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【Arduino框架入门指南】嵌入式DIY物联网开源项目复现——访客计数器（Visitors Counter）

文章目录

  • 成品展示
  • 1.硬件
  • 2.应用场景测试
  • 一、 Blynk服务器搭建和Blynk组件设置
  • 1. Blynk服务器搭建
  • 2.Blynk组件设置
  • 二、ESP32程序
  • 三、PCB绘制
  • 1.原理图
  • 2.PCD布线
  • 四、可改进的地方


    • 该开源项目能够实现房间内人数的监测，并将信息通过互联网传输到物联网平外Blynk上进行监控。

    博主作为小白，选择了这个简易的开源项目，通过该项目可以学到以下几点：

    1. Arduino框架下对ESP32单片机的入门（控制引脚，基础函数的使用），顺手练习一下C语言代码。
    2. 立创EDA绘制简单的PCB板并手动焊接（只需要焊接排针，非常简单）。
      开源网址：IoT Visitor Counter using ESP32 & Ultrasonic Sensor，具体的项目说明见原网址。

    成品展示

    1.硬件

    请添加图片描述

    2.应用场景测试

    将一个超声探测器放在入口，另一个放在出口，出入走动测试，Blynk界面如下
    请添加图片描述
    能够实现房间内人数的监控，当拜访者进入和出去时，蜂鸣器发声，若房间内有人，Blynk模拟的白色LED灯就打开。

    一、 Blynk服务器搭建和Blynk组件设置

    1. Blynk服务器搭建

    由于Blynk的官方服务器目前无法使用，这里推荐的方法是使用阿里云网站免费试用一个服务器（试用时间3个月），创建容器运行Blynk，搭建Blynk服务器具体方法见以下文章：

    1. 怎么在WIN10系统上搭建blynk服务器
    2. 如何搭建自己的Blynk云服务器

    2.Blynk组件设置

    这里建议跟着原文章进行设置：IoT Visitor Counter using ESP32 & Ultrasonic Sensor。
    简单来说就是硬件的信号传递给Blynk的控件的虚拟引脚，并能图形化展示。

    二、ESP32程序

    #include <Arduino.h>
#include <WiFiClient.h>
#define BLYNK_TEMPLATE_ID "**********"
#define BLYNK_TEMPLATE_NAME "***********"
#define BLYNK_AUTH_TOKEN "********************"        //我使用的是VSCode的platformIO插件开发Arduino，使用下一行库函数时要求提前定义好上方三个字符串，这三行代码可以先随便写，以避免库函数编译出错，之后重新定义了auth[]字符串。
#include <BlynkSimpleEsp32.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <U8g2lib.h>
#include <Wire.h>

// wifi信息
char ssid[] = "*********";            //wifi name   
char pass[] = "*********";			  //wifi password

// 密钥信息
char auth[] = "*************************";     // the token of your project on Blynk

#define SCREEN_WIDTH 128    // OLED display width, in pixels
#define SCREEN_HEIGHT 32    // OLED display height, in pixels

#define Disntance_Detect 40   //uint:cm

#define PIN_OLED_SDA  21 
#define PIN_OLED_SCL  22    
#define PIN_TRIG1 18
#define PIN_ECHO1 5
#define PIN_TRIG2 25
#define PIN_ECHO2 26
#define PIN_BUZZER 19

// 超声波传感器类声明
class UltrasonicSensor 
{
  public:
    UltrasonicSensor(int tPin, int ePin); // 构造函数声明
    float readDistance(); // 成员函数声明

  private:
    int trigPin;
    int echoPin;
};

// 创建对象
U8G2_SSD1306_128X32_UNIVISION_F_HW_I2C u8g2(U8G2_R0,255,PIN_OLED_SCL,PIN_OLED_SDA);
// 创建两个超声波模块对象
UltrasonicSensor sensor1(PIN_TRIG1, PIN_ECHO1);
UltrasonicSensor sensor2(PIN_TRIG2, PIN_ECHO2);
// blynk控制虚拟led对象
WidgetLED light(V0);

float distance_in;
float distance_out;
int count_in;
int count_out;
int count_now;

bool flag=false;

void setup() 
{
  Serial.begin(115200);

  pinMode(PIN_BUZZER,OUTPUT);
  digitalWrite(PIN_BUZZER,HIGH);

  // Attempt to connect to Wi-Fi
  WiFi.begin(ssid, pass);
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.print(ssid);
  
