第 35 课：远程开关灯

我是吴老师。这是三个 C 档课题里的第一个，它代表的方向是"远程控制"。

先给你一个画面：

下午第三节课，你坐在教室里。你妈出差了，家里没人。你摸出手机，打开一个网页，敲两个字，按发送。

三秒钟之后，你家书桌上那盏纸皮小灯亮了。

你人在这栋楼里，灯在你家。中间没有一根线连着——指令是怎么过去的？

这就是你这个课题要做的东西。而且我要提前说一句：它跟前面那些课题不一样。

前面三十几个课题，做完了你都能拿在手里玩——按一下、吹口气、挥挥手，它就动。这个不行。 它天生就是为"你不在场"设计的。你坐在它旁边，它反而没什么好玩的。

所以这个课题，你得真的走开才算做完。

一、重点真不是"灯"

第 23 课我讲过这句话，这里再讲一遍，因为这个课题最容易做歪。

你要是把注意力全放在"灯亮了没有"上，你就白做了。

灯亮这件事你第 6 课就会了——一根线、两行代码，完事。这个课题真正值钱的东西，是"控制"这两个字本身。

盯着这张图看三秒。看那条线有多长。

你在这头按了一下，那个指令要经过你家的路由器、穿过互联网、落在一台你从没见过、也永远不会去见的服务器上，再被送回你家，最后落在一块巴掌大的板子上。中间六七个环节，没有一个是你能用手摸到的。

这件事你在第 23 课已经跑通了一遍。但那次你是在调试台里点按钮、板子就在你手边——你其实没感受到"远"。

这个课题要做的，就是把这盏灯装起来、摆到自己房间的桌子上，然后你走开。第二天放学回来，你在楼下用手机把它点亮。

那一刻的感受完全不一样。 你会突然意识到：我家那台空调、那盏客厅灯、那个扫地机器人，里面就是这个东西。

说句实话：很多成年人花几千块买了一整套智能家居，装完也不知道里面是怎么回事。你不但知道，你还自己做了一个出来。

二、闭环：这个课题的三个环节

第 9 课讲过，一个作品必须走完 传感器（看）→ 主控（想）→ 执行器（做）。这个课题的三个环节是这样对应的：

看出来了吗？它跟前面所有课题最大的区别，就在第一行。

前面那些课题，"看"的这一环全在板子身上——光敏在看、按钮在看、超声波在看。这个课题里，"看"的那只眼睛是你。

板子从头到尾不知道你是谁、你在哪，它只认识那一个主题名。这就是第 23 课讲的发布/订阅模型。

所以这件事其实挺哲学的：你把自己的"看"外包给了一条网络，然后站在几十公里外，指挥一个不认识你的东西。

智能家居、共享单车、远程抄表、大棚自动浇水——骨架一模一样。

闭环还有另一半，别漏了

这里我要专门讲一个东西：反馈。

你想想，你在教室里发了一条 on。灯亮了没有？

你不知道。

除非你妈在家帮你看一眼——那不叫远程控制，那叫打电话让你妈开灯。

真正的远程控制，必须有一条回头路：板子做完动作，把结果报回来。你在手机上看到"灯现在是开着的"，这才叫完成。

你 ──── 命令 on ────→ 邮局 ────→ 板子 → 灯亮
你 ←─── 状态 on ──── 邮局 ←──── 板子 ┘

这条回头路是 C 档的要求。 A 档、B 档的课题你人在现场，灯亮没亮一眼就看见了，不需要上报。这个课题你必须自己把反馈补上——不然它就是个坏的东西。

三、材料清单

套件里：ESP32-C3 开发板 ×1、LED 灯模块 ×1（丝印 VCC GND Signal）、杜邦线 ×5（多备两根，本课我们会弄坏一根）、USB 数据线 ×1。

身边要准备：

没有热熔胶？ 透明胶带 + 双面胶也能凑合，就是不结实。热熔胶几十块钱一把，后面三个 C 档课题都要用，建议备一把。

四、接线

只有三根线，跟第 6 课、第 23 课一模一样：

还是那盏灯，还是 GPIO3。 我们只是换了个方法让它亮。

接线之前先把板子的 USB 拔掉。 这条规矩从第 4 课讲到这儿，我还会一直讲。

五、动手：先跑通最丑的版本

这个课题的动手部分，思路跟前面不一样。

前面是"接一个模块 → 看现象 → 加一个模块 → 看现象"。这个课题只有一个模块，所以换个加法：功能一层一层往上叠。

每一层都有你能看到的现象，一层跑通了再上下一层。别一次全写完——联网的坑多，一口气写一大段，出了错你根本不知道是哪一层的事。

第 1 层：让灯跟着调试台的消息亮灭

这一层跟第 23 课完全一样，那节课做通了的话，这层就是抄过来的：去 bemfa.com 注册 → 进控制台新建一个主题（比如 light002，换成你自己的）→ 找到私钥抄下来 → 先在网页调试台里自己发一条、自己收一条。

