从零开始 DIY 智能家居 - 基于 ESP32 的智能紫外线传感器模块

目录

• 前言
• 硬件选择
• 二、使用步骤
  • 获取代码
  • 设备控制命令：
  • 设备和协议初始化流程：
  • 配置设备信息
  • 回调函数注册
  • 数据获取与上报流程
• 总结

前言

做了这么多传感器都是自己玩，这次家里人看不下去了，非得让我整一个紫外线传感器，出门前看看紫外线强度（严正声明：我不是个单身狗！！！(¬◡¬)✧）我看了一下网上还真有合适的模块，于是就整了一个。这次我们就来做一个智能紫外线传感器。

硬件选择

万能不变,便宜好用的（其实最近发现好像也没这么好用，但是确实便宜）的安信可 ESP32S 。

紫外线传感器选择的是微雪的数字UV紫外线传感器 UV Sensor C，42块钱有点小贵QWQ，但是可以直接获取紫外线强度，不需要自己用模拟量算了，响应波长在280-430nm，官方资料也很完善齐全。

以及我们设备的外置思考回路 - 翼辉 Spirit 1 边缘计算机。

二、使用步骤

获取代码

为了方便讲解逻辑，我会打乱代码的顺序可能还会进行裁剪，要是想直接拿代码跑的朋友可以直接去 灵感桌面的秘密宝库 获取代码，或者直接 clone：

https://gitee.com/inspiration-desktop/DEV-lib-arduino.git

下载或者 clone代码后这次用到的是这个四个文件夹：

cjson：我移植的 cjson 库，就是标准的 cjson 库，放到 arduino 安装目录下的 libraries 文件夹里，百度一下 cjson 的函数使用就行了。

libsddc：是我移植自官方的SDDC库和自己写的 SDK，也是放入 libraries 文件夹里就行。里面是 SDDC 协议的处理函数，我们不用管。

Waveshare_UV_C: 是微雪官方提供的语音播报模块的库，不过这个库有一点点不同，是给 AVR 架构的芯片做的，编译的时候会弹出一个警告：



不过我看了一下库里面的内容，除了一个好像没有用上的 INT_PIN 定义，其他的应该都能正常使用。

另外在加载库的时候需要选择 Waveshare：



demo 文件夹里面就是我们各种传感器的 demo 代码了：



红圈的 LTR390UV_sddc_sdk_demo文件夹里面就是我们代码，点进去就能看见 LTR390UV_sddc_sdk_demo.ino 文件，双击文件会自动启动 arduino-IDE 打开代码。在工具 -> 端口 选择对应的 COM 口然后点击上传就可以把代码烧录到板子里：



具体 arduino 使用教程可以看我之前的文章 arduino开发指导 和 手把手带你 arduino 开发：基于ESP32S 的第一个应用-红外测温枪（带引脚图）

设备控制命令：

通过 Spirit 1 的应用程序或者嗅探器 向传感器设备发送的命令：

获取紫外线强度数据

{
  "method": "get",
  "obj": ["UV"]
}

设备和协议初始化流程：

基于官方 demo 写的不需要做什么修改，主要是设备初始化，管脚配置，和协议初始化部分。

/*
 * 初始化传感器
 */
void sensor_init()
{
    // 初始化I2C
    if(LTR390_Init() != 0)
    {
        Serial.print("LTR390 init err!!!");
        while(1);
    }
    LTR390_SetIntVal(5, 20);
    pinMode(INT_OUT, INPUT);
    // 创建传感器任务，周期性传感器的数据并发送给 EdgerOS
    xTaskCreate(UV_sensor_task, "UV_sensor_task", ESP_TASK_STACK_SIZE, NULL, ESP_TASK_PRIO, NULL);
}

void setup() {
    byte mac[6];
    Serial.begin(115200);
    Serial.setDebugOutput(true);
    Serial.println();

    sensor_init();

    // 清除一下按键状态机的状态
    button.reset();

    // 创建按键扫描线程，长按 IO0 按键，松开后ESP32 将会进入 SmartConfig 模式
    sddc_printf("长按按键进入 Smartconfig...\n");
    button.attachLongPressStop(esp_io0_key_task);
    xTaskCreate(esp_tick_task, "button_tick", ESP_TASK_STACK_SIZE, NULL, ESP_TASK_PRIO, NULL);

    // 启动 WiFi 并且连接网络
    WiFi.begin(ssid, password);
    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)
    {
        delay(500);
        Serial.print(".");
    }

    // 获取并打印 IP 地址
    Serial.println("");
    Serial.println("WiFi connected");
    Serial.print("'ip :");
    Serial.print(WiFi.localIP());
    Serial.println("' to connect"); 

    // sddc协议初始化
    sddc_lib_main(&sys_cfg);

