使用Node.js、Twilio实现手机控制门锁

试想一下，如果你忘了带钥匙，但你带手机了，你就可以打开门锁。或者，你还在往家赶，可你的朋友已经到你家门口，你通过手机远程把家门打开，让朋友先自己进去看会儿电视。这不是科幻，也不需要多设备，而是自己动手开发出来的。

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本文是基于我在波兰的Makerland大会上的一次研讨演讲。这篇文章将会指导你如何通过手机控制你家的门锁，而且是在不需要弄坏或改造门锁的情况下实现。我们需要使用一个微控制器(Arduino Uno)，一个电机，和Node.js，用它们来实现通过短信远程开锁和关锁。我是受到了Twilio-powered Lockitron的启发。

步骤1：设备

部件

1. 一把门锁

2. 胶带，纸板

3. 电机(我使用的是HS-322HD)

4. 微控制器(Arduino Uno) + 转接线

准备

1. 从http://arduino.cc/en/Main/Software下载和安装Arduino IDE。

2. 从http://nodejs.org/获取并安装

3. 从https://ngrok.com/download下载并安装 ngrok (一个内网穿透程序)

我将使用Arduino IDE写代码并上传到往微控制器里。我使用node.js脚本语言来和Arduino微处理器进行通信，利用Express web框架发送请求和相应请求。最后，我们使用ngrok将这个Express web Server暴露到外网，这样我们就可以通过短信让Twilio通信给你的微控制器。

现在，我们可以开始动手了，将我的微控制器跟门锁链接上。

步骤2：装配

我们将使用一个伺服电机控制门锁。它就是一个马达，动力轴需要能旋转180度的那种，这样我们才能让门锁转开和闭合。

这个伺服马达有三根线—火线(红)，零线(黑)，控制线(通常是黄色或白色)。微处理器上有很多口，将马达的火线连接5v电力口，零线接入GND地线口，控制线接入Digital Pin 12口，如下图：

就这样，我的马达和微控制器连接到了一起，我们再将它和门锁装配到一起。

我喜欢用家里常用的东西来开发这些设备，但如果你能连接上一个3D打印机，你可以设计和打印出自己的锁扣装置。

因为是示范，我使用了纸板和胶带来将电机和门锁固定到一起。

将两个金属棍(或其它坚固的细棍)帮到马达上，用东西垫一下

使用纸板(或其它比较硬的东西)当做门锁和电机之间的连接填充物：

用胶带将电机和门锁绑到一起，确保是绑在正确的一面，让电机转动的方向是开锁或关锁的方向：

最后，我们将电动机轴固定到锁钮上：

现在我们已经将电机和门锁死死的固定到一起了：

#p#

步骤3：编写控制程序

电机和微控制器已经连接，Node.js和Arduino等软件也已经安装了，现在我们需要运行下面的命令来安装必要的node.js模块。注意，如果你使用的是Windows，你需要按照node-serialportWindows安装指令。

 
 
    
  
  
  1. npm install serialport twilio express
    2.

Node-Serialport能够让你轻松的通过Arduino微控制器串口跟Node.js程序交互。我们将要使用它从Twilio里接受短信请求，并传递指令给Arduino微控制器让它关锁或开锁。

Express是一个简单的node.js web框架。而twilio模块能让我们轻松的和Twilio API交互。

首先，我们打开Arduino IDE，建立一个新的Arduino开发框架。第一步我们需要打开一个9600波特的串口连接，跟伺服马达接通(12口)。

 
 
    
  
  
  1. #include 
    2. 
  
  
  2. 
  
  
  3. Servo myservo;
    4. 
  
  
  4. int servoPin = 12;
    5. 
  
  
  5. int lock = 0;
    6. 
  
  
  6. int unlock = 180;
    7. 
  
  
  7. 
  
  
  8. void setup() {
    9. 
  
  
  9.   // initialize serial:
    10. 
  
  
  10.   Serial.begin(9600);
    11. 
  
  
  11.   myservo.attach(servoPin);
    12. 
  
