前言
如果您阅读了我的上一篇文章（Arduino上的Running line），那么您可能已经知道我们有机会在我们的大学进行硬件课程项目。受以前工作的启发，我决定再次尝试用自己的双手做些事情。只有现在，这个话题才应该更加严肃。顺便说一句，我开始考虑在寒假期间，即学期前该做什么。我想同时做一些有趣和有用的事情。搜寻想法
有一次，在“信息保护基础知识”中，我们有一个与知识产权和专利有关的主题。老师给了我们一项任务，即根据所有要求为任何设备颁发专利，并以wifi水壶为例。他说-忘了。每个人都忘记了，但是在我脑海中这个话题仍然存在。当需要考虑下个学期的课程作业时，我想起了这个茶壶。我决定要看的第一件事是已经完成的工作。当我看到只有三种支持WiFi控制的假人模型发售时，其中有两个属于同一公司，这让我感到惊讶。这些是Smarter iKettle 1.0和2.0和俄罗斯Polaris PWK 1792CGL。
有趣的是，几乎每个房子都有普通的电热水壶，而且智能电水壶很少。比较iKettle和Polaris提供的功能，我列出了最必要的功能。这是发生了什么：- 通过智能手机打开/关闭；
- 设定加热水的温度；
- 找出当前温度的能力；
- 跟踪水壶中当前的水量；
- 警告和防止少量水开启的保护措施；
- 设置自动唤醒时间；
- 准备通知；
看起来很真实，是时候开始做生意了。搜索所需的组件
由于不可能制造出全新的水壶，因此决定修改现成的普通电水壶。仅仅在家里是一个孤立的水壶，开关坏了。因此，我认为基础已经存在。现在，我不得不开始寻找硬件组件。由于使用Arduino的经验很少，因此我决定在Arduino上实现所有功能。而且，Arduin自己及其模块很便宜。由于我必须将水壶控制的整个部分插入水壶内，因此选择权在于Arduino Nano。它体积小巧，并且具有用于连接电缆的接口，与Pro Mini不同，Pro Mini必须通过UART进行刷新。
wifi水壶的主要组件当然是wifi模块。在Internet上搜索负担得起的东西和许多教程，ESP8266都遇到了。即，在版本01上。我认为它价格便宜（约合2美元），并且有很多连接说明。停下来了。至于模块本身，这句话很好：便宜又开朗。但是稍后会更多。
为了控制温度，我们需要某种防水温度传感器。我在速卖通上发现了一种防水的NTC热敏电阻，可以承受100度以上的温度。我还找到了与他合作的例子，因此在这里我迅速决定。
当然，有必要决定如何使水壶在给定的时间点打开，当然，您可以在Arduino上使程序成为时钟并在时间一致时打开水壶，但这会不稳定，并且如果程序被意外重置，那么一切都会出错。因此，这里需要一个实时时钟。即DS1307。它们具有独立的电源（由3 V电池供电），并且我要在其上停止的模块上还有一个32K位EEPROM存储器芯片，我以前用来节省开机时间。
哦，是的，由于水壶现在应该以编程方式打开，因此还需要一个1通道继电器。
至于液位传感器，则必须手动完成。详细信息如下。其余的仍然需要几个不同面额的电阻器，用于测试的面包板，用于实际安装的电路板，布线，带有助焊剂和焊料的烙铁以及耐心的绝大部分。开发开始
由于该项目是一个wifi水壶，所以我想要和需要处理wifi模块的第一件事。包裹到达后，我立即打开包装并开始连接。在互联网上找到了很多例子。3.3 V稳压器，用于RX和TX的分压器应有尽有。我通过示例收集了所有东西，将它们连接起来-它没有飞起来！事实证明，COM端口监视器中显示了一堆文本，该模块一直处于重置状态。它不响应发送的AT命令。本文的作者作品，我没有。怎么了我试图寻找其他连接方案，依此类推，等等，但是该模块仍处于重置状态或不显示任何内容。在所有地方都用红色字体表示：“请勿应用于5 V模块，否则它将失败。”因此，寻找解决方案的时间有时会持续到晚上，我已经在考虑购买另一个模块，但决定使用万用表检查电压。原来，当模块连接到3.3 V时，电压下降到3.2 V以下。看来，好的，它会下降。我决定从另一个电源为其供电，结果发现该模块在高于3.2 V的电压下仍能正常工作，而低于该电压还不够，并且会不断复位。结果，我自己冒着风险，将其连接到5 V，一切正常，并且仍然可以正常工作。
其他组件没有此类问题。在找出wifi之后，我必须决定如何处理液位传感器。在谷歌搜索中，我找到了一篇文章，作者在其中撰写了一篇土壤湿度传感器。当土壤变干时，传感器的电阻会增加，Arduino的模拟端口上的电压也会上升。通过检测电压的变化，可以检测液体的外观。用6个触点代替我的项目中的液位，其中一个触点连接到5 V输出，其余触点连接到模拟输入，而10kΩ电阻连接到GND。这是测试的照片。
这就是液位传感器的结果。
我测试的下一件事是实时时钟。但是与他们合作基本上很简单。为了设置时间并获取有关时间的信息，我仅使用了库随附的示例来与DS1307一起使用。结果，当所有东西都组装在面包板上时，我们在电线和模块之间遇到了这种交叉。顺便说一下，在这些照片中还有另一个温度传感器。
入门指南
现在，所有这些都必须焊接在电路板上。没什么特别的评论，所以只有一张照片。如您所见，添加了另一个按钮，以便您不仅可以从智能手机打开水壶，还可以以通常的方式打开水壶。