    // 获取并打印网卡 mac 地址
    WiFi.macAddress(mac);
    sddc_printf("MAC addr: %02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n",
              mac[5], mac[4], mac[3], mac[2], mac[1], mac[0]);
    // 使用网卡 mac 地址设置设备唯一标识 UID
    sddc_set_uid(G_sddc, mac);
}

void loop() {
    // 运行 SDDC 协议循环
    while (1)
    {
        sddc_printf("SDDC running...\n");
        sddc_run(G_sddc);
        sddc_printf("SDDC quit!\n");
    }

    // 销毁 SDDC 协议
    sddc_destroy(G_sddc);
}

配置设备信息

这部分代码可以配置 WiFi 名字和 WiFi 密码，要使用的引脚，并且配置设备在 Spirit 1 上显示的信息：

#define SDDC_CFG_PORT             680U             // SDDC 协议使用的端口号
#define PIN_INPUT                 0                // 选择 IO0 进行控制
#define ESP_TASK_STACK_SIZE       4096
#define ESP_TASK_PRIO             25
#define INT_OUT                   14               // 选择 IO14 中断输出

static const char* ssid = "EOS-Tenda";             // WiFi 名
static const char* password = "1234567890";        // WiFi 密码
static double UV;
OneButton button(PIN_INPUT, true);

/*
 *  当前设备的信息定义
 */
DEV_INFO    dev_info = {
            .name     = "紫外线感器",
            .type     = "device.UV",
            .excl     = SDDC_FALSE,
            .desc     = "ESP-32S + LTR390UV",
            .model    = "IDUV01B",
            .vendor   = "inspiration-desktop",
};

/*
 *   系统注册对象汇聚
 */
SDDC_CONFIG_INFO sys_cfg = {
        .token             = "1234567890",            // 设备密码
        .devinfo           = &dev_info,
        .io_dev_reg        = io_dev,
        .io_dev_reg_num    = ARRAY_SIZE(io_dev),
        .num_dev_reg       = num_dev,
        .num_dev_reg_num   = ARRAY_SIZE(num_dev),
        .state_get_reg     = dev_state_get_reg,
        .state_get_reg_num = ARRAY_SIZE(dev_state_get_reg),
        .dis_dev_reg       = dis_dev,
        .dis_dev_num       = ARRAY_SIZE(dis_dev),
};

回调函数注册

这是收到命令后回调函数注册的位置，在这里注册的函数才能被 SDK 正确的调用，执行正确的动作。

具体 SDK 的解析可以参考 同人逼死官方系列！基于sddc 协议的SDK框架 sddc_sdk_lib 解析 和 同人逼死官方系列！从 DDC 嗅探器到 sddc_sdk_lib 的数据解析

/*
 *  数字量设备对象函数与处理方法注册
 */
NUM_DEV_REGINFO num_dev[] = {
//        {"set_num_demo", demo},                          // 字符串为输入命令，demo为命令处理函数
};

/*
 *  显示设备对象函数与处理方法注册
 */
DIS_DEV_REGINFO dis_dev[] = {
//        {"set_dis_demo", demo},                          // 字符串为输入命令，demo为命令处理函数
};

/*
 * IO设备对象设置函数与处理方法注册
 */
IO_DEV_REGINFO io_dev[] = {
//        {"set_io_demo", demo},                           // 字符串为输入命令，demo为命令处理函数
};

/*
 *  系统对象状态获取注册
 */
DEV_STATE_GET  dev_state_get_reg[] = {
    {"UV",   DEV_NUM_TYPE,  single_get_sensor},
//        {"demo",   DEV_NUM_TYPE,  num_get_demo},         // demo为输入命令，字符串为命令处理函数
//        {"demo",   DEV_IO_TYPE,  io_get_demo},
//        {"demo", DEV_DISPLAY_TYPE, dis_get_demo},

};

数据获取与上报流程

这里是我们自己编写的处理流程 ，可以根据你的需求自己更改，收到 set 或者 get 后根据前面的注册的函数，进入对应的处理函数。

static void UV_sensor_task(void *arg)
{
    double val = 0;
    while(1)
    {
        val = LTR390_UVS();
        UV = val;
        if(digitalRead(8) == 1){
        Serial.print("UV = ");
        Serial.println(UV);
  }
        delay(300);
    }
}
/*
 *  单次获取数据
 */
sddc_bool_t single_get_sensor(char *objvalue, int value_len)
{
    double value = UV;
    snprintf(objvalue, value_len, "%lf", value);
    return SDDC_TRUE;
}

总结

刚才拿去试了一下，外面紫外线强度居然有9！我查了一下：

当紫外线为最弱（0 ~ 2级）时对人体无太大影响，外出时戴上太阳帽即可；紫外线达3 ~ 4级时，外出时除戴上太阳帽外还需备太阳镜，并在身上涂上防晒霜，以避免皮肤受到太阳辐射的危害；当紫外线强度达到5 ~ 6级时，外出时必须在阴凉处行走；紫外线达7 ~ 9级时，在上午10时至下午4时这段时间最好不要到沙滩场地上晒太阳；当紫外线指数大于等于10时，应尽量避免外出，因为此时的紫外线辐射极具有伤害性。

以前完全没有注意过！没到我们这紫外线强度这么高！