# 给竹子垫高一层，再教它自己开灯

> 为了给竹子接上 AMS、解决料盘卡料，我搜了一圈，没有找到完全满足要求的现成产品，于是自己画模型、3D 打印，做了一个会看人、会看打印动作、也能远程控制的智控增高架。本文沿着脑图、四根 GPIO 和装配过程讲起，对照早期视频与当前公开固件，拆开灯带计时、MQTT 控制和网页升级，并说明风扇与复刻资料还缺哪些部分。



鸿尘客 Honchic · 机器人开发



这是我的第一个 DIY 作品，算是开端。

当时脑子里突然冒出一个想法：竹子的 AMS 要装到 P1S 上，料盘卡料的问题也一直挂着，能不能给打印机垫一层架子，顺便把它变得更好用一点？

想法有了，我先去搜现成的产品。搜来搜去，没有一款完全满足我的要求，那就自己动手。

我的要求是自己一条条理出来的：架子要能承重，要能封箱打印，四周要有灯，要能联网远程控制，还要能靠红外感知人和打印动作。这些后来都写进了脑图里。

![演示视频截图：AMS 装上 P1S 之后，下面那一层增高架的环绕灯带亮着](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-10920900/e2ff20af36d0e30bed4c2e92232ab0d5.png)

增高架本来是件很朴素的东西。垫高一层，扛住上面的重量，任务就算完成了。

可这一层空间都腾出来了，不往里塞点东西，总觉得有点亏。

于是它多了一圈灯带、两个红外检测模块和一块 ESP-01S。走过去看打印进度，灯自己亮；打印结束，过一会儿自己灭；人不在旁边，也能从手机上给它下指令。

一层垫子，就这样变成了打印机的小中控。

![示意图：从冒出想法、搜现成产品，到理需求画脑图、建模打印、接线调试和装机测试](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-10920900/32aea9efc7797105b9978ca48f4d37fc.png)

## 先在脑图里把账算清楚

动手之前，我先开了一张脑图，把这件事拆成功能、硬件、软件三支。视频里能看到，它是一点点长出来的：起初只有三个空分支，后来才填进增高架、人体检测和云端控制。

![演示视频截图：「3D 打印智控」脑图，硬件清单和五条控制规则都列在上面](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-10920900/5984116128602624c7cad542c480f243.png)

功能这一支写得很贪心。增高架要承重，要能封箱打印，前后装风扇，四周再绕一圈灯带做顶部照明。电控部分另加三样，人体检测、打印任务检测，还有云端联网控制。

硬件清单倒是不长：

| 部件               | 在这里干什么                                 |
| ------------------ | -------------------------------------------- |
| ESP-01S 继电器模块 | 主控，负责联网，用继电器开关灯带             |
| 红外检测模块 ×2    | 一个看机外有没有人，一个看机内有没有打印动作 |
| COB 灯带           | 环绕增高架一圈，做顶部照明                   |
| 静音风扇 ×6        | 前后通风，为封箱打印准备                     |
| USB 转端子线       | 取电接线                                     |
| 自锁 LED 按钮      | 风扇总控开关                                 |

主控选 ESP-01S，理由也写在制作流程里：利用它的四个小端口，同时完成外部人体检测和内部打印动作检测。整块模块能拿来干活的 GPIO 就四根，要接一路继电器、两路红外，还想给风扇留个位置。

四个小端口，极限压榨。

## 四根 GPIO，一根不剩

当前仓库的固件里，四根引脚是这样分的：

| 引脚        | GPIO  | 用途                          |
| ----------- | ----- | ----------------------------- |
| `RelayPIN`  | GPIO2 | 继电器，开关灯带              |
| `Relay2PIN` | GPIO0 | 预留的第二路继电器            |
| `TXDPIN`    | GPIO1 | 机内红外检测，占用串口 TX     |
| `RXDPIN`    | GPIO3 | 机外人体红外检测，占用串口 RX |

灯带继电器按低电平开、高电平关来控制，固件运行起来后会先拉低 GPIO2，让灯亮起来。复刻时要先核对自己手上模块的触发电平。

ESP-01S 的这几根脚，每根都有自己的本职工作。

![示意图：ESP-01S 四根 GPIO 各接什么，以及它们原本的启动和串口职责](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-10920900/bf6a7260990b808fb77a152fa697dff0.png)

