采用ROHM传感器套件的DIY Arduino家庭安防系统 第2部分- Cayenne设置

这篇文章来源于DevicePlus.com英语网站的翻译稿。点击这里阅读本文的第1部分 >

在DIY智能家居安防系统第1部分中，我们将各种组件（例如PIR传感器、温度传感器和压力传感器）组合在一起，以创建家庭安防系统/探测器。在第2部分中，将对前面所创建系统的离线程序进行测试，并连接到Internet，以便使用Cayenne API进行无线控制。使用myDevices Cayenne，只要您通过网站和/或智能手机中的Cayenne App连接到WiFi，您就能够无线控制安防系统。

硬件

笔记本电脑/PC或智能手机

参考第1部分:

Arduino Mega 2560

Arduino WiFi Shield（Arduino WiFi扩展板）

用于Arduino的Grove Base Shield（Grove基础扩展板）

3 只 LED (红色、绿色和蓝色)

Grove PIR 移动侦测传感器

蜂鸣器

Arduino ROHM 传感器扩展板

ROHM 温度传感器 (BD1020HFV)

ROHM 气压传感器 (BM1383GLV)

Grove 通用4芯电线

亚克力： 195 x 195 x 3mm

电阻 (10 Kω and 100 KΩ)

面包板

无线遥控器，带2个发射器和1个接收器

电源：12 VDC

软件

Arduino IDE

Seeed Studio (https://github.com/Seeed-Studio/PIR_Motion_Sensor, https://www.seeed.cc/project_detail.html?id=284)

Cayenne API (https://mydevices.com/cayenne/docs/#using-cayenne-library)

使用离线程序测试硬件

完成硬件安装后，现在可以运行离线程序进行测试。这是“离线”模式，系统尚未连接到Internet。我们马上就进行测试。离线程序将执行下列功能：

遥控发射器（在示例中使用通道D）打开/关闭警报。如果遥控发射器打开，绿色 LED将亮起，蜂鸣器将发出一次哔哔声。

PIR传感器将检测移动情况。如果检测到移动，蓝色 LED将亮起。

当警报声响起并检测到移动时，红色 LED将亮起，蜂鸣器将熄灭。

同样，当警报声响起（即绿色 LED亮起）且热量高于设定目标时，红色 LED将亮起，蜂鸣器将熄灭。

注：

若想关闭警报声，用户只需再次按遥控发射器上的通道D。绿色 LED将熄灭，蜂鸣器将发出两次哔哔声。

若需查看温度和气压的值，请将USB电线从Arduino连接到PC。然后，进入Arduino IDE并单击工具 → 串行监视器。

现在可以上传程序。进行编译以前，请确保已安装所有必需的库。

//**************** Home security Program - offline ******************************

#define PIR_MOTION_SENSOR 2   // Use pin 2 to receive the signal from the module



#define LED1 4                // Blue Led for motion detected

#define LED2 6                // Green Led for triggered alarm

#define LED3 8                // Red Led if motion and trigger switch are on



#define buzzer 5              // Buzzer  

#define remote 41             // Remote Control



#include 

#include 

#include 



int alarm = 0;

int trigger = 0;

int remote_sw = 0;

int online_sw = 0;

int previousState = -1;

int currentState = -1;



int prev_remote_stat = 0;

int curr_remote_stat = 0;

int currentValue = 0;



int prev_online_stat = 0;

int curr_online_stat = 0;



int tempout_pin = A2;



BM1383GLV bm1383;

BD1020 bd1020;

unsigned long previousMillis = 0;

void setup()

{

 Serial.begin(9600);

 while (!Serial);

 bd1020.init(tempout_pin);

 byte rc;

 while (!Serial);

 Wire.begin();

 rc = bm1383.init();



 pinMode(LED1,OUTPUT);

 pinMode(LED2,OUTPUT);

 pinMode(LED3,OUTPUT);

 pinMode(buzzer, OUTPUT);

 pinMode(remote, INPUT);

 pinMode(PIR_MOTION_SENSOR, INPUT);

