ESP32 IoT 物聯網電門鎖

這個專案是學習如何使用 ESP32 開發板和 Arduino IDE 來開發物聯網電門鎖。這電門鎖將會成為「多因素物聯網出入保安系統專案」的組成部分。

功能

• 連接本地 Wi-Fi 網絡，並支援 mDNS ；
• 以不同方式開鎖及上：
  • 按掣；
  • HTTP 請求；
  • 加密的 MQTT/TLS；
  • Apple Homekit 及 Siri；
• 電門鎖會在開鎖後 5 秒重新上鎖；
• 開鎖時亮起綠色 LED；
• 以磁力開關來感測門的開關狀況，如果門被打開，蜂鳴器須發出聲響，並亮起紅色 LED；
• 當門開啟時，暫緩自動重新上鎖；
• 當門關上後，應在延遲 1.5 秒後自動上鎖，以防門鎖在門未完全關妥時就上鎖；
• 雙擊 ESP32 開發板的 EN 按鈕時轉為 AP 模式，並提供網頁重設 Wi-Fi；
• 以 OTA 方式更新靭體

專案槪覽

#	題目	說明
1	ESP32 開發板槪述	專案目標 規格 針腳 （GPIO、SPI、I2C、UART） Arduino IDE 開發環境
2	基礎門鎖	建立使用按扭的門鎖系統 認識電門鎖種類 控制大電源： TIP120 與 MOSFET 晶體管的應用 自動重新上鎖
3	門窗感測	當門被打開時發出警號 門窗感測器應用 運用主動式蜂鳴器 完整門鎖電路 結合門鎖電路的完整電路 使用標籤來組織程式 解決開著門時自動上鎖的問題
4	連接 Wi-Fi	透過瀏覽器來控制門鎖 連接 Wi-Fi 透過 NTP 同步時鐘 介紹 mDNS 和 Bonjour 架設網頁伺服器 開發門鎖 API
5	MQTT 第 1 部：經理人端	在 Raspberry Pi 上架設 MQTT 經理人 認識 MQTT 安裝 Mosquitto 設定 Mosquitto 示範訂閱與出版 安裝 MQTTBox 設計題目並測試
6	MQTT 第 2 部：客戶端	使用 MQTT 來控制門鎖 認識 PubSubClient 連接 MQTT 經理人 認識 ArduinoJson 訂閱門鎖題目並控制門鎖 發布門鎖和門的狀態
7	MQTT 第 3 部：保安	認識互聯網裝置的基礎保安 Mosquitto 的認證選擇 建立用戶＋密碼方式認證 以 TLS 進行加密連線 在 Raspberry Pi 建立私人認證中心 自簽 MQTT 伺服器證書 在 ESP32 設定 TLS 連線 認識客戶端證書 認識存取控制與 ACL （存取控制清單）
8	以 iPhone 來控制	透過 Homekit 和 Siri 來控制門鎖 Homebridge MQTT 插件 Siri 捷徑
9	以 Google Assistant 來控制
10	進階功能	單一電源同時供應門鎖和 ESP32 開發板 Flash 記憶與 SPIFFS 檔案系統 OTA 更新 重設 Wi-Fi （ ESP32 的 WiFiManager 程式庫與 Double Reset Detector ）

參考文獻

• Arduino language reference
• Espressif Arduino core for ESP32 WiFi chip
• Espressif ESP32 MQTT Library (ESP-IDF)
• lmroy's PubSubClient
• Homebridge
• ESP32Dev Board pinout

參與者

• Mickey Chan (@mickey9801)

版權

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