GPIO0 和 GPIO2 跟启动有关。上电那一刻，它们的电平参与决定芯片怎么启动，正常从 Flash 运行，需要两根都是高电平；GPIO0 被拉低，芯片就进了下载模式，乖乖等人烧录。

GPIO1 和 GPIO3 原本是串口的 TX、RX，烧录固件、打印日志都走它们。拿来读红外，串口调试就得让一让路。视频里的代码用 `Debug` 开关控制部分串口打印。当前仓库只屏蔽了部分调试日志，仍会初始化串口、输出连接信息，不能把这个开关当成串口已经彻底空出来。

复刻时可以记两件小事。烧录或者看串口日志前，先把接在 GPIO1、GPIO3 上的红外模块断开，免得它们和串口抢线。接在 GPIO0、GPIO2 上的模块，也要确认上电时不会把引脚拉低，否则板子可能卡在启动阶段，看起来像是坏了，其实只是没起来。

第二路继电器留在 GPIO0。视频里风扇还没装，电路图先把端口留了出来。

![演示视频截图：电路图画好，风扇暂时不装，端口先预留](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-10920900/4f577e013633e2fb304d69d2ce9ccda9.png)

## 灯什么时候亮，听谁的

一圈灯带，一个继电器，听起来很简单。麻烦的是规矩。什么时候该亮，什么时候该灭，几路信号一起来了，到底听谁的。

脑图里的软件那一支，我先写了五条设计规则。灯带和红外先做起来，风扇那两条留给后面的安装与控制补齐：

1. 云端下发指令时，自动检测全部停下。
2. 有打印任务时，灯带自动打开，打印完成后延时关闭。
3. 没有任务时，灯带默认关着，感应到有人才亮，延时后自动关闭。
4. 自锁按钮打开后，风扇才加入自动检测，否则风扇全关。
5. 风扇加入后，有任务时自动开启，打印完成后自动关闭。

第一条放在最前面。如果手机上点了「开」，灯却因为没检测到人又自己灭掉，云端那一下就白点了。这张脑图和下面的示意图，画的是我想要的控制顺序。

当前固件的接管方式还要分开、关来看。收到 `on` 后，灯持续亮着，自动检测暂停；收到 `off` 后，灯先关闭，同时恢复自动检测。随后红外再次触发，灯仍可能亮起来。**远程关灯不会一直锁住关闭状态。**

脑图里「没任务时默认关灯」也是目标规则。当前代码上电先亮灯，再进入检测和计时逻辑，启动时的表现要分开看。

两个红外的分工很明确。机外那个看人，有人走近就亮灯。机内那个看打印动作，里面一直在动，就当作有任务在跑。

![设计规则示意图：云端控制优先、红外自动检测让位；具体开关行为以正文中的固件说明为准](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-10920900/874373caf77bbb53f406dbb925c44910.png)

它没有去读打印机的任务状态，靠的是机内那个红外模块。代价是它只认动作，两次动作之间隔得久一点，它分不清机器是在歇口气还是真的打完了。关灯前留一段延时，就是给这种间隙留的余量。

延时多长，脑图里一开始写的是 10 秒，后来改成了「XX 秒」，留给调试再定。视频里的早期版本写得很直接，检测到信号就拉继电器，`delay(10000)` 等上 10 秒，再切回去。

![演示视频截图：loop() 里的机外人体检测和机内任务检测，用 delay(10000) 做延时](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-10920900/478493cfeb71254400b86fd0ae56b2f6.png)

`delay()` 写起来省事，代价是整个循环在这 10 秒里停住。早期版本把 MQTT 消息处理排在检测后面，这段时间轮不上它，云端发来的指令只能等着；两路检测接连触发，等待还会叠加。

**当前仓库已经把这两段长等待改成了 `millis()` 计时。** 每一圈记下现在的时间，再跟上一次动作的时间比较，主循环继续往下跑。

| 当前固件的检测逻辑                         | 动作与等待条件                     |
| ------------------------------------------ | ---------------------------------- |
| 机内红外有动作                             | 开灯，刷新机内计时，并清空机外计时 |
| 机内最后一次动作后满 30 秒                 | 才进入机外人体检测与关灯判断       |
| 机外红外有动作                             | 开灯，刷新机外计时                 |
| 已进入机外判断，机外最后一次动作后满 20 秒 | 关灯；若机外从未触发，也关灯       |

这两个时间是代码中实际比较的数值，不是简单把 30 秒和 20 秒相加。两路检测还各留了 50 毫秒的消抖等待，所以它去掉了原先的 10 秒阻塞，但还没有完全消除短暂停顿。