}

// ********************* Start Loop *****************************************

void loop()

{

   checkSensor();

   remote_sw = digitalRead(remote);

   Serial.print("Remote Status : ");

   Serial.println(remote_sw);

   Serial.println();

   //*********************** read barometric pressure ************************

   byte rc;

   float press;

   rc = bm1383.get_val(&press);

   if (rc == 0)

   {

     Serial.write("BM1383GLV (PRESS) = ");

     Serial.print(press);

     Serial.println(" [hPa]");

     Serial.println();

   }    

   //********************** read Temperature ********************************

   float temp;

   bd1020.get_val(&temp);

   temp = temp - 5;             // Temperature adjustment due to heat from circuit board

   Serial.print("BD1020HFV Temp=");

   Serial.print(temp);

   Serial.print("  [degrees Celsius], ADC=");

   Serial.println(bd1020.temp_adc);

   Serial.println();



   // ********** Check if Remote switch or online/App switch is on **********

   if(remote_sw == 1 | currentValue == 1)

   {

    digitalWrite(LED2,HIGH);   

    alarm = 1;

    curr_remote_stat = 1;

    if(curr_remote_stat != prev_remote_stat)

    {

     triggerBuzzer(2,70,30);  

     prev_remote_stat = curr_remote_stat;

    }

   }

   else

   {

    curr_remote_stat = 0;

    if(curr_remote_stat != prev_remote_stat)

     {

      triggerBuzzer(3,70,30);

      prev_remote_stat = curr_remote_stat;      

     }

    digitalWrite(LED2,LOW);       

   alarm = 0;   

  }



   // ********************** If motion detected ***********************

   if(isPeopleDetected())                               //if it detects the moving people?

      {

       digitalWrite(LED1, HIGH);                        // Turn on Blue Led

       trigger = 1;

       delay(10);

      }

   else

      { digitalWrite(LED1, LOW);

        trigger = 0;

       delay(2000);

      }

    // ***************If Alarm is triggerred **************************



   if (alarm == 1 && trigger == 1 )

     {

      digitalWrite(LED3,HIGH);

      delay(500);

      triggerBuzzer(6,100,100);

      Serial.println("Alarm triggered");

     }

  else

    {

     alarm = 0;

     trigger = 0;

     digitalWrite(LED3,LOW);

    }



    // *********************** If temperature is triggerred **********

     if (temp > 45.00)

     {

      digitalWrite(LED3,HIGH);

      delay(500);

      triggerBuzzer(10,100,10);

      Serial.println("Alarm triggered");

     }



      delay(10);

}

// **************************  End Loop *****************************



// Function: Write to PIR sensor indicator in Web/App ***************



void checkSensor()

{

 unsigned long currentMillis = millis();

 if (currentMillis - previousMillis >= 250)

   {  

    currentState = digitalRead(PIR_MOTION_SENSOR);

    if (currentState != previousState)

      {

       previousState = currentState;

      }

    previousMillis = currentMillis;

   }

}

//***************************************************************

// Function: Detect whether anyone moves in it's detecting range

boolean isPeopleDetected()

{

   int sensorValue = digitalRead(PIR_MOTION_SENSOR);

   if(sensorValue == HIGH)                           //if the sensor value is HIGH?

      {

       Serial.println("PIR detect motion");

       return true;                                  //yes,return true

      }

   else

      {

       Serial.println("no motion");     

       return false;                                 //no,return false

      }

}

//***************************************************************

// Function : activate buzzer based on parameters received



void triggerBuzzer(int iteration,int delay1,int delay2)

{

     for (int i = 1; i < iteration; i++)

     {

      digitalWrite(buzzer, HIGH);

      delay(delay1);

      digitalWrite(buzzer, LOW);

      delay(delay2);