不通就别往下走。 调试台自己发自己收都不通，后面全是白费劲。

注册页面长什么样、按钮在哪儿，我不告诉你。 巴法云这种网站改版改得勤，我写了也是错的。你自己对着实际界面找，找不着就翻帮助文档，或者截个图丢给 AI 问"我要新建一个 MQTT 主题，点哪里"。参数按下面表里填，界面按你看到的来。

#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>

const char* WIFI_NAME = "你家的WiFi名字";
const char* WIFI_PASS = "你家的WiFi密码";
const char* MQTT_HOST = "bemfa.com";
const int   MQTT_PORT = 9501;
const char* CLIENT_ID = "你的私钥";
const char* TOPIC_CMD = "light002";      // 收命令的主题

WiFiClient net;
PubSubClient mqtt(net);

void onMessage(char* topic, byte* payload, unsigned int len) {
  String msg;
  for (unsigned int i = 0; i < len; i++) msg += (char)payload[i];

  Serial.print("收到消息：");
  Serial.println(msg);                   // 先打印出来看！

  if (msg == "on")  digitalWrite(3, HIGH);
  if (msg == "off") digitalWrite(3, LOW);
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(3, OUTPUT);

  WiFi.begin(WIFI_NAME, WIFI_PASS);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println();
  Serial.print("WiFi 连上了，IP：");
  Serial.println(WiFi.localIP());

  mqtt.setServer(MQTT_HOST, MQTT_PORT);
  mqtt.setCallback(onMessage);           // 收到消息就调 onMessage
}

void loop() {
  if (!mqtt.connected()) {
    Serial.print("连邮局...");
    if (mqtt.connect(CLIENT_ID)) {
      Serial.println("成功");
      mqtt.subscribe(TOPIC_CMD);
      Serial.println("已订阅：" + String(TOPIC_CMD));
    } else {
      Serial.print("失败，错误码 ");
      Serial.println(mqtt.state());      // 这个错误码别删，它是最有用的线索
      delay(3000);
    }
  }
  mqtt.loop();
}

串口里要看到三句话：WiFi 连上了，IP：192.168.x.x、连邮局...成功、已订阅：light002。

然后去调试台发一条 on。灯应该亮了。

现象有了，这就是第一层。 丑，但通了。

第 2 层：加上那条回头路——状态上报

现在做本课的重点：让板子干完活以后，把结果报回去。

先说一个必须遵守的规矩（第 23 课讲过，这里是它的经典应用场景）：

收命令、发状态，必须用两个不同的主题。

因为 MQTT 的规矩是：一条消息会投给所有订阅了这个主题的人——包括发消息的人自己。你要是又收又发都用 light002，板子就会把自己刚报上去的"灯亮了"当成一条新命令收回来，然后拿这三个字去跟 on 比——现象是灯莫名其妙地抽风。

所以：收命令用 light002，发状态用另一个主题。 我这儿用 sensor002，去控制台把它也建出来。

在 onMessage 里加两行：

  if (msg == "on") {
    digitalWrite(3, HIGH);
    mqtt.publish("sensor002", "lamp:on");       // ← 报回去：灯现在是开的
    Serial.println("已上报：lamp:on");
  }
  if (msg == "off") {
    digitalWrite(3, LOW);
    mqtt.publish("sensor002", "lamp:off");      // ← 报回去：灯现在是关的
    Serial.println("已上报：lamp:off");
  }

现在去调试台，订阅 sensor002，然后发一条 on。

你会看到两件事同时发生：灯亮了，调试台里冒出来一条 lamp:on。

看到没有——这就叫反馈。 你现在能同时看到"我发了什么"和"它现在是什么状态"。

lamp:on 这个格式是我随口定的。 你也可以发 1、发 on、发"灯开了"——只要你自己认。服务器完全不管内容，这就是第 23 课说的"你自己定的一门暗号"。

但有一条：定好了就别乱改。 你以后要是写个小程序来读这个状态，格式一改，那边就瞎了。

第 3 层：上电自动报一次，然后自己连回来

这一层是为"你真的走开"准备的。

灯一直插着电，中间万一断了一次电——跳闸、插头松了、路由器重启——板子重新起来之后，你手机上显示的状态就是过期的。你以为灯关着，其实它开着。

所以让它一开机就报一次自己的状态。 在刚才那句 mqtt.subscribe(...) 后面加一行：

      mqtt.publish("sensor002", "lamp:off");
      Serial.println("开机上报：lamp:off");

