Xiao ESP32C3 ESPHome 智能 ThermoStat

这篇 Wiki 将逐步指导如何制作一个 Xiao ESP32C3 ESPHome 智能温控器。现在我们开始吧！

硬件准备

如果你想完整地跟随本教程，你需要准备以下硬件。

Seeed Studio XIAO ESP32C3	Seeed Studio 扩展板	Home Assistant 设备 e.g. Seeed Studio 家居助理 黄色
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Grove Sensors

Grove - 温度和湿度传感器Pro （DHT22/AM2302）	Grove - 2 通道 SPDT 继电器	Grove - 继电器大电流 5V/10A	Grove - OLED 显示屏 0.96 英寸（SSD1315）	瞬时按钮（任何类型都可以）
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软件准备

安装 Home Assistant

确保你已经安装并运行了 Home Assistant。这里有多篇 Wiki 介绍如何将 Home Assistant 刷入 产品 。 我使用的是由 Raspberry Pi CM4 提供支持的 Home Assistant Yellow，所以我可以 直接使用官方方式将操作系统刷入 Home Assistant Yellow。

在 Home Assistant 上安装 ESPHome

ESPHome 可以作为 Home Assistant 插件 安装，可以通过插件商店轻松安装。

• 步骤 1. 点击 INSTALL

• 步骤 2. 启用所有选项并点击 START

如果 ESPHome 成功加载，你将看到以下窗口：

开始使用

一旦所有的软件和硬件都准备好，我们就可以开始了。

1. 将 Seeed Studio XIAO ESP32C3 添加到 ESPHome

• 步骤 1. 点击 + NEW DEVICE

• 步骤 2. 点击 CONTINUE

• 步骤 3. 输入设备的 名称 并输入WiFi 凭据，如 网络名称 和 密码。然后点击 下一步

• 步骤 4. 选择 ESP32-C3 并点击

• 步骤 5. 点击 SKIP 因为我们将手动配置这个板子

2. 创建并上传 YAML 配置

• 步骤 1. 点击 EDIT 在新创建的 Board 下

• 步骤 7. 创建并上传 YAML 配置

  代码说明：

  • 名称："thermostat"

  • 板子配置：
    闪存模式设置为 DIO。
    板子指定为 "seeed_xiao_esp32c3"，使用 Arduino 框架。

  • 开机时的操作：
    显示日志信息："Booting thermostat."
    关闭三个继电器：heat、cooling 和 fan。
    延迟 500 毫秒。
    执行名为 "boot_beep" 的脚本。

  • 脚本配置：
    启动蜂鸣脚本：
    打开蜂鸣器，将其频率设置为产生蜂鸣声，并在 300 毫秒后关闭。

  • API 和 OTA 配置：
    API：
    指定了加密密钥。
    OTA：
    设置密码为 "13371337" 用于无线更新。

  • 蜂鸣器输出：
    使用 LEDC 平台配置，连接到引脚 5。

  • Wi-Fi 配置：
    指定连接 Wi-Fi 的 SSID 和密码。
    回退热点（强制门户）配置为 SSID "Xiao-Esp32C3" 和密码 "13371337"。

  • I2C 配置：
    配置与 SDA 引脚 6 和 SCL 引脚 7 的 I2C 通信。

  • 字体配置：
    为显示器定义了两种不同大小的字体。

  • 显示器配置：
    使用 SSD1315 I2C 显示器，并通过 lambda 函数格式化和显示信息。 显示温度（华氏度）、湿度、Wi-Fi 信号强度和 IP 地址。

