用树莓派改装电风扇及实现Android遥控

作者： | 来源：互联网 | 2023-08-24 12:04

最近天气很热，我租的房子又没有空调，基本上风扇一开就是一晚上，结果经常起床后发现口干舌燥的。我觉得这肯定是因为整晚吹风扇搞的，

最近天气很热，我租的房子又没有空调，基本上风扇一开就是一晚上，结果经常起床后发现口干舌燥的。我觉得这肯定是因为整晚吹风扇搞的，不管是不是，反正我觉得就是了。不开风扇吧，热！开风扇吧，早上起来不舒服，怎么办呢？能不能让风扇吹一会停一会这样的吹呢？让手机来当遥控器来控制风扇？加上语音控制？我看了下我那吃灰半年多的树莓派，觉得应该让它动一动了。

硬件准备

首先，电扇是必须的，树莓派吃灰了半年，也该工作工作了。其他再需要啥的就该淘宝了。树莓派控制电扇嘛，3v-7v直流信号控制220v交流的电磁继电器得一个。连接树莓派和继电器的杜邦线若干，连接电风扇和继电器得卡口一对，注意需要能承受住风扇的电流的，不要太细的。其他的以后再说吧！
东西准备好后，先连接电路。PO上几张图，不用好看，只要能说明问题。
拆掉底座后，图是这样的，左边是定时的，坏了定不了。右边是调速的。把调速的电源线断开，接到继电器得被控端。使用继电器的常闭触点，就是把树莓派拿掉，风扇和原来一样用。

从代码看也比较简单，使用GPIO05来控制风扇，默认设置为低电平。低电平的时候，继电器常闭，风扇的开关打开，风扇就转。高电平的时候，继电器的常闭触点断开，风扇开关打开的时候，风扇也不转了。输入open的时候，05脚设置为低电平，风扇打开。输入close的时候，05脚设置高电平，风扇停止。

实现定时功能

做这个的初衷就是让风扇定时开一会儿关一会儿，所以能控制风扇后，第一时间自然就是把这个功能给实现掉了。用python来实现，代码自然简单的不能再简单了：

#-*- coding: utf-8 -*- from SmartServer import SmartServer import threading import RPi.GPIO as GPIOfanState=[1]# gpio初始化 def gpioInit():GPIO.setmode(GPIO.BCM)GPIO.setup(5,GPIO.OUT,initial=GPIO.HIGH)# 风扇是GPIO02 def switchFan(open=[0]):fanState[0]= 1 if not open[0] else 0GPIO.output(5,fanState[0])print(&＃39;fan close&＃39; if fanState[0] else &＃39;fan open&＃39;)# 定时任务，默认十五分钟执行一次 def timerCheck(time=60*15,func=0,args=()):if func:func(args)timer=threading.Timer(time,timerCheck,(time,func,args))timer.start()if __name__ == "__main__":gpioInit()# 十五分钟反转一下GPIO，开启时风扇是打开的timerCheck(time=60*15,func=switchFan,args=(fanState))print(&＃39;now fanState :&＃39;,fanState)order=&＃39;&＃39;while order!=&＃39;exit&＃39;:order=input(&＃39;input you order:&＃39;)GPIO.cleanup()

时间校准及离家模式

白天我不在家，风扇得保证不开，那首先得保证树莓派的时间正确。设置下定时更新网络上的时间，时区也得保证是我所用的时区，上海时区。

# 安装ntpdate apt-get install ntpdate # 选择时区 sudo tzselect # 然后选择亚洲 Asia->中国（China)->北京(Beijing) # 接着复制到etc下 cp /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime # 更新时间，会得到正确时区的服务器时间 sudo ntpdate ntp.ubuntu.com # 每天校准，添加到定时任务里面去 vi /etc/crontab # 加入下面这个，每天6点十分校准 # 10 6 * * * root ntpdate ntp.ubuntu.com