  
  12.   myservo.write(lock);
    13. 
  
  
  13. }
    14.

我们告诉微处理器，伺服马达的0位置是“锁住”，180位置是“解锁”。跟据你是如何将马达跟门锁捆绑的，也许需要交换调整这个位置。当微控制器启动时，它会告诉马达移动到“锁住”位置。

接下来，我们将从串口连接上读取一个字符，来判定是否应该调动马达运行。

 
 
    
  
  
  1. void loop() {
    2. 
  
  
  2.    // Recieve data from Node and write it to a String
    3. 
  
  
  3.    while (Serial.available()) {
    4. 
  
  
  4.     char inChar = (char)Serial.read();
    5. 
  
  
  5.     if(inChar == 'V'){ // end character for locking
    6. 
  
  
  6.      if (myservo.read() >= 90) {
    7. 
  
  
  7.        Serial.println("L");
    8. 
  
  
  8.        myservo.write(lock);
    9. 
  
  
  9.        delay(3000);
    10. 
  
  
  10.      }
    11. 
  
  
  11.      else {
    12. 
  
  
  12.        Serial.println("U");
    13. 
  
  
  13.        myservo.write(unlock);
    14. 
  
  
  14.        delay(3000);
    15. 
  
  
  15.      }
    16. 
  
  
  16.     }
    17. 
  
  
  17.   }  
    18. 
  
  
  18. }
    19.

Arduino用来分析的串口输入是来自node.js脚本的输出，下面我们会介绍这个脚本。

在Arduino IDE开发环境外，我们用一个文本编辑器创建一个新文件，叫做nodelock.js，文件的开头是导入前面我们用npm安装的模块：

 
 
    
  
  
  1. var twilio = require('twilio'),
    2. 
  
  
  2.    SerialPort = require("serialport").SerialPort,
    3. 
  
  
  3.    express = require('express');
    4.

下面我们将建立新express web server和serialPort连接：

 
 
    
  
  
  1. var app = express();
    2. 
  
  
  2. var serialPort = new SerialPort("/dev/tty.usbmodem1411", {
    3. 
  
  
  3.  baudrate: 9600
    4. 
  
  
  4. });
    5.

注意，我们指定了要连接的USB端口和波特率。你可能需要根据你的计算机的情况修改这个USB端口。你可以在Arduino->Tools->Port菜单上找到你的可用的USB端口号。

下面我们要设定HTTP相关信息，调用/sms：

 
 
    
  
  
  1. app.use(express.bodyParser());
    2. 
  
  
  2. 
  
  
  3. app.post('/sms', twilio.webhook('your auth token', { host:'foo.herokuapp.com', protocol:'https' }), function(req, res){
    4. 
  
  
  4. });
    5.

我们需要告诉express服务器通过/sms地址接受POST请求，使用bodyParser分析请求内容，获取来自Twilio的短信信息。我们使用twilio的webhook方法来验证请求来源的可靠性。

现在，我们有了接收短信的地址，在试一下之前，我们应该检查一下发短信的号码是否是我们用来控制锁的号码。

 
 
    
  
  
  1. app.post('/sms', twilio.webhook('your auth token', { host:'foo.herokuapp.com', protocol:'https' }), function(req, res){
    2. 
  
  
  2.  if (req.body.From == "+12128675309") {
    3. 
  
  
  3.    console.log("verified number!");
    4. 
  
  
  4.  } else {
    5. 
  
  
  5.    console.log("Wrong number!");
    6. 
  
  
  6.    sendMessage(res, "Invalid number!");
    7. 
  
  
  7.  }
    8. 
  
  
  8. 
  
  
  9. });
    10.

在验证号码的代码段里，我们可以加入一个处理发送和相应Arduino微控制器上串口连接的功能。

 
 
    
  
  
  1. serialPort.once('data', function(data) {
    2. 
  