这里我写死了 lamp:off，因为板子刚上电，灯确实是灭的。但更严谨的写法是把灯的状态记在一个变量里，报那个变量。 怎么记？这个留给你想。（提示：变量在断电之后就没了——所以开机那一刻，你能确定的状态只有"灭"。）

加完这段，然后测两件事（不用写代码，就是测）：

1. 把板子 USB 拔掉，等五秒，插回去。 串口里应该又出现那三句话，然后是一句开机上报。
2. 把你家路由器电源拔掉，等十秒，插回去。 等一两分钟，看板子有没有自己重新连上邮局。（路由器重启一次要一分多钟，你会看到板子在那儿反复重试——那是对的，别动它。）

这两步测通了，你的灯才算"能放在那儿不用管"。很多人的作品从桌上拿起来就废了，就是因为从来没测过这一条。

六、造物：纸皮灯座

现在把它变成一个东西。提醒一句：先全部接好、跑通，再开始粘。

① 底座（纸皮，8cm × 8cm）

从快递盒上剪一块 8cm 见方的纸皮。不用很精确，但四个角剪圆一点，不然容易翘。

② 灯座（小纸皮条）

剪一条 2cm 宽、6cm 长的纸皮，对折成 L 形（像个直角小凳子）。LED 模块平放在这个 L 形上、灯珠朝上，用热熔胶在模块两个角上点一下粘住。再把这个 L 形粘在底座中间偏后的位置。

热熔胶只要点两下就够。 学生最常见的错误是挤一大堆、糊得到处都是——胶糊到插头上，你以后就换不了线了。

③ 灯罩（纸筒）

A4 纸竖着裁一半（A5），卷成一个筒，直径 6~7cm、高 10cm 左右。接缝用胶带粘住。

• 要更亮更均匀：用描图纸，或者在内层贴一张白纸
• 要有光斑：在外面用针扎一排小孔，光会漏出来一排小点，挺好看
• 要能拆：灯罩不要粘死，直接套上去——以后换线、换模块还得拆

粘在哪儿、线怎么走：

USB 出线口：在底座侧面用美工刀开一个 1cm 宽的小口子，USB 线从那儿引出去。这个口子请家长帮忙开——美工刀划纸皮的时候一打滑就是一道口子，年年都有人中招。

最后一步：全部粘完，插上电，再测一遍。 调试台发 on，看灯亮不亮。这一步千万别省。 为什么？往下看。

七、灯不亮？按这个顺序查（本课的坑在这节）

我先把话撂这儿：这个课题我埋了一个坑，你或者你同学大概率会撞上。

别慌。联网的故障最烦人的地方是"没反应"三个字信息量太低，所以咱们不猜，按顺序走。

先分岔：打开串口监视器，在调试台发一条 on

看串口有没有打印 收到消息：on。这一句话就能把问题砍成两半——这就是第 23 课讲的"对半砍"。

岔路 A：串口一个字都没打印

说明消息根本没送到板子。跟灯、跟线、跟接线一点关系都没有，别去动硬件。

1. 串口里有没有 连邮局...成功 和 已订阅：xxx？ 没有 → 先回第 23 课那套排查（WiFi 名字、密码、频段、私钥、错误码）。
2. 一个字符一个字符地对主题名：你代码里 TOPIC_CMD 那个字符串，跟你在调试台里发消息时选的主题，是不是同一个？
3. 去调试台自己订阅一下、自己发一条。 收得到 → 服务器没问题，是你的板子没上来；收不到 → 服务器那边的事，板子都不用碰。

这个坑的经典形态是：板子订阅的是 light002，你在调试台里手一抖发到了 light001。串口上什么都没发生，然后你开始怀疑代码——代码一行都没错。

这就是本课最需要练的那个判断：先分清是"没收到"还是"收到了没处理"。 一个看串口就能分清的问题，别用猜的。

岔路 B：串口打印了 收到消息：on，灯就是不亮 ← 本课埋的坑

先说结论：网络这一整条链路是通的。 从你的手机到邮局到板子，几千里路都跑通了。问题在"灯"这半边——三根线、一个模块的范围。

按顺序查，每一步都在缩小范围：

① 先排除代码。 在 digitalWrite(3, HIGH); 前面加一句打印，跑一遍。

• 打印出来了 → 代码走到这一步了，代码没问题，往硬件查，往下走 ②
• 没打印 → 那才是代码的问题（msg 真的等于 on 吗？前面是不是有个看不见的空格或者换行？ 一个字符一个字符对）

