Guia Completo: Dispositivo IoT com ESP8266-01 e Arduino Nano

Componentes e Materiais

Arduino Nano R3	1
Módulo ESP8266 ESP-01	1
Módulo Relé 2 Canais	1
LEDs	2
Protoboard	1
Jumpers	1 set
Resistores 1kΩ (2x), 2.2kΩ (1x)	3
PCB Personalizada (PCBWay)	1 (opcional)

Ferramentas Necessárias

• Ferro de solda
• Solda sem chumbo
• Fluxo de solda

Aplicações e Serviços Online

• Arduino IDE
• VS Code (opcional)
• Autodesk Eagle (opcional, para PCB)

Sobre o Projeto

Introdução

Vamos construir um dispositivo que conecta à internet e permite controle remoto de eletrodomésticos via Wi-Fi. Usaremos Arduino Nano com módulo ESP8266-01.

Cenário de Funcionamento

Painel de Controle (Web): Página web simples (HTML, CSS, jQuery) com botões para ligar/desligar cargas.

Hardware Embarcado: A página envia comandos ao ESP8266-01 (servidor web) que repassa ao Arduino via serial. O Arduino aciona relés.

Primeiros Passos com ESP8266-01

O Arduino Nano não tem Wi-Fi nativo. O ESP8266-01 adiciona essa capacidade via comunicação serial. É barato (~US$ 1,50), tem comunidade forte, MCU integrado (pode operar sozinho) e 2 GPIOs.

Pinout do ESP8266-01

• VCC: 3.3V (nunca 5V!)
• GND: Terra
• CH_PD: Enable do chip (HIGH para boot)
• RST: Reset (LOW ativo)
• GPIO0, GPIO2: I/O de propósito geral
• Tx: Conecta ao Rx do Arduino
• Rx: Conecta ao Tx do Arduino

Configuração do ESP8266-01

O ESP comunica via serial (pinos 0/1 do Arduino), mas esses pinos são necessários para debug. Solução: biblioteca SoftwareSerial nos pinos 2/3.

Problema: ESP vem de fábrica a 115.200 baud, muito alto para SoftwareSerial. Precisamos reconfigurar para 9600 baud usando AT Commands.

Alterando a Velocidade de Comunicação

1. Carregue sketch vazio no Arduino
2. Conecte ESP8266 aos pinos 0/1 (Hardware Serial) temporariamente
3. Serial Monitor a 115.200 baud, "Both NL & CR"
4. Envie AT → deve responder OK
5. Envie AT+UART_DEF=9600,8,1,0,0 (ou AT+CIOBAUD=9600)
6. Resposta OK confirma mudança
7. Altere Serial Monitor para 9600 baud e teste AT novamente

Conectando ao Wi-Fi

AT+CWJAP="SEU_SSID","SUA_SENHA"

Sucesso retorna WIFI CONNECTED e WIFI GOT IP.

Conceitos Básicos: Internet, Cliente/Servidor

Internet = fio (fibra, cobre, satélite). Dois computadores conectados comunicam-se. Servidor conectado diretamente (IP fixo, ex: 172.217.171.228 = google.com). Cliente conectado via ISP.

Nosso caso: Navegador (Cliente) → Requisição HTTP → ESP8266 (Servidor) → Arduino → Ação.

Construindo a Página Web

Estrutura (HTML)

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>Smart Home Control Panel</title>
</head>
<body style="background-color: seagreen; color: seashell; text-align: center;">
  <h1>Smart Home Control Panel</h1>
  <h4>Sorry But I'm a Meme Addict!</h4>
  <img src="dogMeme.jpg" width="400" height="400">
  <br>
  <button id="111" class="button">LAMP ON</button>
  <br>
  <button id="110" class="button">LAMP OFF</button>
</body>
</html>

Estilo (CSS)

Incluído inline no <body> e <button> (margem 10px).

Funcionalidade (jQuery)

<script src="https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.3.1/jquery.min.js"></script>
<script>
  $(".button").click(function() {
    var p = $(this).attr('id'); // pega id do botão (111 ou 110)
    $.get("https://192.168.1.4:80/", { pin: p }); // GET para o ESP
    // IMPORTANTE: Substitua pelo IP do seu ESP8266!
  });
</script>

Lógica dos IDs: 111 = pino 11, estado 1 (ON); 110 = pino 11, estado 0 (OFF). O Arduino separa: pinNumber = 11, pinState = 1/0.

Conectando a Carga (Teste com LEDs)

LED no pino 11 (ânodo) via resistor 1kΩ ao GND. Teste antes de usar relés.

Código do Arduino

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial esp8266(2, 3); // Rx=2, Tx=3

#define SERIAL_SPEED 9600
#define DEBUG true

int redLED = 12;
int blueLED = 11;

void setup() {
  pinMode(redLED, OUTPUT);
  pinMode(blueLED, OUTPUT);
  digitalWrite(redLED, LOW);
  digitalWrite(blueLED, HIGH);
  Serial.begin(SERIAL_SPEED);
  esp8266.begin(SERIAL_SPEED);
  InitWifiModule();
  digitalWrite(blueLED, LOW);
}

void loop() {
  if (esp8266.available()) {
    if (esp8266.find("+IPD,")) {
      delay(1000);
      int connectionId = esp8266.read() - 48;
      esp8266.find("pin=");
      int pinNumber = (esp8266.read() - 48) * 10;
      pinNumber += (esp8266.read() - 48);
      int statusLed = (esp8266.read() - 48);
      digitalWrite(pinNumber, statusLed);

      Serial.println(connectionId);
      Serial.print(pinNumber); Serial.print(" "); Serial.println(statusLed);