  
  2.      if (data.toString().indexOf('U') > -1) { //check if the Arduino returned a U for unlocking
    3. 
  
  
  3.        sendMessage(res, 'Unlocking!');
    4. 
  
  
  4.      }
    5. 
  
  
  5.      else if (data.toString().indexOf('L') > -1) {
    6. 
  
  
  6.        sendMessage(res, 'Locking!');
    7. 
  
  
  7.      }
    8. 
  
  
  8.      else {
    9. 
  
  
  9.        sendMessage(res, 'ERROR');
    10. 
  
  
  10.      }
    11. 
  
  
  11.      console.log('data received: ' + data);
    12. 
  
  
  12.    });
    13. 
  
  
  13. 
  
  
  14.    serialPort.write("V", function(err, results) {
    15. 
  
  
  15.      if (err) {
    16. 
  
  
  16.        console.log('err ' + err);
    17. 
  
  
  17.      }
    18. 
  
  
  18.      console.log('results ' + results);
    19. 
  
  
  19.    });
    20.

这代码看起来很杂乱，但这是相当直接的写法。我们设定了事件处理器从微控制器里接受数据。这个事件处理器会检查Arduino微控制器发送的是 “U” 还是 “L” ，我们获取这个值，并用sendMessage函数将信息反馈给用户。

设定了事件处理器后，我们向Arduino微控制器里写入“V”字符，告诉它接收到了短信，它现在应该打开/关闭门锁。

我们现在往文件中加入sendMessage函数，它有2个参数：res和message。

 
 
    
  
  
  1. function sendMessage(res, message) {
    2. 
  
  
  2.  var resp = new twilio.TwimlResponse();
    3. 
  
  
  3.  resp.message(message);
    4. 
  
  
  4.  res.type('text/xml');
    5. 
  
  
  5.  res.send(resp.toString());
    6. 
  
  
  6. }
    7.

调用sendMessage函数会给用户发送TwiML响应信息。TwiML是XML的子集，Twilio用它来传递短消息指令。在我们这里，我们用它告诉Twilio响应我发送的SMS信息。用户也许会发送“unlock”，程序会通过Twilio SMS回复 “Unlocking!”

我们已经配置了SMS处理器，最后只需要打开SerialPort，启动Express web server，我们的应用就开发完了：

 
 
    
  
  
  1. serialPort.open( function () {
    2. 
  
  
  2.  app.listen(3000);
    3. 
  
  
  3.  console.log('Listening on port 3000');
    4. 
  
  
  4. });
    5.

这就是所有我们需要的代码。现在，如果你上传我们之前写的Arduino代码，运行nodelock.js，方法是在终端里执行node nodelock.js，程序就启动了。

如果你在开发的过程中遇到了错误，可跟这些代码对比一下看是什么问题。

在创建并登陆你的Twilio帐号后，到 Twilio控制台，点击号码标签，选择你希望用来控制锁的号码。你会看到两个框，语音请求地址(Voice Request URL)和消息请求地址(Messaging Request URL)。我们使用Messaging Request URL来传递我们的短信文本信息。

因为Twilio是通过HTTP请求通信的，我们需要有一个能从公网上访问的地址，当有消息到达时，Twilio会将信息传递跟这个地址。于是我们之前安装的ngrok就起作用了。

等你的node.js服务器起来，开一个终端窗口，在你安装ngrok的目录下输入./ngrok 3000，这里你需要指定一个地址，通过它，外部服务能访问你的本地服务器。在这个地址后面跟上/sms，填入Twilio Messaging Request URL栏里，保存设置，试着发送一个短信！你的门锁应该随着短信自动打开或关闭。

祝大家玩的愉快，编程开心！

英文原文：Build Your Own Lockitron With Twilio, Arduino, and Node.js

译文链接：http://www.vaikan.com/lockitron-with-twilio-arduino-and-node-js/

名称栏目：使用Node.js、Twilio实现手机控制门锁
标题来源：http://www.csdahua.cn/qtweb/news15/2415.html

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