     }

}

//*****************************************************************

准备在线连接

创建一个myDevices帐户！您可以通过以下链接注册并创建一个新帐户：https://mydevices.com/cayenne/signup/

如果您已经拥有帐户，请随意使用自己的帐户。

图1. 注册页面 – https://mydevices.com/cayenne/signup/

然后选择Arduino作为本项目的设备。

图2. 选择本项目所需的Arduino设备

阅读文档并通过以下网站安装Cayenne库：

https://mydevices.com/cayenne/docs/#using-cayenne-library

然后继续下一步，在新网页中连接到Arduino。选择Arduino Mega和WiFi Shield。选定这两项后，您将收到设备的“身份验证口令”。务必复制此口令并将其保存于某处。在下一个程序中需要用到此口令。

char token[] = “zzzzzzz”;// Cayenne authentication token

图3. 选择Arduino Mega和WiFi Shield

图4. 创建传感器微件

创建微件

我们可以为PIR传感器、触发状态和警报开/关状态创建微件。

为此，必须单击 “添加新…” ，然后单击 “设备/微件”。然后转到 “传感器” 类别并单击 “通用”。在“通用”下，有2个输入选项：模拟输入和数字输入。选择 “数字输入”。进入“数字输入”设置页面后，将连接设置为“虚拟”和“V1”（在下方）。请勿忘记单击步骤1 和 步骤2。

V2和V4微件也按相同步骤操作。请使用下表作为参考：

虚拟通道号	微件名称	选择微件	选择图标/显示	连接至
V1	PIR 传感器	0/1 2 状态	显示值	PIR 传感器 – 蓝色 Led
V2	触发状态	0/1 2 状态	显示值	触发开关 – 红色 Led
V4	警报状态开/关	0/1 2 状态	图标指示灯	远程开关

代码中使用的虚拟引脚分配如下：

#define VIRTUAL_PIN1 V1// PIR传感器的虚拟引脚 – 蓝色 Led

#define VIRTUAL_PIN2 V2// 触发开关的虚拟引脚 – 红色 Led

#define VIRTUAL_PIN4 V4// 远程开关的状态

当PIR传感器检测到发生移动时，V1将开启（颜色变为绿色）；蓝色LED也将亮起。

当触发状态开启时，V2将开启（颜色变为绿色）；当警报开启且PIR传感器检测到发生移动时，红色LED也将亮起。

通过遥控发射器或在线/应用程序开启警报状态时，V4将开启（颜色变为绿色）

接下来为在线/应用程序切换功能创建一个微件。

转至 “添加新…” ，然后单击 “设备/微件”。这次选择 “执行器” ，然后选择 “通用”。选择 “数字输出” ，然后在“连接”下选择“虚拟”。在“Pin”下，选择“V3”。

图5. 创建在线/应用程序切换功能的微件

使用下表作为参考：

虚拟通道号	微件名称	选择微件	选择图标/显示	连接到
V3	在线/应用程序切换	按钮	图标锁定	在线/应用程序 切换 — 绿色LED

单击微件（在网站/应用程序上）时，V3将开启（颜色变为紫色）。当V3开启时，绿色LED也会亮起。因此，该虚拟开关与遥控发射器功能相同。但是，通过此虚拟交换机激活时会有一段延时。在下一程序中以下代码将会引用引脚V3。

#define VIRTUAL_PIN3 V3// 在线切换 – 绿色 led

然后需要创建温度和压力传感器的微件。和前面一样，点击 “添加新…” 和 “设备/微件”。然后选择 “传感器” 和 “通用” ，然后选择 “模拟输入”。连接后，选择“虚拟”和“V5”进行引脚选择。

图6. 创建温度和压力传感器的微件

对V6执行相同操作并使用下表作为参考：

虚拟通道号	微件名称	选择微件	选择单位	连接到
V5	温度（℃）	测量精度	有效位数 — 小数点后2位	温度传感器
V6	气压（hPa）	测量精度	有效位数 — 小数点后2位	大气压力传感器