      String closeCommand = "AT+CIPCLOSE=";
      closeCommand += connectionId;
      closeCommand += "\r\n";
      sendData(closeCommand, 1000, DEBUG);
    }
  }
}

String sendData(String command, const int timeout, boolean debug) {
  String response = "";
  esp8266.print(command);
  long int time = millis();
  while ((time + timeout) > millis()) {
    while (esp8266.available()) {
      char c = esp8266.read();
      response += c;
    }
  }
  if (debug) Serial.print(response);
  return response;
}

void InitWifiModule() {
  sendData("AT+RST\r\n", 2000, DEBUG);
  sendData("AT+CWJAP=\"SEU_SSID\",\"SUA_SENHA\"\r\n", 2000, DEBUG);
  delay(3000);
  sendData("AT+CWMODE=1\r\n", 1500, DEBUG);
  delay(1000);
  sendData("AT+CIFSR\r\n", 1500, DEBUG);
  delay(1000);
  sendData("AT+CIPMUX=1\r\n", 1500, DEBUG);
  delay(1000);
  sendData("AT+CIPSERVER=1,80\r\n", 1500, DEBUG);
}

Não esqueça: Coloque seu SSID e senha na linha do AT+CWJAP.

Como Funciona

1. Carregue o código no Arduino
2. Abra Serial Monitor: verifique "OK" (conectado) ou "FAIL/ERRO" (verifique credenciais)
3. Abra a página web e controle os LEDs

Controlando Cargas de Alta Tensão (Relés)

Relé é chave mecânica acionada por sinal de baixa potência (5V/0V) para comutar circuitos de alta potência. Módulo 2 canais: IN1/IN2 nos pinos 11/12 do Arduino. COM do relé num lado da carga; outro lado em NO (normalmente aberto) ou NC (normalmente fechado).

Página Web Atualizada (2 Cargas)

<button id="111" class="button">Blue LED ON</button>
<button id="110" class="button">Blue LED OFF</button>
<br>
<button id="121" class="button">Red LED ON</button>
<button id="120" class="button">Red LED OFF</button>

IDs: 11x = pino 11, 12x = pino 12; último dígito = estado.

Tornando Profissional: PCB

Projetado no Autodesk Eagle. Arquivos open-source: PCBWay Project. Peça sua PCB clicando "Add to cart".

Solução de Problemas

• Verifique porta 80 no jQuery: https://IP:80/
• PC e ESP na mesma rede Wi-Fi
• IP correto do ESP no código jQuery
• Cargas nos pinos 11 e 12 do Arduino
• Salve e recarregue a página web após alterações

Conclusão

Aprendemos: página web (HTML/CSS/jQuery), controle wireless de carga AC via painel web, uso do ESP8266-01 com Arduino. Mais tutoriais em makesomestuff.org.

Códigos Completos

Página Web (HTML)

<!DOCTYPE html> <html> <head> <title>Smart Home System</title>
<script src="https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.3.1/jquery.min.js"></script> </head>
<body style="background-color: seagreen; color: seashell; text-align: center;">
<h1> Smart Home Control Panel</h1> <h4>Sorry But I'm a Meme Addict!</h4>
<img src="dogMeme.jpg" width="400" height="400"> <br>
<button style="margin: 10px;" id="111" class="button">Blue LED ON</button>
<button id="110" class="button">Blue LED OFF</button> <br>
<button style="margin:10px;" id="121" class="button"> Red LED ON</button>
<button id="120" class="button">Red LED OFF</button>
<script> $(".button").click(function () { var p = $(this).attr('id'); $.get("https://192.168.1.4:80/", { pin: p }); }); </script> </body> </html>

Código Final do Arduino

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial esp8266(2,3);
#define serialCommunicationSpeed 9600
#define DEBUG true
int redLED =12; int blueLED =11;
void setup() {
  pinMode(redLED,OUTPUT); pinMode(blueLED,OUTPUT);
  digitalWrite(redLED,LOW); digitalWrite(blueLED,HIGH);
  Serial.begin(serialCommunicationSpeed);
  esp8266.begin(serialCommunicationSpeed);
  InitWifiModule(); digitalWrite(blueLED,LOW);
}
void loop() {
  if(esp8266.available()) {
    if(esp8266.find("+IPD,")) {
      delay(1000);
      int connectionId = esp8266.read()-48;
      esp8266.find("pin=");
      int pinNumber = (esp8266.read()-48)*10;
      pinNumber += (esp8266.read()-48);
      int statusLed = (esp8266.read()-48);
      digitalWrite(pinNumber, statusLed);
      Serial.println(connectionId); Serial.print(pinNumber); Serial.print(" "); Serial.println(statusLed);
      String closeCommand = "AT+CIPCLOSE="; closeCommand+=connectionId; closeCommand+="\r\n";
      sendData(closeCommand,1000,DEBUG);
    }
  }
}
String sendData(String command, const int timeout, boolean debug) {
  String response = ""; esp8266.print(command);
  long int time = millis();
  while((time+timeout) > millis()) {
    while(esp8266.available()) { char c = esp8266.read(); response+=c; }
  }
  if(debug) Serial.print(response); return response;
}
void InitWifiModule() {
  sendData("AT+RST\r\n",2000,DEBUG);
  sendData("AT+CWJAP=\"SEU_SSID\",\"SUA_SENHA\"\r\n",2000,DEBUG); delay(3000);
  sendData("AT+CWMODE=1\r\n",1500,DEBUG); delay(1500);
  sendData("AT+CIFSR\r\n",1500,DEBUG); delay(1500);
  sendData("AT+CIPMUX=1\r\n",1500,DEBUG); delay(1500);
  sendData("AT+CIPSERVER=1,80\r\n",1500,DEBUG);
}

Esquemáticos

Disponíveis na seção de esquemáticos do projeto original (duas imagens).