【毕设参考】ESP32 + HaaS Python 打造数据上云声控灯

声控灯

   声控灯是通过声音控制开灯的技术，适用于使用声音控制开灯的场景，特别是楼宇、住宅楼的公共场合，例如楼梯间、走廊、大厅等场所，它可减少人工开关电灯的麻烦，解放您的双手，可避免您的双手接触公共开关，降低接触细菌的可能，同时把灯的状态上报至云端，灯的管理者可实时查看灯的状态信息。

简介

   本案例介绍的声控灯是通过声音控制开灯一个解决方案，具备使用简单、开发成本低、节能环保等特点。本案例为了更好玩使用了RGB LED，每次开灯颜色都会变化，并把灯开关的状态上报至云端，云端可以实时查看灯的状态。

背景知识

   声音传感器是充当收音的作用，用来接收声波，使话筒内的驻极体薄膜震动导致电容的变化，产生0-5V的微小电压，经过A/D转换被数据采集器接收。

   RGB LED是红绿蓝三色混光而成，在光的混色上，具备更多元的特性。

准备

1. ESP32开发板一套
2. 声音传感器一个
3. RGB LED一个
4. 母对母杜邦连接线若干

涉及到的硬件购买链接如下，仅供参考，不负责商家发货的品质保障等问题！

名称	数量	参考链接
ESP32开发板	1套	ESP32开发板一套
RGB LED	1个	RGB LED
声音传感器	1个	声音传感器一个
母对母杜邦线	7根	母对母杜邦线 请选用10cm长即可

硬件连线图

   硬件连线图如下图所示：

物联网平台开发 开通公共实例

   对于第一次使用物联网平台的读者，需要开通实例以使用物联网平台的功能。这里可以使用免费的公共实例进行开发。

   在物联网平台中，左上角选择“华东2-上海”，点击“公共实例”，即可开通。

开通物联网平台功能之后，需要完成下面的3个步骤完成云端设备的设定：

1. 创建云端产品
2. 创建产品属性（物模型）
3. 创建云端设备（获取三元组）

创建云端产品

   点击上图中的“公共实例”，即可进入控制台进行产品创建。然后，点击创建产品按钮，如下图所示。

   选择之后，点击“确认”按钮，即可完成产品创建。如下图所示

创建产品属性（物模型）

   点击前往定义物模型后，调整至下面页面，如下图所示。

   点击编辑草稿，导入物模型文件点击下载物模型文件，直接导入后选择发布上线，如下图所示。

创建云端设备（获取三元组）

   在产品列表页面中，点击“管理设备”，就会进到设备管理页面。

   在“设备”页面点击“添加设备”按钮，在“添加设备”页面中设定“deviceName”，这里开发者可以自己填入自己想设定的设备名称，如下图所示。

设备添加完成后，如下图所示。

获取设备三元组

   如下图所示，在设备列表中点击“查看”按钮，就可以看到设备的三元组信息。

   设备三元组是指产品Key(productKey)、设备名称(DeviceName)、设备秘钥(DeviceSecret)。

   三元组是物联网设备端和物联网云端设备相关联的唯一标识符，在设备端连接云端的时候会使用三元组信息和云端进行鉴权，鉴权通过之后云端会认为设备已激活并上线。设备三元组在后面设备端开发时会用到，请注意保存。

设备端开发 开发环境

   在进行下一步之前请确保ESP32开发环境已经搭建完毕。详情请参考ESP32开发环境的说明。

创建解决方案

   如下图所示，打开VS Code之后在新建一个基于helloworld的python工程，设定好工程名称（“sound_led”）及工作区路径之后，硬件类型选择nodemcu32s，点击立即创建，创建一个Python轻应用的解决方案。

   下载本案例代码并解压将所有文件复制后覆盖“sound_led”工程根目录原有文件，然后进行如下设定完成设备端代码的开发。

Python脚本的详细说明请参考脚本内嵌的文字注释

1. 修改路由器名称及密码

   修改sound_led工程里main.py中SSID和PWD的值为读者实际要连接的路由器的名称及密码（请注意名称和密码都需要放在''符号中间）。

# Wi-Fi SSID和Password设置
SSID='Your-AP-SSID'
PWD='Your-AP-Password'

   修改完成之后connect_wifi函数就会连接读者自己设定的路由器。

1. 修改设备的三元组信息

   把“获取设备的三元组”章节中获取的三元组信息填入main.py中：

# HaaS设备三元组
productKey = "Your-ProductKey"
deviceName  = "Your-devicename"
deviceSecret  = "Your-deviceSecret"

1. 修改LED灯颜色

   在sound_led工程里main.py，set_color_reference函数里，修改gLedColor值即可达到修改灯颜色目标。

# RGD灯颜色设置
gLedColor = 0xff0000

1. 调整开灯的声音阈值

   在sound_led工程里main.py，sound_thread()函数里，修改gDecibelValue值即可达到调整开灯灵敏度，代码里的值是根据工作环境定义的经验值，开发者可根据自身情况定制修改。

1. 调整开灯的时长

   在sound_led工程里main.py，sound_thread()函数里，修改led_open()函数下面的utime.sleep_ms(6000)来控制每次亮灯时间(1000代表1秒钟)。

# 声音采集线程
# 声音采集线程
def sound_thread():
    global gOpenLed
    print('启动声音采集线程')
    decibelValue = 0
    while True:
        # 采集声音
        decibelValue = get_decibel()
        # 判断分贝
        if decibelValue > gDecibelValue and gOpenLed == False:
            print("声波转换后的值%s"% (decibelValue))
            gOpenLed = True
            # 开灯
            led_open(set_color_reference())
            # 亮灯6秒
            utime.sleep_ms(6000)
            # 关灯
            led_close()
            gOpenLed = False
        # 监听获取声音的频率，间隔不能太长，延迟大会导致不精确
        utime.sleep_ms(10)

运行程序

   推送此脚本到设备之后，串口会周期性的打印日志，设备上通过串口打印的信息如下图所示。

Wi-Fi is connecting...
Wi-Fi is connected
IP: 192.168.3.226
NTP start
NTP done
establish tcp connection with server(host='a1HOXQ1AMTs.iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com', port=[443])
tcp_connect: can only connect from state CLOSED
success to establish tcp, fd=54
link platform connected
启动声音采集线程
声波转换后的值1540
开灯
属性上报成功
关灯
属性上报成功

云端查看

进入阿里云官网，用阿里云账号登录物联网平台查看状态

到此为止，声控灯案例就已经完成了。如果想学习更多实验，请参考HaaS案例实践详解。

后记

   笔者这里以一个声控灯为例进行介绍，建议读者可以尝试把多个声控灯的状态一起上报，使用IoT Studio制作一个控制面板对所有灯的状态进行展  

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