使用Arduino和Node.js实现网页界面控制LED的亮度

风筝

我们在之前已经使用许多不同微控制器和不同编程语言实现了LED闪烁示例。今天，我们将使用一个非常流行的JavaScript框架Node.js来控制连接到Arduino Uno的LED。我们还将使用Node.js使用Arduino从网页控制LED的亮度。通过少量调整和使用ESP8266，可以将其转换为物联网项目，可以从任何地方控制LED。

什么是Node.js？

Node.js是一个广泛使用的基于JavaScript的框架，构建于Google Chrome的JavaScript V8引擎之上，适用于开发I / O密集型Web应用程序，如单页面应用程序、视频流网站等。

在本篇文章中，我们将使用两种方法控制LED，即：

●    通过在Node.js框架中编写JavaScript代码实现简单的LED闪烁。

●    使用Node.js框架和浏览器的网页实现LED亮度控制：Arduino UNO将充当网络服务器，HTML网页将托管在PC或笔记本电脑上。

需要的组件：

●    Arduino UNO开发板

●    LED指示灯

●    电阻

●    Arduino IDE：用于将草图上传到Arduino UNO开发板。

●    Firmata：它是一种协议，用于通过计算机、智能手机等软件与不同的微控制器进行通信。Firmata固件可以加载到任何微控制器板（如Arduino、Teensy）中，并且可以与任何笔记本电脑、PC或智能手机通信。Arduino IDE自带Firmata库，因此无需从任何地方下载。

●    Johnny-Five：Johnny-Five是基于JavaScript的机器人和物联网平台，用于在JavaScript中编写代码并用于在Arduino开发板和计算机之间建立通讯。 Johnny-Five已经过各种Arduino兼容板的测试，如Arduino UNO、NANO、Promini等。在本文中，必须下载Johnny-Five库才能使用其所有功能。安装指南将在本文的后面部分进行说明。

电路原理图

电路图非常基础，我们只需要将一个LED与Arduino连接起来。

设置Node.js框架

在开始编写代码和开发之前，必须下载并设置Node.js。要下载Node.js环境，只需按照简单的步骤操作即可。

第1步： - 从其官方网站下载Node.js的.exe文件。

第2步： - 运行.exe并按照安装程序中的给定说明操作。

第3步： - 按照Node.js文档中的建议重新启动计算机，并使用Node.js的所有功能

第4步： - 要检查Node是否已安装，请打开命令提示符并键入Node -v

第5步： - 将显示Node.js版本，指示已安装Node.js.

安装Johnny-Five库

现在，在下载Node.js之后，在Documents中创建一个名为“LED_Control”的新文件夹，以将所有项目文件保存在一个位置。每个项目文件都将保存在“LED_Control”文件夹中。现在下载“LED_Control”文件夹中的Johnny-Five Library。要下载，请按照以下步骤操作：

第1步： - 打开命令提示符

第2步： - 按照'cd'命令转到“LED_Control”文件夹。

第3步： - 运行命令'npm install johnny-five'

第4步： - 这将安装Johnny-Five的所有依赖项。

第5步： - 还安装本教程中用于控制LED亮度的必要库。这里使用了三个库：

     ●    express：HTTP服务器包装器

     ●    socket.io：WebSockets库

     ●    serialport：串口包装器

第5步： - 逐个运行以下命令以安装这三个库。

1. npm install express
   
2. npm install socket.io
   
3. npm install serialport

复制代码

如前所述，该项目分为两部分：

首先，Arduino使用Node.js闪烁LED

其次，使用Arduino和Node.js从Web界面控制LED亮度。

使用Arduino和Node.js闪烁LED

要使LED闪烁，必须将Arduino设置为与计算机通信。

设置Arduino UNO闪烁LED：

为了使Arduino UNO接受从Laptop到Control LED的命令，必须将Firmata固件加载到Arduino UNO中。要加载Firmata固件，只需按照以下简单步骤操作：

●    使用USB线连接Arduino UNO

●    打开Arduino IDE并从Tools中选择Arduino UNO板（如果使用其他板然后选择相应的板）。

●    选择已连接的Arduino UNO的相应COM端口

●    现在使用菜单 - >文件 - >示例 - > Firmata  - > StandardFirmata找到Firmata Sketch。

●    通过转到文件 - >上传来上传“StandardFirmata”草图。

这将把Firmata Sketch加载到Arduino UNO上，现在Arduino UNO已准备好接受来自计算机的任何命令。

编写用于闪烁LED的Node.js程序：

要编写Node.js程序，请打开任何文本编辑器（记事本、Notepad ++等）并粘贴本教程末尾附带的'blink_led'代码，并使用'.js'扩展名保存，即（blink_led.js）在之前创建的“LED_Control”文件夹中。我们将讨论blink_led.js代码文件中的重要步骤。

最初定义连接LED的微控制器引脚。在此示例中，LED连接到Arduino UNO的引脚5。 Node.js中的'var'表示变量声明。

1. var led_pin=5;