然后我一般是7:30离家上班去，9:30左右回到家，所以在这个区间，如果我忘记关风扇了，它也应该保证不开，只要判断这个时间段就OK了：

# 判断当前是否离家了 def isLeave(leave=[7,30],back=[21,30]):now=time.localtime(time.time())return not (((now.tm_hour==leave[0] and now.tm_min>=leave[1]) ornow.tm_hour>leave[0]) and ((now.tm_hour==back[0] and now.tm_min1]) ornow.tm_hour0]))

编写服务器端接受指令

运行程序后，风扇就一直按照既定的模式运行，开一会关一会好像也不太好，比如今天天气比较热，我回来的比较早，我想它先扇两个小时，然后再开半个小时，关十五分钟，这样循环怎么办？嗯，还是得有个遥控器，反正树莓派联了家里的网，一回来手机也是要联上Wifi，那就直接用手机来做遥控器了。
想要手机控制树莓派，在树莓派上运行一个服务来接受来自手机的指令肯定是少不了的。一事不劳二主，依旧Python了。先写一个SmartServer的类，来创建服务器的Socket，来接受客服端的连接以及连接后的指令。

#-*- coding: utf-8 -*- from socket import * from time import ctime from time import localtime import threading import time import datetimeclass SmartServer(object):"""docstring for SmartServer"""HOST=&＃39;&＃39;PORT=1122 #设置侦听端口BUFSIZ=1024 #buffer的大小SERVERFLAG=TruefanSwitchTimestamp=0 #风扇上次状态切换时候的时间fanState=0 #风扇当前状态fanForceClose=True #是否强制关闭风扇，离家的时候def __init__(self):super(SmartServer, self).__init__()def clientSocketDoWhat(self,client,address,clientId):while True:try:data=client.recv(self.BUFSIZ)except Exception as e:print(&＃39;error when recv data from client!&＃39;)breakif not data:break#python3使用bytes，所以要进行编码#s=&＃39;%s发送给我的信息是:[%s] %s&＃39; %(addr[0],ctime(), data.decode(&＃39;utf8&＃39;))#对日期进行一下格式化ISOTIMEFORMAT=&＃39;%Y-%m-%d %X&＃39;stime=time.strftime(ISOTIMEFORMAT, localtime())s=&＃39;getIt %d , %s&＃39; %(clientId,data.decode(&＃39;utf8&＃39;))client.send(s.encode(&＃39;utf8&＃39;))print([clientId],[stime], &＃39;:&＃39;, data.decode(&＃39;utf8&＃39;))#如果输入quit(忽略大小写),则程序退出quit=(data.decode(&＃39;utf8&＃39;).upper()=="QUIT")if quit:breakclient.close()def openServer(self,host=&＃39;&＃39;,port=1122,bufsize=1024):self.HOST=hostself.PORT=portself.BUFSIZ=bufsizeADDR=(self.HOST, self.PORT)sock=socket(AF_INET, SOCK_STREAM)sock.bind(ADDR)sock.listen(5)print(&＃39;Server start&＃39;)while self.SERVERFLAG:print(&＃39;等待接入，侦听端口:%d&＃39; % (self.PORT))tcpClientSock, addr=sock.accept()print(&＃39;接受连接，客户端地址：&＃39;,addr)clientId=int(time.time());print(&＃39;分派给客户端的ID：%d&＃39;%(clientId))th=threading.Thread(target=SmartServer.clientSocketDoWhat,args=(self,tcpClientSock,addr,clientId,))th.setDaemon(True)th.start()sock.close()# 测试代码 if __name__ == "__main__":server=SmartServer()serverThread=threading.Thread(target=server.openServer,args=())serverThread.setDaemon(True)serverThread.start()print(&＃39;server thread start&＃39;)serverThread.join()

写好后要确保它能正常工作，所以再写个客服端client.py：

#-*- coding: utf-8 -*- from socket import *class TcpClient:#测试，连接服务器HOST=&＃39;192.168.1.102&＃39;#设置侦听端口PORT=1122 BUFSIZ=1024ADDR=(HOST, PORT)def __init__(self):self.client=socket(AF_INET, SOCK_STREAM)self.client.connect(self.ADDR)while True:data=input(&＃39;>&＃39;)if not data:break#python3传递的是bytes，所以要编码self.client.send(data.encode(&＃39;utf8&＃39;))print(&＃39;发送信息到%s：%s&＃39; %(self.HOST,data))if data.upper()=="QUIT":break data=self.client.recv(self.BUFSIZ)if not data:print(&＃39;no info from server, exit!&＃39;)breakprint(&＃39;从%s收到信息：%s&＃39; %(self.HOST,data.decode(&＃39;utf8&＃39;)))if __name__ == &＃39;__main__&＃39;:client=TcpClient()