在下一程序中以下代码将会引用引脚V5和V6。

#define VIRTUAL_PIN5 V5// 温度传感器

#define VIRTUAL_PIN6 V6// 气压传感器

如果上述所有步骤都正确完成，您将看到如图7所示的页面。

图7. 微件的显示

最后一步是启用电子邮件通知功能（触发警报时）。为此，请单击“触发器状态”微件上的设置符号，然后选择“触发器”。

图8. 创建电子邮件触发器

然后，您将进入以下页面（图9）。在“添加自定义收件人”中键入您的电子邮件地址，然后单击“发送电子邮件”。

图9. 设置电子邮件通知

myDevices设置到此结束！

测试在线程序

以上已经完成了与家庭安防系统的在线连接设置。运行最终程序前可以先测试在线程序。

上传以下程序。确保已安装适用于Arduino的Cayenne库。该程序用于执行简单的功能（即显示温度和气压值）。正确运行时，温度和气压微件将改变颜色（绿色和橙色），相应数值显示于微件的底部。

//**************** Home security Program - online test*********************** *

#define CAYENNE_DEBUG         // Uncomment to show debug messages

#define CAYENNE_PRINT Serial  // Comment this out to disable prints and save space



#define VIRTUAL_PIN5 V5       // Temperature sensor

#define VIRTUAL_PIN6 V6       // Barometric Pressure Sensor



#include       // Cayenne wifi library

#include 

#include 

#include 




char token[] = "zzzzzzz";          // Cayenne authentication token.

char ssid[] = "xxxxxxxxx";       // Your Wifi network name

char password[] = "yyyy";          // Your Wifi password

int tempout_pin = A2;

BM1383GLV bm1383;

BD1020 bd1020;

unsigned long previousMillis = 0;

void setup()

{

 Serial.begin(9600);

 while (!Serial);

 bd1020.init(tempout_pin);

 byte rc;

 while (!Serial);

 Wire.begin();

 rc = bm1383.init();

 Cayenne.begin(token, ssid, password);

}

// ********************* Start Loop *****************************************

void loop()

{

   Cayenne.run();  



   //*********************** read barometric pressure ************************

   byte rc;

   float press;

   rc = bm1383.get_val(&press);

   if (rc == 0)

   {

     Cayenne.virtualWrite(VIRTUAL_PIN6, press); // Write Barometric Pressure to Cayenne

     Serial.write("BM1383GLV (PRESS) = ");

     Serial.print(press);

     Serial.println(" [hPa]");

     Serial.println();

   }

   

   //********************** read Temperature ********************************

   float temp;

   bd1020.get_val(&temp);

   temp = temp - 5;                                // Temperature adjustment due to heat from circuit board

   Cayenne.virtualWrite(VIRTUAL_PIN5, temp);       // Write Temperature to Cayenne

   Serial.print("BD1020HFV Temp=");

   Serial.print(temp);

   Serial.print("  [degrees Celsius], ADC=");

   Serial.println(bd1020.temp_adc);

   Serial.println();



   // ********** Check if Remote switch or online/App switch is on **********



      delay(5000);

}



// **************************  End Loop *****************************

至此差不多完成了所有步骤！

最终方案

如果以上所有程序都能流畅运行，则可上传最终程序，该程序中嵌入了离线程序以及与Cayenne API的连接功能。

//**************** Home security Program - Final ******************************

#define CAYENNE_DEBUG         // Uncomment to show debug messages

#define CAYENNE_PRINT Serial  // Comment this out to disable prints and save space

#define VIRTUAL_PIN1 V1       // Virtual Pin for PIR sensor  - Blue Led

#define VIRTUAL_PIN2 V2       // Virtual Pin for Trigger Switch - Red Led

#define VIRTUAL_PIN3 V3       // Online Switch  - Green led

#define VIRTUAL_PIN4 V4       // Status of Remote Switch

#define VIRTUAL_PIN5 V5       // Temperature sensor

#define VIRTUAL_PIN6 V6       // Barometric Pressure Sensor



#define PIR_MOTION_SENSOR 2   // Use pin 2 to receive the signal from the module



#define LED1 4                // Blue Led for motion detected

#define LED2 6                // Green Led for triggered alarm

#define LED3 8                // Red Led if motion and triger switch are on



#define buzzer 5              // Buzzer  

#define remote 41             // Remote Control



#include       // Cayenne wifi library

#include 

#include 

#include 



char token[] = "zzzzzzz";          // Cayenne authentication token.

