基于 1Sheeld 的智能家居安防系统：语音/短信控制与入侵报警

所需元器件

• Arduino UNO × 1
• 1Sheeld 扩展板 × 1
• 4路继电器模块 (YW Robot) × 1
• 蜂鸣器 × 2
• LM35DZ 温度传感器 × 1
• PIR 人体红外传感器 × 1
• 磁簧门窗传感器 × 2
• 1602 LCD 液晶显示屏 (I2C 或并口) × 1
• 面包板、杜邦线若干

所需工具

• 激光切割机 (用于外壳制作)
• 电烙铁、热熔胶枪等基础工具

项目概述

本项目利用 1Sheeld 将智能手机变身为 40 多种 Arduino 扩展板，实现无需额外购买 Wi-Fi、蓝牙、GPS、语音识别、短信、邮件、文本转语音等模块即可构建功能完善的智能家居安防系统。系统具备以下核心功能：

• 语音控制灯光：说出 "Jarvis" 唤醒词后，可通过 "reception on/off"、"bedroom on/off" 等指令控制四路灯光（客厅、卧室、浴室、厨房）。
• 短信远程控制：发送 "on" 或 "off" 短信可全开/全关灯光，执行后自动回复确认邮件。
• 安防布防/撤防：语音 "security on/off" 启用/禁用安防模式。布防状态下，门窗磁簧传感器触发将驱动蜂鸣器报警并发送邮件通知。
• 温度过热报警：LM35DZ 检测厨房温度，超过 35℃ 触发蜂鸣器并发邮件（代码中已注释，可自行启用）。
• 实时反馈：LCD 显示状态，1Sheeld 文本转语音播报操作结果，仿真 "Jarvis" 助手交互体验。

硬件连接要点

继电器模块 (低电平触发)

• IN1-IN4 分别接 Arduino A1-A4 (对应客厅、卧室、浴室、厨房灯)
• VCC 接 5V，GND 接地，JD-VCC 可接 5V 或外部供电

磁簧门窗传感器

• 客厅门接 D8，阳台门接 D9，均启用内部上拉电阻 (INPUT_PULLUP)
• 安装时需标定：门关闭时读数为 LOW，打开为 HIGH (或相反，视接线而定)

温度传感器 LM35DZ

• VCC → 5V，GND → GND，OUT → A0
• 输出电压 10mV/℃，Arduino 读取模拟值换算温度

蜂鸣器

• 安防报警蜂鸣器接 A5
• 温度报警蜂鸣器接 D10

LCD 1602 (并口模式)

• RS、E、D4-D7 接 D2-D7
• 自定义笑脸字符用于欢迎界面

1Sheeld App 配置流程

1. 安装 1Sheeld App (Android/iOS)，蓝牙配对开发板 (默认配对码 1234)。
2. 在 App 中启用以下 Shield：Voice Recognition (语音识别)、Text To Speech (语音合成)、Clock (时钟)、SMS (短信)、Email (邮件)。
3. 确保 1Sheeld 板载 UART 开关：上传代码时拨至 "Uploading"，运行时拨回 "Operating"，否则无法通讯。

核心代码逻辑 (节选)

// 主循环关键片段
void loop() {
  Clock.queryDateAndTime();           // 获取手机时间
  SMS.setOnSmsReceive(MyFunction);    // 短信回调
  VoiceRecognition.start();           // 启动语音监听
  OneSheeld.delay(8000);              // 监听 8 秒

  if (VoiceRecognition.isNewCommandReceived()) {
    // 1. 唤醒词 "jarvis"
    if (strcmp(mainCommand, VoiceRecognition.getLastCommand()) == 0) {
      TextToSpeech.say("yes sir");
      state = 1; // 进入命令等待态
    }
    // 2. 灯光控制指令 (需 state==1)
    else if (strcmp(receptionCommandOn, ...) == 0 && state==1) { ... }
    // ... 其他房间指令类似 ...
    // 3. 安防布防/撤防
    else if (strcmp(securityModeOn, ...) == 0 && state==1) { security=true; ... }
    else if (strcmp(securityModeOff, ...) == 0 && state==1) { security=false; ... }
  }

  // 安防逻辑：布防时检测磁簧状态
  if (security) {
    if (digitalRead(magneticReception)==HIGH || digitalRead(magneticBalacony)==HIGH) {
      tone(buzzer1, 1500);
      Email.send("your@email.com", "Home Security", "Intruder detected!");
    } else noTone(buzzer1);
  }

  // 温度报警 (可选)
  // int voltage = analogRead(A0) * 1100 / 1024;
  // int degree = voltage / 10;
  // if (degree >= 35) { tone(buzzer2,1500); Email.send(...); }
}

短信/邮件回调函数

void MyFunction(char* phoneNumber, char* messageBody) {
  if (strcmp(messageBody, "on") == 0) {
    // 全开灯光
    digitalWrite(receptionLamp, LOW); // 低电平触发
    // ... 其他三路 ...
    TextToSpeech.say("all lights was turned on");
    Email.send("your@email.com", "Home Security", "All Lights Turned ON");
  } else if (strcmp(messageBody, "off") == 0) {
    // 全关灯光
    digitalWrite(receptionLamp, HIGH);
    // ...
    TextToSpeech.say("all lights was turned off");
    Email.send("your@email.com", "Home Security", "All Lights Turned OFF");
  }
}

关键提示与避坑指南

• UART 开关：上传代码前必须拨至 Uploading，上传完成后拨回 Operating，否则 1Sheeld 与 Arduino 无法通讯。
• 唤醒词机制：必须先说 "Jarvis"，系统回应 "yes sir" 后才能下达控制指令，防止误触发。
• 邮件发送频率：1Sheeld Email Shield 有发送频率限制，代码中用 OneSheeld.delay(3500) 间隔，避免被封禁。
• 磁簧传感器标定：安装前用万用表或串口监视器确认常开/常闭状态，代码中用 INPUT_PULLUP，门关闭通常为 LOW。
• 继电器电平：代码中 LOW 导通 (灯亮)，HIGH 断开 (灯灭)，对应低电平触发模块；若用高电平触发模块需取反。
• 供电：4路继电器+蜂鸣器+传感器建议外接 5V/2A 以上电源，Arduino 5V 引脚供电能力有限。
• 代码内存：启用 CUSTOM_SETTINGS 仅包含用到的 Shield，节省 Flash/RAM。

扩展建议

• 加入 GPS Shield 实现离家/回家自动布防撤防。
• 接入 Camera Shield 报警时拍照上传邮件。
• 使用 Push Notification Shield 替代/补充邮件，实时性更强。
• 设计 PCB 替代面包板，配合激光切割外壳，做成成品级设备。
• 将温度报警阈值、报警联系人等参数存入 EEPROM，掉电保存，通过蓝牙 App 配置。