② 拿万用表，打到直流电压档（标着 V 后面一条直线那个，不是波浪线那个）。黑表笔搭在 LED 模块的 GND 针脚上，红表笔搭在模块的 VCC 针脚上。

这一步在问一个特别朴素的问题：这个模块，到底有没有拿到电？

③ 模块有电，那就量信号。 黑表笔还搭 GND，红表笔挪到模块的 Signal 针脚。在调试台发 on，盯着表。

• 发 on 时跳到 3.3V，发 off 时掉回 0V → 模块这边全对，那问题在模块本身（换一个试试）或者你插错脚了
• 一直不动 → 信号没送到模块，往下走 ④

④ 表笔从模块挪到板子上。 黑表笔搭板子的 GND 排针，红表笔搭板子的 3.3V 排针。

• 量到 3.3V → 板子是好的、有电。 那问题就锁定在连接板子和模块的那几根杜邦线上，往下走 ⑤
• 量到 0V → 板子自己没起来，去查 USB 线和电脑接口

⑤ 拔下来，万用表打到通断档（那个像二极管或者标着")))"的档位），三根线一根一根量。

通断档怎么用（第 5 课讲过）：两根表笔碰在一起，表会"嘀"一声；把一根杜邦线的两头分别捏住，响 = 这根线是好的，不响 = 这根线内部断了。

三根线，一根一根量。要是有一根不响——恭喜，你抓到了。

根因

那根线，外皮是完好的，两头的塑料壳也好好的，插在排针上稳稳当当。你肉眼看、用手拽，都看不出任何毛病。但里面的铜丝已经断了。

这就是我在这个课题里故意留的坑。 我挑它，是因为它把最气人的那种故障演给你看：现象是"灯不亮"——一个信息量几乎为零的现象，而真正的原因藏在一个你根本不会想到要去看的地方。

想亲眼见识一次？三十秒的事：

找一根杜邦线，捏住两头的塑料壳，把中间那段来回折二十次，然后用通断档量一下。

你会发现它已经不响了。

线不是被剪断才坏的，它多半是被折坏的。 尤其是你把它弯成一个很急的角、或者像刚才装灯座那样把线拉紧过。

这个实验能让你在以后每次"莫名其妙不工作"的时候，第一个想到去量线。

⑥ 换一根线，灯亮了。

顺手把那根坏的扔进垃圾桶。 别放回线堆里——不然你下次还会拿到它，然后再把这整套流程走一遍。这个坑我见人踩过不止一次，第二次踩的往往还是同一根线。

自测

本节你要动手做的事

• [ ] 先把灯跑通：三根线接好，串口能看到"已订阅"，调试台发 on 灯亮
• [ ] 加上状态上报：收命令一个主题、发状态另一个主题（别共用一个）
• [ ] 加上开机上报：板子一连上邮局就先报一次当前状态
• [ ] 测断电恢复：拔 USB 重插、重启路由器，看它能不能自己连回来
• [ ] 做灯座：底座、L 形灯座、纸筒灯罩——先跑通再粘，粘完再测一遍
• [ ] 量一次那三根线：万用表通断档，一根一根量。记住"响"和"不响"是什么感觉
• [ ] 做个折线实验：拿根杜邦线来回折二十次，再量一遍——亲眼看它从好变坏
• [ ] 真的走开一次：把灯插上电放在你房间，你出门（或者去另一个房间），用手机浏览器打开调试台发一条 on，让家里人帮你看一眼灯亮了没有

这个课题做完，你手里会有一个挺特别的东西：一个你不在家也能用的开关。

它不精致——纸皮剪的，胶挤得到处都是，灯罩还是歪的。但它走的链路，跟市面上那些智能插座一模一样。

而且这一路上你踩的坑，是真的坑：你会盯着一盏不亮的灯，怀疑代码、怀疑服务器、怀疑人生，最后发现是一根看着完好的线。

你得有点耐心。 联网的故障就是这样：看不见、摸不着、还特别多。但"对半砍"这个思路你已经有了——先用串口把问题砍成"没收到"和"收到了没做"两半，再砍一半，再砍一半。

三个 C 档课题里，你已经做完一个了。

下一节换个方向：不用路由器、不用服务器、不用互联网，两块板子隔空直接说话。而且这次我们要做两个东西——一个探测器，一个报警器，分开放在两个地方。

先说清楚：下一节课需要两块板子。你只有一块的话可以跳过，它不影响最后一课。