char ssid[] = "xxxxxxxxx";       // Your Wifi network name

char password[] = "yyyy";          // Your Wifi password



int alarm = 0;

int trigger = 0;

int remote_sw = 0;

int online_sw = 0;

int previousState = -1;

int currentState = -1;

int prev_remote_stat = 0;

int curr_remote_stat = 0;

int currentValue = 0;



int prev_online_stat = 0;

int curr_online_stat = 0;

int tempout_pin = A2;



BM1383GLV bm1383;

BD1020 bd1020;

unsigned long previousMillis = 0;

void setup()

{

 Serial.begin(9600);

 while (!Serial);

 bd1020.init(tempout_pin);

 byte rc;

 while (!Serial);

 Wire.begin();

 rc = bm1383.init();

 

 Cayenne.begin(token, ssid, password);



 pinMode(LED1,OUTPUT);

 pinMode(LED2,OUTPUT);

 pinMode(LED3,OUTPUT);

 pinMode(buzzer, OUTPUT);

 pinMode(remote, INPUT);

 pinMode(PIR_MOTION_SENSOR, INPUT);

}

// ************ Check if Online/App Switch is on *****************************

CAYENNE_IN(VIRTUAL_PIN3)

 {currentValue = getValue.asInt();}

// ********************* Start Loop *****************************************

void loop()

{

   Cayenne.run();  



   Serial.print("currentValue: ");

   Serial.println(currentValue);

   

   checkSensor();

   remote_sw = digitalRead(remote);

   Serial.print("Remote Status : ");

   Serial.println(remote_sw);

   Serial.println();



   //*********************** read barometric pressure ************************

   byte rc;

   float press;

   rc = bm1383.get_val(&press);

   if (rc == 0)

   {

     Cayenne.virtualWrite(VIRTUAL_PIN6, press);

     Serial.write("BM1383GLV (PRESS) = ");

     Serial.print(press);

     Serial.println(" [hPa]");

     Serial.println();

   }

   

   //********************** read Temperature ********************************

   float temp;

   bd1020.get_val(&temp);

   temp = temp - 5;                                // Temperature adjustment due to heat from circuit board

   Cayenne.virtualWrite(VIRTUAL_PIN5, temp);

   Serial.print("BD1020HFV Temp=");

   Serial.print(temp);

   Serial.print("  [degrees Celsius], ADC=");

   Serial.println(bd1020.temp_adc);

   Serial.println();



   // ********** Check if Remote switch or online/App switch is on **********

   if(remote_sw == 1 | currentValue == 1)

   {

    digitalWrite(LED2,HIGH);

    Cayenne.virtualWrite(VIRTUAL_PIN4, HIGH);    

    alarm = 1;

    curr_remote_stat = 1;

    if(curr_remote_stat != prev_remote_stat)

    {

     triggerBuzzer(2,70,30);  

     prev_remote_stat = curr_remote_stat;

    }

   }

   else

   {

    curr_remote_stat = 0;

    if(curr_remote_stat != prev_remote_stat)

     {

      triggerBuzzer(3,70,30);

      prev_remote_stat = curr_remote_stat;      

     }

    digitalWrite(LED2,LOW);

    Cayenne.virtualWrite(VIRTUAL_PIN4, LOW);         

   alarm = 0;   

  }



   // ********************** If motion detected ***********************

   if(isPeopleDetected())                               //if it detects the moving people?