  • 传感器配置：
    使用 DHT22 传感器读取温度和湿度，更新间隔为 10 秒。
    包含 Wi-Fi 信号传感器，更新间隔为 20 秒。

  • 文本传感器配置：
    显示温控器的 IP 地址和 ESPHome 版本。
    

  • 开关配置：
    配置三个 GPIO 开关，用于 relay_heat、relay_cooling 和 relay_fan。

  • 二进制传感器配置：
    配置一个二进制传感器，用于循环风扇按钮按下。
    按下按钮时，它控制气候系统的风扇模式。

  • 气候配置：
    使用指定的温度传感器实现温控功能。
    定义加热、冷却、风扇模式和空闲状态的动作。
    设置温度限制、步骤大小和默认预设。

  将此内容粘贴到您的 ESPHome 设备配置 yaml 文件中。您也可以点击 这里 下载完整的 .yaml 文件。

esphome:
  name: ecostat
  platformio_options:
    board_build.flash_mode: dio
  on_boot:
    priority: 750
    then:
      - logger.log: "Booting EcoStat"
      - delay: 500ms
      - lambda: |-
          id(relay_heat).turn_off();
          id(relay_cooling).turn_off();
          id(relay_fan).turn_off();
          id(ecostat_control_heat).mode = CLIMATE_MODE_OFF;
          id(ecostat_control_cooling).mode = CLIMATE_MODE_OFF;
      - script.execute: boot_beep

esp32:
  board: seeed_xiao_esp32c3
  variant: esp32c3
  framework:
    type: arduino
    platform_version: 5.4.0

#logger：
 # 级别：VERY_VERBOSE

api:
  encryption:
    key: "YOURKEYHERE"

ota:
  password: "13371337"

script:
- id: boot_beep
  then:
    # 第一 ^E
    - output.turn_on: buzzer
    - output.ledc.set_frequency:
        id: buzzer
        frequency: 659.25Hz  # E
    - output.set_level:
        id: buzzer
        level: "50%"
    - delay: 150ms
    - output.turn_off: buzzer
    - output.turn_on: buzzer
    - output.ledc.set_frequency:
        id: buzzer
        frequency: 1000Hz
    - output.set_level:
        id: buzzer
        level: "50%"
    - delay: 150ms
    - output.turn_off: buzzer
output:
  - platform: ledc
    pin: 5
    id: buzzer

wifi:
  ssid: YOURWIFINAME
  password: YOURWIFIPASS

  # 在 wifi 连接失败的情况下启用回退热点（强制门户）
  ap:
    ssid: "Xiao-Esp32C3 Fallback Hotspot"
    password: "13371337"

i2c:
  sda: 6
  scl: 7
  scan: False

font:
  # gfonts://family[@weight]
  - file: "gfonts://Roboto"
    id: roboto
    size: 20

  - file: "gfonts://Poppins@700"
    id: inter
    size: 10

display:
  - platform: SSD1315_i2c
    id: oled
    model: "SSD1315 128x64"
    address: 0x3C
    lambda: |-
      float temp_celsius = id(temp).state;
      float temp_fahrenheit = (temp_celsius * 9.0 / 5.0) + 32.0;
      char temp_str[6]; // Buffer for temperature string
      dtostrf(temp_celsius, 4, 1, temp_str); // Convert Celsius to string with 1 decimal place

      it.print(28, 0, id(inter), id(ip_address).state.c_str());
      it.printf(0, 18, id(roboto), "T: %.1f  ", temp_fahrenheit);
      it.printf(70, 18, id(roboto), "H: %d", int(id(humidity).state));
      it.printf(31, 45, id(inter), "RSSI: %d", int(id(rssi).state));

climate:
  - platform: thermostat
    name: "EcoStat Heating"
    id: ecostat_control_heat
    sensor: temp
    heat_deadband: 2 °F
    heat_overrun: 0
    min_heating_run_time: 60s
    min_heating_off_time: 120s
    min_idle_time: 3min
    visual:
      min_temperature: 60 °F
      max_temperature: 80 °F
      temperature_step:
        current_temperature: 0.1
        target_temperature: 1.0
        target_temperature_low: 65 °F
    heat_action:
      - switch.turn_on: relay_heat
    idle_action:
      - switch.turn_off: relay_heat
    default_preset: Normal
    preset:
      - name: Normal
        default_target_temperature_low: 65 °F


