基于微信平台的嵌入式智能宠物喂养系统的设计与实现

摘要

随着社会经济的飞速发展，我国整体的国民生活水平得到了很大的提升。越来越多的家庭开始饲养宠物，中国的宠物行业也渐渐的形成规模，同时发展潜力巨大。都市人工作压力大，生活节奏快，早出晚归已经是大多数都市白领的固定生活模式。同时随着智能家居、嵌入式技术、WiFi技术的不断普及，远程实时宠物喂养系统也就应运而生。
　　目前，微信作为一个公共的社交平台，它的很多方便新颖的功能设计深得用户的喜欢。在腾讯公司开放微信公共账号平台之后，微信的触角更是渗透到了我们生活的每一个角落。我们可以通过微信查询汽车违章记录、查询家庭使用的水电费、购买车票等等。在不知不觉中，微信已经渐渐的变成了我们生活中不可或缺的一个平台工具。
　　本文设计了基于微信平台的嵌入式智能宠物喂养系统，喂食机设备通过WiFi无线网络连接至云服务器，云服务器通过安全认证与微信平台建立连接，从而实现用户通过微信公众账号对喂食机设备进行远程实时的操作控制。
　　本系统设计的主要工作如下:
　　(1)通过对WiFi模块的AP（Access Point，提供无线接入服务）模式和STA（客户端模式，用来连接至无线网络）模式的研究，使用Lua脚本转换WiFi模块的工作模式，实现喂食机的一键快速接入Internet的功能。
　　(2)在openwrt系统平台下研究ADS1118芯片的通信协议，通过SPI总线获取ADS1118芯片转换后的水位传感器和称重传感器的数据。通过GPIO口来模拟DHT11温湿度传感器的通信协议，来获取传感器的实时数据。
　　(3)研究了微信平台和云服务器的安全认证对接，通过HTTP的POST请求实现云服务器和微信平台之间的信息交互。通过对OAuth2.0网页授权的研究，实现微信跳转页面时动态获取用户的微信ID、昵称等信息，从而实现用户注册、设备绑定等功能。研究了微信公众账号自定义页面的设计方法，通过向指定接口传递JSON格式的数据，实现微信公众账号自定义菜单的设计。
　　(4)在云服务器端，通过TCP的异步多线程网络编程实现对喂食机的设备信息的获取以及实现用户和喂食机之间的信息交互。并将设备控制、用户注册、绑定设备、添加设备、定时喂食设置、智能喂食设置等功能封装成Web Service方法。方便微信平台的调用和后续其他设备平台的整合调用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 国内外智能宠物喂食技术现状和发展趋势

1．3 课题研究内容和论文组织结构

1．3．1 课题研究内容

1．3．2 论文组织结构

第二章 系统总体设计与关键技术

2．1 系统需求分析

2．2 智能宠物喂养系统整体方案

2．3 关键技术分析

2．3．1 关键技术概述

2．3．2 嵌入式技术分析

2．3．3 Socket技术分析

2．3．4 Web Service技术分析

2．3．5 JSON数据格式

2．3．6 XML数据格式

2．3．7 AJAX技术分析

2．4 阿里云服务器

2．4．1 云服务器的崛起

2．4．2 阿里云服务器的优势

2．5 微信公共平台

2．5．1 微信平台介绍

2．5．2 微信平台优势

2．6 本章小结

第三章 嵌入式功能模块的设计与实现

3．1 嵌入式硬件平台设计

3．1．1 AR9331硬件平台设计

3．1．2 嵌入式开发环境的设计

3．2 传感器的选取

3．2．1 温湿度传感器的选取

3．2．2 水位传感器与称重传感器的选取

3．3 嵌入式软件功能模块设计与实现

3．3．1 喂食机设备一键网络设置模块的设计与实现

3．3．2 嵌入式控制模块的设计与实现

3．3．3 温湿度采集模块的设计与实现

3．3．4 水位与重量采集模块的设计与实现

3．3．5 断网自动控制模块的设计与实现

3．4 本章小结

第四章 微信平台与云服务功能的设计与实现

4．1 开发环境的搭建

4．1．1 开发服务器网址接入

4．1．2 数据的交互

4．2 微信前台功能模块设计与实现

4．2．1 自定义菜单的设计与实现

4．2．2 OAuth2．0网页授权的设计与实现

4．3 云服务平台功能模块的设计与实现

4．3．1 系统开发环境

4．3．2 数据持久化设计

4．3．3 注册模块的设计与实现

4．3．4 查询模块的设计以实现

4．3．5 控制模快的设计与实现

4．3．6 定时控制与智能控制模块的设计与实现

4．3．7 通信模块的设计与实现

4．3．8 数据库设计与实现

4．4 本章小结

第五章 系统测试

5．1 系统软硬件测试环境

5．2 测试结果

5．2．1 喂食机一键连接WiFi功能测试

5．2．2 用户绑定功能的测试

5．2．3 控制模块功能的测试

5．2．4 查询功能的测试

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

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