  // wifi连接情况调试代码
  int attempts = 0;
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED && attempts < 50) 
  {
    delay(500);
    Serial.print(".");
    attempts++;
  }
  
  if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) 
  {
    Serial.println("Connected to Wi-Fi");
    Serial.print("IP Address: ");
    Serial.println(WiFi.localIP());
  } 
  else 
  {
    Serial.println("Failed to connect to Wi-Fi");
  }
  
  // 准备连接服务器
  Serial.println("prepare to begin...");
  Blynk.begin(auth,ssid,pass,"***********",****);        //第四个参数为服务器地址，第五个参数为端口号
  Serial.println("Blynk.begin down");
  Serial.println("Visitor Counter Demo");

  // 初始化屏幕
  if (!u8g2.begin()) 
  {
  Serial.println("Failed to initialize OLED");
  while (1); // 停止程序，直到解决问题
  }
  else
  Serial.println("Successed to initialize OLED");
  u8g2.enableUTF8Print();
  u8g2.setFont(u8g2_font_wqy12_t_chinese1); // 设置字体
  u8g2.clearBuffer();            // 清空缓冲区
  u8g2.sendBuffer();             // 更新显示
}

void loop() 
{
  Blynk.run();

  distance_in = sensor1.readDistance();
  distance_out = sensor2.readDistance();
  
  if (distance_in<=Disntance_Detect)
  {
    count_in +=1;
    flag = true;
  }

  if (distance_out<=Disntance_Detect)
  {
    count_out +=1;
    flag = true;
  }

  count_now = count_in - count_out;

  if(count_now<=0)
  {
    light.off();
    u8g2.clearBuffer();
    u8g2.setCursor(32,16);
    u8g2.print("No Visitors");
    u8g2.setCursor(32,32);
    u8g2.print("Light Off");
    u8g2.sendBuffer();
    flag = false;
    count_now=0;
  }
  else if(flag==true)
  {

    light.on();
    u8g2.clearBuffer();
    u8g2.setCursor(0,16);
    u8g2.print("Visitors Number:"); // 打印 UTF-8 字符
    u8g2.setCursor(96,16);
    u8g2.print(count_now);
    u8g2.setCursor(0,32);
    u8g2.print("IN:"); // 打印进入次数
    u8g2.setCursor(16,32);
    u8g2.print(count_in);
    u8g2.setCursor(64,32);
    u8g2.print("OUT:"); // 打印出去次数
    u8g2.setCursor(96,32);
    u8g2.print(count_out);
    u8g2.sendBuffer();

    digitalWrite(PIN_BUZZER,HIGH);  //蜂鸣器响200ms
    delay(200);
    digitalWrite(PIN_BUZZER,LOW);
    flag = false;
  }
  Blynk.virtualWrite(V1,count_in);
  Blynk.virtualWrite(V2,count_out);
  Blynk.virtualWrite(V3,count_now);
  delay(500);                         //加上蜂鸣器延迟时间，500ms检测一次
}


// 超声构造函数初始化
UltrasonicSensor::UltrasonicSensor(int tPin, int ePin) 
{
  trigPin = tPin;
  echoPin = ePin;
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
}

float UltrasonicSensor::readDistance() 
{
  float distance = -1;
  // 发送脉冲
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);

  // 计算距离
  long duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
  distance = duration / 58.0; // 将持续时间转换为厘米
  return distance;
}

    区别：

    1. 跟原作者不同的是，我练习了一下C语言中类的使用，自己定义了超声探测函数。
    2. 因为最初使用的是无缘蜂鸣器另外定义了flag，确保没有检测到进出时不会包含delay（）函数。

    三、PCB绘制

    PCB我推荐和我一样的新手使用立创EDA，不仅操作简单而且还可以免费打板。

    1.原理图

    这个原理图就很简单了，主要内容就是引脚的连接。

    2.PCD布线

    这里我使用立创EDA的自动布线，推荐新手掌握了PCB设计的基础操作，理解了封装、走线、焊盘、阻焊、丝印、过孔、设计规则、电源线布线注意事项、差分信号布线特点之类的重要概念后再使用该功能，PCB布线如下：
    请添加图片描述

    四、可改进的地方

    1. 如果人保持站在 Unltasonic 传感器前，计数器会不断增加：我只是使用 Delay（） 函数来缓解这个问题。
    2. 每个系统无法区分访客的行进方向：对于只有一扇门（入口和出口）的房间，可以使用两个传感器的顺序来区分方向。

    作者：咸蛋烧茄子

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