的單片機，主控頻率高、功能強大，可以在低功耗模式下使用，可以長時間免維護運行，NodeMCU主控模塊如下圖所示：

5.2 服務端

5.2.1 小程式服務端

小程式服務端使用云開發服務，不依托外部的云服務器，云資料庫可以進行資料庫的增刪查改，云存盤可以對影像、文本、視頻等檔案進行存盤，云函式是一段運行在云端的代碼，無需管理服務器，在開發工具內撰寫、一鍵上傳部署即可運行后端代碼，專案中云資料庫中存盤設備資訊的存盤、添加房間等資料，部分資料使用本地存盤的方式存盤，云存盤功能存盤專案中大量的圖示等檔案資源，云函式獲取小程式用戶的openid，作為云資料庫查詢陳述句的條件，

5.2.2 智能硬體服務端（物聯網服務端）

EMQX R3.0 (Erlang/Enterprise/Elastic MQTT Broker) 是基于 Erlang/OTP 語言平臺開發，支持大規模連接和分布式集群，發布訂閱模式的開源 MQTT 訊息服務器，
本專案在阿里云服務器上安裝emqx訊息服務器并為其安裝SSL安全證書，

6 專案結構與架構

6.1 專案的整體結構

專案的總體設計是在微信小程式控制模式下，手機通過微信小程式發送控制指令以及智能硬體采集資料傳輸至小程式并實時顯示，智能硬體包括各類傳感器、開關類設備以及紅外調節設備等，通過EMQX物聯網服務器將資料上行及下行傳輸至微信小程式客戶端，后端技術使用微信小程式提供的云開發服務，專案邏輯結構圖如下圖所示：

6.2 專案的架構設計

基于物聯網經典架構，結合智能家居的需求分析和小程式技術的分析，總結專案的三層架構如下：

• 感知層在物聯網的三層架構中指的是底層的傳感器單元和執行器單元，負責收集資料和執行控制指令，
• 傳輸層在物聯網中負責網路通信傳輸，本專案使用wifi通信方式，也可以使用zigbee局域網通信方式，
• 專案使用微信小程式作為系統架構中的應用層，前端同學可以專注與小程式云和小程式前端的通信，后端只需要關注硬體端和自建物聯網服務器的通信，再進行小程式和自建云服務器的對接，降低難度，專案架構如下圖所示：
  

7 專案功能實作方案

7.1 小程式端

小程式連接云平臺方法寫在app.js中，全域呼叫app.js中的連接方法和發布/訂閱訊息方法，
（1）掃碼連接云端
點擊連接云端，通過wx.scanCode()函式獲取二維碼中存盤的三元組資訊，呼叫app.js中封住的connect()函式，實作連接云端，
（2）實時獲取硬體設備
小程式訂閱智能硬體發布主題方法subscribe()放在app.js中處理，當智能硬體采集的資料發生改變時，小程式需要重新渲染資料變化，專案采用監聽app.js中全域變數的方法實作實時顯示資料，具體實作方法如下：app.js中定義watch()方法，方法內使用Object.defineProperty()方法監聽全域資料物件資料的改變，在需要監聽的頁面寫監聽資料的回呼函式，并在onload方法呼叫app.js中的watch()方法，引數為回呼函式，
（3）控制硬體執行
在需要的呼叫的界面呼叫app.js中publish()方法，引數為下發的訊息（JSON），

7.2 智能硬體端

7.2.1 開發工具的使用

硬體開發工具使用一覽表如下所示：

7.2.2 智能硬體的硬體電路設計

硬體使用nodemcu作為主控模塊，系統外設由DHT11溫濕度傳感器、SR602人體感應模塊、BH1750光照強度傳感器、繼電器以及LED燈組成，系統硬體電路連接原理圖如下圖所示：

7.2.3 智能硬體的軟體設計

硬體初始化后，參考ESP8266.h庫檔案中函式進行設備配網，配網完成后連接emqx服務器，DHT11讀取溫濕度、BH1750傳感器讀取光照強度等，封裝成json格式，呼叫client.publish()方法發布訊息，呼叫client.subscribe() 方法接收服務器下發的訊息，并在回呼函式中決議json并執行相應動作，軟體程式設計如下如圖所示：

7.2.4 智能硬體實物

經PCB制版打樣、電路連接、程式撰寫與除錯后，實物如下圖所示：（PCB有點沒正好，后面會修改）

PCB電路圖如下圖所示：

8 作品展望

對小程式的設計方面，因為參賽時間有限，部分功能尚未完成，對作品展望說明如下：
（1）增加資料可視化模塊，將傳感器資料通過Echart圖表展示，如資料折線圖、直方圖等，
（2）專案中使用emqx自建物聯網服務器，后期可以增加騰訊、阿里云、小米、等智能家居平臺的接入，讓更多智能設備可以使用該小程式，

有問題可以一起討論，需要可以聯系，vx如下

jiang15130721715