## 从一块板子，到一层架子

规矩定好，下面就是动手开干。

先建模。板子上阵列了一排长条通风槽，一格一格排得整整齐齐。

![演示视频截图：建模软件里给板件阵列出一排长条通风槽](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-10920900/8488758a931189bcf27cd7b98cb13bc1.png)

模型画完，零件交给 P1S 自己打。打印机给自己打增高垫，这活儿它干得倒是一点不含糊。

![演示视频截图：P1S 正在打印增高架的零件](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-10920900/3298ddf600046ee846429e9822f2e65e.png)

然后是代码框架和电路图。再然后，就是接线、调试、接线、调试。

灯带沿着增高架内圈贴了一整圈，装回打印机上点亮，打印区域一下子亮堂了。

![演示视频截图：增高架装回 P1S，内圈的灯带点亮](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-10920900/35418eace9b29f909aa58ecf37bb41c3.png)

ESP-01S 继电器模块这个小中控，我给它做了个磁吸架，藏在打印机侧边。

![演示视频截图：ESP-01S 继电器模块装上磁吸架，藏在打印机侧边](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-10920900/29ef439db2d40677c8039ae279f8dbbf.png)

视频里，装好后又测了一轮。机外检测正常，机内检测正常，云端控制也正常。

## 云端那一路

视频里录的这一版，云端接的是阿里云物联网平台。

代码按平台规则拼出属性主题，设备订阅 `/sys/{PRODUCT_KEY}/{DEVICE_NAME}/thing/service/property/set`。消息到了，先用 ArduinoJson 解析，再从 `params` 里取出开关状态，写给继电器。上报用的 `.../thing/event/property/post` 主题也一并定义好了。

测试时，我在手机上打开物联网平台的调试页，找到「智能灯开关」，点一下设置，灯带就跟着亮了。

![演示视频截图：手机打开物联网平台的调试页，给「智能灯开关」下发指令](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-10920900/29f9126312a4cff29f4f365c7b03ba6d.png)

视频记录的是早期阿里云版本。后来代码接入了自建 MQTT、微信小程序和 Home Assistant，现在公开的 `DIY_3DPrint_Parts` 仓库保存的是这一版。两条链路分开看，视频中的阿里云主题不能直接拿来控制当前固件。

自建 MQTT 版的客户端 ID 是 `3D_Print`，主题也重新起了名字：

| 主题            | 方向     | 内容                      |
| --------------- | -------- | ------------------------- |
| `3D_client/sub` | 设备发布 | 上报继电器状态            |
| `Wechat/pub`    | 设备订阅 | 微信小程序的控制指令      |
| `HA/3D_Control` | 设备订阅 | Home Assistant 的控制指令 |

固件每 5 秒上报一次继电器状态。灯开着时，数据长这样：

```json
{
  "info": { "name": "3D_Print" },
  "param": { "relay_pin": "on" }
}
```

关灯时，`relay_pin` 的值换成 `off`。这个值来自 GPIO2 的电平，表示控制输出的状态，不是灯带是否真的发光，也不是打印机的任务状态。

小程序控制使用 `info.name` 和 `equipment.switch1`。一条开灯消息可以这样写：

```json
{
  "info": { "name": "Wechat" },
  "equipment": { "switch1": "on" }
}
```

关灯时把 `switch1` 改为 `off`。协议里也留了 `info.time`，但当前代码没有用它判断消息先后或重复。Home Assistant 那一路更省事，消息体直接发 `on` 或 `off`。两个入口的格式不同，发错主题或消息结构，不能指望设备猜出你的意思。

![示意图：视频版经阿里云物联网平台、文档版经自建 MQTT 服务器的两条云端控制链路](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-10920900/cbc9302395ed9d7de792099b1f7f220a.png)

这份代码用 PlatformIO 管理，`platformio.ini` 定义 `esp01_1m` 环境和 Arduino 框架，库依赖约束为 ArduinoJson `^7.0.3`、PubSubClient `^2.8`。具体控制逻辑集中在 `src/main.cpp`。

Wi-Fi 与 MQTT 服务配置也写在这个文件里。当前代码会调用 `WiFi.config(...)` 使用静态 IP，换网络时要一起检查设备 IP、网关、子网和 DNS，不能只改 Wi-Fi 名称与密码。

