樹莓派家庭自動化開源

描述

這個項目始于去年，作為德雷克塞爾大學的一個有趣的新生設計項目，一直持續到我自己的夏天。它還有很長的路要走，但基本功能已經過驗證。

目前正在尋求調試/測試方面的幫助。也將感謝任何 Web 開發人員或特別是 Javascript 開發人員的幫助，以改進 UI 和后端，并添加更好的任務調度功能。

軟件設計基于 JSON 文件。該文件允許輕松更新連接到 Pi 的硬件設備的更改。該軟件根據此文件呈現 GUI 并初始化 Pi 上的 GPIO 引腳。以下是去年春天編寫的說明手冊的示例。?

向 device.json 添加條目

在這個項目的主目錄中有一個名為“device.json”的文件。當客戶端連接到 Node.js 服務器時，服務器將此文件解析為 Javascript 對象，并將此信息打包為 websocket 數據發送給客戶端。整個系統基于此文件中包含的信息。HTML control.html 文件不包含任何設備特定信息，它只是一個框架結構，允許客戶端 javascript（包含在 /js/control.js 文件中）解析通過 websockets 發送的數據，并繪制使用 JavaScript 的頁面。這使得從 Pi 添加和刪除設備變得相對容易。通過簡單地編輯這個文件，整個界面都會被重新繪制以適應這些變化。

{

“銷”：2，

“狀態”：“出”，

“名稱”：“警報”，

“id”：“蜂鳴器”

},

{

“銷”：27，

“狀態”：“在”，

“名稱”：“按鈕”，

“編號”：“按鈕”，

"highmsg" : "按下按鈕",

“lowmsg”：“沒有變化……”

},

這是在 device.js 文件中找到的對象的兩個示例。所有對象都必須包含一個與整數值匹配的“pin”鍵。Pin 對應于設備連接到的 Pi 上的 GPIO 引腳，應該是一個整數。請注意，有兩個編號系統用于指代 Rpi GPIO 引腳。Pi 有 40 個引腳，在參考引腳的相對位置時，板的方向始終是排針位于板的右上角。一種編號方法從 1 到 40 對每個引腳進行編號，從左上角的引腳開始為引腳 1（這不是 DEVICE.JSON 使用的系統）。device.json 文件使用的編號方法使用處理器設計規定的任意編號方案，不遵循排針上的邏輯順序。使用下圖確定您的設備連接到的引腳。

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上面的第一個 JSON 條目是一個輸入對象。對于每個連接的輸出設備，對象必須包含以下字段：pin、state、name、id。

• pin是設備所連接的 GPIO 引腳，該引腳可以是高電平（3.3V）或低電平（0V 又名接地）

• 狀態是“in”或“out”，我們在這里討論輸出設備，所以這應該是“out”

• 名稱是將顯示在站點界面上的字符串。它可以是任何東西，但應該相對較短（這樣頁面布局不會受到負面影響）并且獨一無二

• id也必須是唯一的。這應該很短，少于 6 個字符，并描述所連接的設備。該值將在調度界面中使用，以指代將在特定日期更改狀態的設備。

上面的第二個對象是一個輸入對象。輸出對象包含與輸入相同的四個鍵，但是它們又添加了兩個鍵：highmsg 和 lowmsg

• 狀態是“在”

• highmsg應該有一個字符串值，當輸入引腳的狀態為高時將顯示該值。

• lowmsg應該有一個字符串值，當輸入引腳的狀態為低時將顯示該值。

這些對象的語法稱為 JSON，又名 JavaScript Object Notation。這種語法非常挑剔。如果不正確，您的對象將無法正常運行。在上傳之前使用 http://jsonlint.com/ 檢查您的 JSON 語法。并查看 W3 學校 http://www.w3schools.com/json/ 以獲取有關 JSON 的更多信息。

將設備物理連接到 Pi

1. 你想連接什么樣的設備？它可以是輸入（即傳感器，或將測量周圍環境的東西）或輸出（即與周圍環境交互的東西，如 LED 或蜂鳴器，或繼電器）。

2. 設備的電源要求是一個重要的考慮因素。樹莓派只能提供這么多功率。如果輸出設備耗電過多，您的系統可能會出現偶發行為（尤其是“斷電”，在這種情況下耗電過多，系統會關閉幾分之一秒，似乎會自發重啟）。了解您設備的電源要求。如果設備有 3 根線，則這些線將連接到電源（+5V 或 +3.3V）、地線 (0V) 和 GPIO。如果有兩條線（例如 LED），則可以直接從 GPIO 驅動設備，但不能沒有串聯電阻來限制電流。檢查設備的數據表以查看哪個引腳/電線對應于什么。如果您的 3 線設備是 5V 設備，它可能直接從 Pi 上的 5V 電源軌供電，只需將 +5V（又名 VCC）引腳插入 Pi 接頭上的 5V 引腳即可。3.3V 接頭限制為 50 mA 的總電流消耗（對于所有設備）。不要超過這個。您可能需要為 3.3V 設備使用外部電源。

3. 每個 GPIO 引腳可以提供 3.3 伏電壓和 16 毫安的最大值。但是，在我看來，您不應嘗試從 GPIO 引腳汲取接近 16 mA 的電流。有關從 Pi 為設備供電的更多信息，請參閱：(http://raspberrypi.stackexchange.com/questions/9298/what-is-the-maximum-current-the-gpio-pins-can-output)

4. 確保 Pi 的電源（帶有微型 USB 電纜的墻上插座）可以提供至少1.2 安培和 5 伏的電壓。最好安全使用并獲得 2 安培 5 伏充電器，大多數現代手機（包括 iPhone）都配備能夠提供這種功率的充電器。

5. 如果要接LED，找一個在線電阻計算器，或者用筆、紙和歐姆定律（電壓=安培數*電阻），計算出適合LED的電阻值。請記住 16 mA 的限制，以及將連接的其他設備數量。

6. 對于 5 伏、3 線設備（輸入或輸出）、接地、+5V 至 +5V 以及信號（輸入或輸出）到 GPIO 引腳（記錄在 device.json 中）。請記住，如果您的 5V 設備消耗的電流超過 100mA（左右），您可能需要構建一個外部穩壓器，請參閱第 8 步。請注意，5V 設備的功率限制受 USB 電源可用功率的限制在 Pi 中，5V 設備比 3.3V 設備有更多的余地。

7. 對于 3.3V 3 線設備，如果所有 3.3V 設備的電源要求都在 50mA 以內，則將 +3.3V 連接到 +3.3V，接地，并將信號發送到 GPIO 引腳（如 device.json 中所記錄）。

8. 如果 3.3V 設備消耗的電流超過 50mA，請獲得面包板（或原型板）并用價值幾美元的零件組裝一個簡單的 3.3V 穩壓器電路。在線查找有關如何執行此操作的說明。完成后，將設備的+3.3V 電源引腳插入外部電路上電源調節器的+3.3V 輸出。（這也適用于 5V，只需使用 5V 穩壓器即可）。

系統圖

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