复制代码

需要包含johnny-five模块并且需要选择板。 Node.js中的模块是库。函数'require()'将访问模块。

1. var johnny_five=require("johnny-five");
   
2. var arduino_board=new johnny_five.Board();

复制代码

console.log语句类似于print语句，它将打印消息。并且LED引脚设置为输出模式，定义的延迟设置为闪烁LED。

1. console.log("LED has Started Blinking!");  
   
2. var led = new johnny_five.Led(led_pin);  
   
3. led.blink(100);

复制代码

现在运行该程序，请按照以下步骤操作：

●    打开命令提示符

●    按照'cd'命令找到“LED_Control”文件夹

●    运行'Node led_blink.js'命令。如果成功执行，它将显示“LED has Started Blinking!”如下图所示。

●    LED将在Arduino UNO Pin 5中开始闪烁。

●    这完成了我们教程的第一部分，即使用Node.js闪烁LED

使用Arduino和Node.js Webserver控制LED亮度

与使用Node.js闪烁LED类似，本节还将包含一些部分，例如设置Arduino UNO、设置Web界面和编写Node.js程序。

设置Arduino UNO来控制LED的亮度：

要设置Arduino UNO，只需将草图“arduino_control.ino”上传到Arduino UNO板就可以了。这将建立Arduino开发板。 “arduino_control.ino”代码包含以下重要步骤。

首先将波特率设置为9600。

1. Serial.begin(9600);

复制代码

串行端口始终查询输入字节，字节写入PWM引脚5。

1. while(!Serial.available());
   
2. analogWrite(5, Serial.read());

复制代码

以上将设置Arduino将字节锁存到PWM引脚，并将改变LED的亮度。

设置Web界面：

为了使用Web界面控制LED的亮度，编写了一小段HTML代码以在浏览器中具有界面。要使界面遵循以下简单步骤：

●    在之前创建的“LED_Control”文件夹中创建一个名为“public”的新文件夹。

●    现在下载“index.html”和“style.css”文件，并将这两个文件移到上面第一步中创建的“public”文件夹中。

这将在网页上创建一个滑块，以使用Node.js和Arduino控制LED的亮度。

从网页控制LED很有趣，可以通过创建网络服务器并在网络服务器上托管网页，与其他微控制器一起完成。

编写Node.js程序来控制LED的亮度：

下一步是使用Node.js编写“brightness_control.js”草图并执行代码。代码的执行与使用Node.js闪烁LED有点类似。

要编写Node.js程序，请打开任何文本编辑器（记事本、Notepad ++等）并粘贴本教程末尾附带的'brightness_control'代码，并使用'.js'的扩展名保存它，即（brightness_control.js）在之前创建的“LED_Control”文件夹中。

与Blink Led Node.js程序类似，本节也将使用模块（库）。包括'express'、'http'和'serial port'模块。

1. var express = require('express');
   
2. app = express();
   
3. server = require('http').createServer(app);
   
4. io = require('socket.io').listen(server);
   
5. var SerialPort = require("serialport")//.SerialPort

复制代码

现在设置COM端口和波特率。请注意，在Windows中，它将始终为COM带数字的扩展名（COM6、COM4、COM24等），因此在“/”之后根据需要设置如下。同时设置波特率。

1. var serialPort = new SerialPort("/COM4", { baudRate: 9600 });

复制代码

开始在端口8080上侦听服务器。

1. server.listen(8080);

复制代码

最初将亮度设置为0。然后使用套接字模块将亮度数据锁存到IO，这是一个websocket模块。 Web Interface使用套接字协议接收数据。

1. io.sockets.on('connection', function (socket) {
   
2. socket.on('led', function (data) {
   
3. brightness = data.value;
   
4. var buf = new Buffer(1);
   
5. buf.writeUInt8(brightness, 0);
   
6. serialPort.write(buf);

复制代码

现在将套接字中的LED亮度值发送到LED引脚。

1. io.sockets.emit('led', {value: brightness});   
   
2. });
   
3. socket.emit('led', {value: brightness});
   
4. });

复制代码

现在只需要调试，最后添加一个print语句。 Console.log是Node.js中的print语句。

1. console.log("Web Server Started go to 'http://localhost:8080' in your Browser.");

复制代码

现在按照以下步骤运行程序：

●    打开命令提示符

●    按照'cd'命令找到“LED_Control”文件夹

●    运行'Node brightness_control.js'命令。如果成功执行，它将在浏览器中显示“Web Server Started to”http：// localhost：8080“。。

●    现在转到您的浏览器并在网址中输入“localhost：8080”。

●    要更改亮度，只需将滑块从0到255的值移动即可。

这两部分的完整代码如下。如果您有任何疑问或建议，那么您可以在本帖下面进行回复。

代码

本文使用的完整代码如下： main.rar (779 Bytes, 下载次数: 55)

2019-5-24 10:37 上传

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amy

感谢分享

nbdnbb

“index.html”和“style.css”文件没有给

11zhangjing11

运行blink_led.js的时候，为什么com总识别到com1，和arduino uno使用的com不对