代码还接入了 `ESP8266WebServer` 和网页 HTTP OTA，默认升级入口在设备本地 IP 下的 `/update`。先通过串口烧好固件、让设备连入局域网，再从浏览器上传新的固件文件，才有机会少拆一次藏在侧边的小盒子。

MQTT 连接使用 1883 明文端口，当前 `connect()` 调用只传客户端 ID，没有传用户名和密码；网页升级也没有设置登录凭据。复刻时要改成自己的配置，认证需要补进连接代码，不能只在服务端设密码。

网络部分还写了断线重连和约 48 小时自动重启。这里也留着需要继续打磨的地方：MQTT 重连会反复等待 broker，连不上时后面的检测和网页服务也会等；控制主题只在启动时订阅，重连后还需要重新订阅。定时重启接上了，长期稳定性仍要靠设备运行来检验。

## 想先把固件跑起来

可以先从灯带和两路检测开始，把最小的一圈接通，再考虑风扇。当前公开仓库收录了电控固件，增高架模型、电路源文件和完整物料规格还没有放进去；文章里的部件表和视频截图能帮助理解，但还不是一套完整的复刻资料。仓库也未附许可证，使用范围需要另行明确。

1. 用 PlatformIO 打开仓库根目录，选 `esp01_1m` 环境。
2. 在 `src/main.cpp` 中换成自己的网络与 MQTT 配置，再核对继电器触发电平和两路传感器的信号。
3. 编译后用自己的串口烧录器首次上传。烧录时断开 GPIO1、GPIO3 上的红外模块，按 ESP-01S 的下载模式连接 GPIO0，烧录后再恢复正常启动接线。
4. 分别验证机内动作、机外人体检测、MQTT 开关与恢复自动的行为，再试设备本地的 `/update` 页面。先确认灯带控制符合预期，再继续扩展。

工程的编译与串口上传命令是：

```bash
pio run -e esp01_1m
pio run -e esp01_1m --target upload
```

串口上传还需要实际烧录器、供电和正确的下载模式接线。这两行命令不会替你把线接好。

## 风扇的位置，先空着

六个静音风扇和那颗自锁按钮，是为夏天准备的。脑图里写着「夏天就可以愉快的封箱打印 PLA 材料啦」，风扇就是为这一句准备的。

视频里，风扇这一路还没装。位置、端口和设计规则先留着，当前固件也仅声明了 GPIO0 这根预留脚，没有初始化风扇输出，更没有自锁按钮和风扇的控制逻辑。后面要补的是供电、接线和代码，不只是把六个风扇拧上去。

脑洞先落地，细节慢慢打磨。增高架里的位置，先给它留着。

AMS 最后稳稳坐了上去。我用它打了一块多色的磁吸封箱板，吸在正面，顺手把多色打印也测了一遍。

![演示视频截图：多色磁吸封箱板吸在正面，上方的 AMS 和灯带亮着](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-10920900/a0ca24d0cabafcbc04802f308c705e88.png)

一开始，只是想给 AMS 垫高一层。

现在这一层会看人，会看打印机，也听手机的话。走过去，灯亮了。走开一会儿，它自己熄掉。

灯先亮起来了，风扇的位置还给下一步留着。



鸿尘客 Honchic · 把脑洞焊到电路板上



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为了给竹子接上 AMS、解决料盘卡料，我搜了一圈，没有找到完全满足要求的现成产品，于是自己画模型、3D 打印，做了一个会看人、会看打印动作、也能远程控制的智控增高架。本文沿着脑图、四根 GPIO 和装配过程讲起，对照早期视频与当前公开固件，拆开灯带计时、MQTT 控制和网页升级，并说明风扇与复刻资料还缺哪些部分。

给竹子垫高一层，再教它自己开灯

为了给竹子接上 AMS、解决料盘卡料，我搜了一圈，没有找到完全满足要求的现成产品，于是自己画模型、3D 打印，做了一个会看人、会看打印动作、也能远程控制的智控增高架。本文沿着脑图、四根 GPIO 和装配过程讲起，对照早期视频与当前公开固件，拆开灯带计时、MQTT 控制和网页升级，并说明风扇与复刻资料还缺哪些部分

硬件

开发工具

物联网

自制竹子的AMS智控增高架，集成灯带、双红外检测与远程控制。通过ESP-01S四GPIO实现人体感应、打印动作识别及MQTT云端控制，支持微信小程序和HomeAssistant。3D打印模型配合磁吸结构，解决料盘卡料问题，当前固件已开源，支持网页OTA升级，风扇控制预留待完善。

代码解释

MQTT

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