在树莓派上运行服务器，然后在另外一台电脑上运行客服端，运行结果如下。这样树莓派就可以接受来自局域网的控制指令了。

Android端遥控器

树莓派的服务器端已经准备好了，并且测试通过了，那下一步就是来做个客户端。其实也看的出来，Android端的代码会比较简单，写个Socket连接上树莓派，发送指令基本就OK了。主要代码如下：

public class SmartClient implements Runnable{private UserConfig cOnfig=UserConfig.getInstance();private boolean socketFlag=false;private Gson gson;private String charSet="utf-8";private byte[] dataFromServer=new byte[2048];private Thread mThread;private Socket mSocket;private LinkedBlockingQueue commands;public SmartClient(){gson=new GsonBuilder().create();commands=new LinkedBlockingQueue<>();mThread=new Thread(this);}public void connectServer(){socketFlag=true;mThread.start();}private void connectToServer() throws IOException {Log.e("wuwang","try connect to socket"+config.getIp()+":"+config.getPort());mSocket=new Socket();mSocket.connect(new InetSocketAddress(config.getIp(),config.getPort()));Log.e("wuwang","try connect to socket");while (!mSocket.isClosed()&&socketFlag){OutputStream stream=mSocket.getOutputStream();try {Command command=commands.poll(20, TimeUnit.SECONDS);if(command==null) {stream.write("{}".getBytes(charSet));}else{stream.write(gson.toJson(command).getBytes(charSet));}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();continue;}InputStream in=mSocket.getInputStream();int result=in.read(dataFromServer);if(result>0){String value=new String(dataFromServer,0,result);Log.e("wuwang","dataFromServer::"+value);}}}public void addCommand(Command command){commands.offer(command);}public void addCommand(int type,int value){Command c=new Command();c.type=type;commands.offer(c);}@Overridepublic void run() {try {connectToServer();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}public void close(){socketFlag=false;if(mSocket!=null){try {mSocket.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}try {mThread.join();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}} }

用Json来通信，来方便后面的扩展，用type来表示命令的类型，先做简单的，type为1表示强制打开风扇，type为0表示强制关闭。当然，控制端发送给树莓派后，树莓派需要解析出来，然后根据控制命令执行才行。增加解析这个type的来执行的代码到clientSocketDoWhat中，self.fanControl为测试gpio时的switchFan方法:

def clientSocketDoWhat(self,client,address,clientId):while self.SERVERFLAG:try:data=client.recv(self.BUFSIZ)except Exception as e:print(&＃39;error when recv data from client!&＃39;)breakif not data:break#python3使用bytes，所以要进行编码#s=&＃39;%s发送给我的信息是:[%s] %s&＃39; %(addr[0],ctime(), data.decode(&＃39;utf8&＃39;))#对日期进行一下格式化ISOTIMEFORMAT=&＃39;%Y-%m-%d %X&＃39;stime=time.strftime(ISOTIMEFORMAT, localtime())s=&＃39;getIt %d , %s&＃39; %(clientId,data.decode(&＃39;utf8&＃39;))client.send(s.encode(&＃39;utf8&＃39;))print([clientId],[stime], &＃39;:&＃39;, data.decode(&＃39;utf8&＃39;))command=json.loads(data.decode(&＃39;utf8&＃39;))type=command.get(&＃39;type&＃39;,-1)if type==1 :if self.fanControl:self.fanControl([1])elif type==0:if self.fanControl:self.fanControl([0])#如果输入quit(忽略大小写),则程序退出quit=(data.decode(&＃39;utf8&＃39;).upper()=="QUIT")if quit:breakclient.close()