接下来，您需要将所有物品放入水壶中。
添加了石棉插件以防止所有内部过热。
没错，必须使用额外的塑料插件稍微抬起表壳。
现在转到移动部分。
至于应用程序，由于它是在Android OS下开发的，因此最初计划使用Android Studio。但是，为了研究新技术，决定使用现成的平台来开发物联网领域的程序。结果，选择权落在了Evothings产品-Evothings Studio上。
它的主要优点如下：-有关使用各种模块（Wifi，蓝牙）的大量标准示例；-使用JS，HTML，CSS进行应用程序开发，可让您编写一种在Android和iOS上均能正常工作的代码，即仅绑定到一个平台的绑定消失；-易于测试应用程序：智能手机上安装了一个应用程序以预览其开发，并且所有测试消息和错误消息均显示在计算机上的程序中；-互联网上有关使用JS，HTML，CSS进行开发的大量信息；在这个Evothings Studio中，有一个示例，该示例通过ESP8266发送开启请求来开启LED。我决定以该示例为基础，因为对我而言，最有价值的就是通过tcp套接字与WiFi模块进行通信。与发送打开LED的请求类似，我也请求更新水壶的传感器，设置打开时间，设置温度等。然后我把准备就绪和少量饮水的通知搞砸了，好处是我们时代中的一切都可以轻松地搜索到。结果就是这样一个应用程序（一件不错的事情是使用CSS来创建应用程序接口）：
智能手机和水壶互动的简要说明
服务器和客户端之间的通信使用WiFi模块进行。当您打开水壶控制模块时，WiFi模块将开始分发名为artKettle的网络。这是使用服务器端的AT命令完成的。因此，例如，要将模块置于接入点模式，则需要发送AT + CWMODE = 2命令。接下来，使用这些命令，您需要分配网络参数，允许连接多个设备并获取wifi本身的IP地址。从客户端通过chrome.tcp.socket通过特定端口和wifi模块的ip地址进行连接。将客户端连接到服务器后，您可以从智能手机控制水壶。考虑打开水壶的例子。当您在artKettle应用程序中单击电源按钮时，将调用包含app.kettleOn（）的相应功能。在此函数内部，两行传输到服务器端：app.sendString('H');
app.sendString('U');
接下来是Arduino方面的工作。在第一行以字符“ H”到达后，将执行以下代码：if(message.indexOf("H") >= 0 && waterDetected()) {
digitalWrite(POWER_PIN, LOW);
IS_ON = true;
Serial.println("ON");
sendCIPData(0, "ON");
}
首先，它通过调用waterDetected（）方法来检查水壶中是否有水。当水壶中有水时，请考虑使用该选项。将低电压电平施加到继电器的控制引脚，这对应于继电器的控制引脚，即 电源电路闭合：digitalWrite(POWER_PIN, LOW);
然后将标志设置为指示水壶已打开，并在串行端口监视器的输出上显示一条消息。之后，调用一个函数，该函数将响应消息发送到客户端，表明整个包含已成功完成：sendCIPData(0, "ON");
在客户端，检查传入消息后，电源按钮将设置为“打开”状态：if (buf.substr(0, 2) == "ON") {
app.setButtonOn();
}
之后，将使用从客户端发送到服务器的字符“ U”来处理文本消息。这里，以类似于包含的方式，更新关于釜中的当前温度和液体量的信息。因此，组织了客户端和服务器之间的双向通信，以便它们中的任何一个在任何给定时间都知道另一个的状态。结论
该课程项目的结果是，对传统电水壶进行了修改，从而可以通过wifi从智能手机进行控制。现在，这个茶壶可以归因于物联网的代表。我们设法完全实现了所有功能，因此现在该水壶具有以下功能：-通过智能手机打开/关闭；-设定加热水的温度；-找出当前温度的能力；-跟踪水壶中当前的水量；-警告和防止少量水开启的保护措施；-设置开启时间；-准备就绪通知；已实施项目的优点是元素库的可访问性，因为您需要的所有内容都可以在电子组件的存储中找到，这是项目的可扩展性。由于水壶已经安装了所有必需的传感器，因此可以通过程序对其进行修改，并且不会比模拟水壶差。考虑到所使用的wifi模块的多功能性，您可以将其连接到Internet并组织对水壶的控制（位于世界任何地方），并使用在线服务处理SMS消息，可以组织SMS的收录。即该项目仍是非常可扩展的，为此有很多机会，但是由于它们不是正在开发的项目目标的一部分，因此并未实施。当然，该项目也有弊端。第一个是Wifi模块的不稳定运行。一个模块有时只是失去其网络，开始重置设置，或者根本不处理输入信号。而且，这些是该模块用户中普遍的问题。第二个缺点是水壶没有机械停机。关机是通过软件实现的；当达到沸点时，电路将通过继电器断开。如果程序突然崩溃，则水壶可能无法关闭。第三个缺点是监测加热温度的问题。因此，例如，如果您在60度的温度下关闭水壶，则加热十台将继续散发热量，过一会儿，水温将已经达到约70度。但这可以通过对该程序进行调整来纠正。