  - platform: thermostat
    name: "EcoStat Cooling"
    id: ecostat_control_cooling
    sensor: temp
    cool_deadband: 2 °F
    cool_overrun: 0
    min_cooling_off_time: 20s
    min_cooling_run_time: 60s
    min_idle_time: 3min
    visual:
      min_temperature: 60 °F
      max_temperature: 80 °F
      temperature_step:
        current_temperature: 0.1
        target_temperature: 1.0
        target_temperature_low: 70 °F
    cool_action:
      - switch.turn_on: relay_cooling
    idle_action:
      - switch.turn_off: relay_cooling
    min_fan_mode_switching_time: 20s
    fan_mode_on_action:
      - switch.turn_on: relay_fan
    fan_mode_off_action:
      - switch.turn_off: relay_fan
    default_preset: Normal
    preset:
      - name: Normal
        default_target_temperature_high: 70 °F

sensor:
  - platform: dht
    pin: 20
    model: DHT22
    update_interval: 10s
    temperature:
      name: "EcoStat Temperature"
      id: temp
    humidity:
      name: "EcoStat Humidity"
      id: humidity
  - platform: wifi_signal
    name: "Wi-Fi Signal Strength"
    id: rssi
    update_interval: 20s

text_sensor:
  - platform: wifi_info
    ip_address:
      name: "EcoStat IP Address"
      id: ip_address
  - platform: version
    name: "EcoStat ESPHome Version"

switch:
  - platform: gpio
    id: relay_heat
    pin:
      number: 10
      mode: OUTPUT
  - platform: gpio
    id: relay_cooling
    pin:
      number: 9
      mode: OUTPUT
  - platform: gpio
    id: relay_fan
    pin:
      number: 21
      mode: OUTPUT

binary_sensor:
  - platform: gpio
    id: tempup
    pin:
      number: 8
      mode: INPUT_PULLUP
    filters:
      - delayed_on: 50ms
      - delayed_off: 50ms
    on_press:
      then:
        - lambda: |-
            if (id(ecostat_control_heat).mode == esphome::climate::CLIMATE_MODE_HEAT) {
              auto current_target_temp = id(ecostat_control_heat).target_temperature_low;
              id(ecostat_control_heat).target_temperature_low = current_target_temp + 0.56;
              auto current_target_temp_high = id(ecostat_control_heat).target_temperature_high;
              id(ecostat_control_heat).target_temperature_high = current_target_temp_high + 0.56;
            } else if (id(ecostat_control_cooling).mode == esphome::climate::CLIMATE_MODE_COOL) {
              auto current_target_temp = id(ecostat_control_cooling).target_temperature_low;
              id(ecostat_control_cooling).target_temperature_low = current_target_temp + 0.56;
              auto current_target_temp_high = id(ecostat_control_cooling).target_temperature_high;
              id(ecostat_control_cooling).target_temperature_high = current_target_temp_high + 0.56;
            }

  - platform: gpio
    id: tempdown
    pin:
      number: 2
      mode: INPUT_PULLUP
    filters:
      - delayed_on: 50ms
      - delayed_off: 50ms
    on_press:
      then:
        - lambda: |-
            if (id(ecostat_control_heat).mode == esphome::climate::CLIMATE_MODE_HEAT) {
              auto current_target_temp = id(ecostat_control_heat).target_temperature_low;
              id(ecostat_control_heat).target_temperature_low = current_target_temp - 0.56;
              auto current_target_temp_high = id(ecostat_control_heat).target_temperature_high;
              id(ecostat_control_heat).target_temperature_high = current_target_temp_high - 0.56;
            } else if (id(ecostat_control_cooling).mode == esphome::climate::CLIMATE_MODE_COOL) {
              auto current_target_temp = id(ecostat_control_cooling).target_temperature_low;
              id(ecostat_control_cooling).target_temperature_low = current_target_temp - 0.56;
              auto current_target_temp_high = id(ecostat_control_cooling).target_temperature_high;
              id(ecostat_control_cooling).target_temperature_high = current_target_temp_high - 0.56;
            }

