如今，多数小区中的单元楼都装有楼宇对讲门禁。人们想要进入楼中，理论上只有两种方式：刷门禁卡（脸或手指也可）；输入并呼叫门牌号，让屋里的人按开门按钮。这两种开门方式，分别适用于户主和访客进入，同时极大程度降低了入室盗窃发生的概率，是“科技改变生活”的极佳案例。然而，对于一些只能刷卡的老式门禁，出门忘带门卡，是个相当高频的问题，尤其是家里没有别人的时候，别提多头大了。实际生活中，解决方法有很多。有的门禁可以输入密码；我们也可以打电话联系物业，或是等一会尾随他人进入。但是以上这些方式，或多或少会耽误几分钟时间，而且太不自动化。作为一个“创客”，我怎能接受得了。为此，我设计并制作了一款基于ESP8266和舵机的联网门禁，使用手机APP操作开门禁，解决了这个棘手的问题。ESP8266是一款国产的WiFi芯片，通常是以WiFi模块的方式，通过串口连接到Arduino等开发板上使用。然而有许多国内外技术大佬发现，ESP8266内置的MCU控制器，可以直接被编程。换句话说，它可以独立运作，完成Arduino等单片机几乎全部功能的同时还能连接WiFi。此外，一块ESP8266开发板，价格大约二十块钱人民币，相比于Arduino官方的动辄数百元的开发板，性能更强的同时成本大幅度降低。况且，官方秉持开源精神，开放了适用于Arduino的ESP8266 SDK。说白了，就是会玩Arduino的人可以零门槛开发ESP8266。于是，在以Atmel（Arduino官方开发板芯片供应商）为首的许多芯片厂商因疫情原因供货短缺的情况下，ESP8266在全球开源硬件圈大受欢迎，成为了新一代物联网控制器的极佳选择。而我这个作品需求：首先要有联网功能，并能驱动舵机这样的模块设备；其次为了实际应用，要尽可能降低成本；最后要便于开发，使用我熟悉的Arduino代码（基于C++）编程。恰好这几点都是ESP8266的优点，于是我毫不犹豫地下单，看在其便宜，怕质量不好的份上一次买了四块板。此外，我还学习了AppInventor，是一款图形化的简单安卓开发工具，用于设计手机上的开锁应用。一切准备就绪，我便利用周末的自由时间，开始了这一项目。我结合其目标功能，设定了分步开发计划。第一是用模块驱动舵机转动，这很容易，直接把Arduino程序拿过来就能用；第二步是将模块联网，与手机等广域网设备建立通信，实现手机控制。这一步的难度就相当大了。由于现在家庭WiFi上面都套了好几层内网，手机和模块不在同一WiFi下是完全无法访问ESP8266的，更别说建立通信控制了。因此，直接连接的方案是不可能的，必须进行中转。中转的原理就是在公网架设一台服务器，ESP和手机都可以访问并建立连接。当手机发送的信息到达服务器，ESP就会立刻检测到并执行开门动作。自己购买云服务器的成本过高，好在有许实惠的物联网专用云可供选择。目前国内做得比较好的是巴法云，个人非商业用途可免费使用。根据巴法云官方的开发文档和示例程序，我发现稍微损失一点安全性，让模块使用MQTT协议联网，要比使用TCP协议速度更快，且代码更简单。并且单元楼的大门，就算被无关人员远程打开，还有一层家门，大可不必担心。以上过程，我用了两个周末写代码，终于实现了手机联网控制功能，然而新的棘手问题又出现了。1.0版本的程序，模块连接的WiFi名称和密码信息，是写在源代码里，直接烧写进单片机的。如果要连接其它WiFi，或者自己家的WiFi改了密码，就需要更改源代码重新烧写程序，过于复杂。因此，模块最好能够像市面上的物联网设备，通过手机配网，随时重置连接其它WiFi。为此，我再次上网搜索，在各种社区论坛查阅大佬们的解决方案，最终发现了一个宝藏库——WiFiManager。这个库整合了一些简单的函数，可以实现通电自动联网和手机配网。ESP8266通电开机后，程序会自动检索EEPROM（ESP8266上一个断电不会清空的存储器）中是否有WiFi信息，如果有就会尝试连接，没有或者连接失败，就会进入配网模式；ESP8266会先把自己变成一个WiFi热点，使用手机连接后会自动跳转到其内置的配置网页，我们可在网页上可以输入要连接的WiFi名和密码。保存后，模块会再次尝试联网，如果连接成功，新设置的WiFi名和密码信息会覆盖原来EEPROM中的数据，并在下次通电自动连接；如果连接失败，那么模块就会重置，再次进入配网程序。此外，我们也可以通过引脚触发，比如按按钮的方式，手动清除模块中已有的WiFi信息，触发重新配网。这一系列研发过程同样耗时两个周末，也与联网控制完成了融合，实现了目标中的全部功能。至此，这个项目已经进行了一个月的时间。在实际使用的测试中，还有一些需要改进的地方。比如模块短暂断网后，不会自动重连，而是先重启，再自动清除了配网信息……直到现在，我的程序代码已经更新到了第四代，解决了测试中发现的全部BUG。通过这次制作我大大认识到ESP系列WiFi控制器的无限潜力，手里剩下的三块板子未来也有相当广阔的开发空间。其实，这一项目的成功，除了我的兴趣，更离不开各种开源社区的帖子，也就是各位大佬秉持极客精神，将自己的包括源代码在内的整个作品成果，无偿分享给爱创造的所有人。我也会将我的整个设计和代码分享到各大社区，将这种无私的开源创客精神传递下去。最后，我也希望自己能够保持兴趣，继续享受这种自己动手解决问题的独特快乐。实际测试视频
作者简介：金元宝，男，2007年10月生，高一“求知少年”。『小小少年说』公号创建者，周五专栏小作者。自2016年3月25日起，每周一篇，记录成长。
元宝的话：好久没有做自己曾热爱的单片机电子制作了。这次实践，我似乎发现了两个宝藏，一个是ESP8266这个性价比极高的物联网控制器，另一个就是各大开源论坛。这些开源极客们秉持极客精神，将自己的设计与成果分享出来，是一种非常高尚的行为，我也要将其延续下去。作品相关的布线图和代码链接将会置顶留言中发出，感兴趣的可以阅读并下载。
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