      {

       digitalWrite(LED1, HIGH);                        // Turn on Blue Led

       trigger = 1;

       delay(10);

      }

   else

      { digitalWrite(LED1, LOW);

        trigger = 0;

       delay(2000);

      }



    // ***************If Alarm is triggerred **************************

   if (alarm == 1 && trigger == 1 )

     {

      digitalWrite(LED3,HIGH);

      Cayenne.virtualWrite(VIRTUAL_PIN2, HIGH);

      delay(500);

      triggerBuzzer(6,100,100);

      Serial.println("Alarm triggered");

     }

  else

    {

     alarm = 0;

     trigger = 0;

     digitalWrite(LED3,LOW);

     Cayenne.virtualWrite(VIRTUAL_PIN2, LOW);

    }



    // *********************** If temperature is triggerred **********

     if (temp > 45.00)

     {

      digitalWrite(LED3,HIGH);

      Cayenne.virtualWrite(VIRTUAL_PIN2, HIGH);

      delay(500);

      triggerBuzzer(10,100,10);

      Serial.println("Alarm triggered");

     }



      delay(10);

}



// **************************  End Loop *****************************



// Function: Write to PIR sensor indicator in Web/App ***************



void checkSensor()

{

 unsigned long currentMillis = millis();

 if (currentMillis - previousMillis >= 250)

   {  

    currentState = digitalRead(PIR_MOTION_SENSOR);

    if (currentState != previousState)

      {

       Cayenne.virtualWrite(VIRTUAL_PIN1, currentState);

       previousState = currentState;

      }

    previousMillis = currentMillis;

   }

}



//***************************************************************

// Function: Detect whether anyone moves in it's detecting range



boolean isPeopleDetected()

{

   int sensorValue = digitalRead(PIR_MOTION_SENSOR);

   if(sensorValue == HIGH)                           //if the sensor value is HIGH?

      {

       Serial.println("PIR detect motion");

       return true;                                  //yes,return true

      }

   else

      {

       Serial.println("no motion");     

       return false;                                 //no,return false

      }

}

//***************************************************************

// Function : activate buzzer based on parameters received



void triggerBuzzer(int iteration,int delay1,int delay2)

{

     for (int i = 1; i < iteration; i++)

     {

      digitalWrite(buzzer, HIGH);

      delay(delay1);

      digitalWrite(buzzer, LOW);

      delay(delay2);

     }

}

// *****************************************************************

以下几种方法可以测试程序是否正常运行。

检查触发警报时是否发送电子邮件。您应收到如图10所示的电子邮件。

图10. 触发警报时收到的电子邮件通知

检查您是否可以看到温度和气压图。如需显示图形，请单击窗口微件右上角的图形符号。

图11. 传感器的图形符号的显示

然后还会显示图表：

图12. 温度曲线图示例

下载智能手机应用程序

如前所述，无论何时何地只要您能连接WiFi，您就可以24/7全天候对安防系统进行监控。您可以在网站上或通过Cayenne手机应用程序进行监控。您可以在智能手机上直接下载Cayenne应用程序。进入App Store(应用商店，适用于iPhone）或Google Play商店（适用于Android）并搜索Cayenne然后就能下载。

图13. Cayenne App

成功安装应用程序后，应用程序图标会显示在主屏幕上。

单击应用程序图标并登录myDevices帐户（电子邮件ID和密码应与上一次设置帐户时相同）。登录后，您将看到您创建的微件。现在单击在线/应用程序切换微件就可以打开/关闭警报；警报开/关状态颜色变为绿色，如下图所示：

图14. Cayenne App微件

恭喜您！完整的系统已经建立！每当触发警报时，您将收到电子邮件通知。

这是一个包含多个模块的有趣项目。将来还可以添加更多传感器并增加其他功能和多个蜂鸣器，以使哔哔声更大。我们还可以考虑通过更换一些组件来缩小系统规模。在此之前，尽情享受吧！

Purnomo Nuhalim

来自墨尔本的Purnomo是一名退休人员，也是电子发烧友。目前，他正使用Arduino和Raspberry Pi从事各种开放式硬件项目的研发。除了电子学，他还对航空建模和天文学充满热情。

审核编辑黄宇