  - platform: gpio
    id: modeswitch
    pin:
      number: 3
      mode: INPUT_PULLUP
    filters:
      - delayed_on: 50ms
      - delayed_off: 50ms
    on_press:
      then:
        - lambda: |-
            auto current_mode = id(ecostat_control_heat).mode;
            if (current_mode == esphome::climate::CLIMATE_MODE_OFF) {
              id(ecostat_control_heat).mode = esphome::climate::CLIMATE_MODE_HEAT;
            } else if (current_mode == esphome::climate::CLIMATE_MODE_HEAT) {
              id(ecostat_control_heat).mode = esphome::climate::CLIMATE_MODE_COOL;
            } else if (current_mode == esphome::climate::CLIMATE_MODE_COOL) {
              id(ecostat_control_heat).mode = esphome::climate::CLIMATE_MODE_OFF;
            }

  - platform: gpio
    id: momentaryswitch0
    pin:
      number: 4
      mode: INPUT_PULLUP
    filters:
      - delayed_on: 50ms
      - delayed_off: 50ms
    on_press:
      then:
        - if:
            condition:
              switch.is_off: relay_fan
            then:
              - climate.control: 
                  id: ecostat_control_cooling
                  fan_mode: "on"
            else:
              - climate.control: 
                  id: ecostat_control_cooling
                  fan_mode: "off"

3. 组装选择的外壳（可选）

这是我为这个项目使用的外壳的 STL 文件：

EcoStatV2 ecostatcase

EcoStatV2 ecostatlid

随意使用或修改这些文件。如果你没有 3D 打印机，网上有很多服务可以打印这些文件，并使用你想要的任何材料。

4. 安装组件

步骤 1：将所有列出的组件安装到外壳中

使用 M2x4 和 M2x6 螺钉，将所有之前列出的组件安装到外壳中的对应位置。
（DHT22 传感器直接压入固定位置）。

步骤 2：将所有传感器和外设连接到上述 YAML 文件中对应的引脚

这是我在连接过程中使用的方法：

• DHT22/SSD1315 - 使用 JST 连接器： 对 DHT22 和 SSD1315 连接器进行去焊并将其翻转至 PCB 的另一侧，以确保合适的安装。

• 两种类型的继电器 - 使用 JST/DuPont 连接器： 对于继电器，我在一侧使用了 JST 连接器，另一侧则使用杜邦连接器用于扩展板上的 GPIO 引脚。

• 电池连接： 我还将一个 3.7V 锂电池连接到扩展板的电池接口，用作主电源丢失时的备用电池。

步骤 3：将所需样式的短时按钮连接到外壳的前面

我通过使用一些热熔胶将按钮固定在外壳前面，然后将线缆焊接到短时按钮的对角引脚上，并将杜邦连接器连接到线缆的另一端，以连接到扩展板上的正确 GPIO 引脚。

步骤 4：将显示屏装入前盖的后部

将显示屏装入前盖的后部（用少量热熔胶固定）。然后使用 3 个 M4x6 螺钉将前盖固定到外壳上，如下图所示。

5. 将电缆连接到 EcoStat 上对应的继电器

智能温控器完成！只需将现有的家庭温控器拆除，使用下图连接正确的电缆至 EcoStat 上的对应继电器即可！

✨ 贡献者项目

• 此项目由 Seeed Studio 贡献者项目支持。
• 感谢 Chris 的努力，您的作品将会在 此处展示。

技术支持与产品讨论

感谢您选择我们的产品！我们在此提供多种支持，以确保您使用我们的产品时能有顺利的体验。我们提供多种沟通渠道，以满足不同的需求和偏好。