基于onenet物联网平台---宠物智能喂食监测系统

前言：最近在做一个小项目，这个东西也是我在寒假的时候刷到视频，有那种跑腿平台让人上门照顾宠物的，还比较火爆，我也从这里灵感触发，想着做个这个东西，正好参加一个比赛，一举两得，做这个还是学到了许多东西，我在网上查找，确实已经有这个玩意的落地，但是仅限于智能喂食，而我在此基础上进行创新，进行了一些扩展与延伸。

1.主板选用stm32mini,因为我这个其实不用太考虑占不占地方。

2.模块部分

(1)温湿度模块 :DHT11

0011 0101 0000 0000 0001 1000 0000 0100 0101 0001
湿度高 8 位湿度低 8 位温度高 8 位温度低 8 位校验位

校验位为“8bit 湿度整数数据 + 8bit 湿度小数数据 + 8bit 温度整数数据 + 8bit 温度小数数据” 8bit 校验位等于所得结果的末 8 位

初始化：

u8 DHT11_Init(void)
{    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);  //使能PG端口时钟GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;               //PG11端口配置GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;         //推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);              //初始化IO口GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_1);                         //PG11 输出高DHT11_Rst();  //复位DHT11return DHT11_Check();//等待DHT11的回应
}

结构体里设置所需变量

typedef struct
{uint8_t  humi_int;     //湿度的整数部分uint8_t  humi_deci;        //湿度的小数部分uint8_t  temp_int;     //温度的整数部分uint8_t  temp_deci;        //温度的小数部分uint8_t  check_sum;        //校验和}DHT11_Data_TypeDef;

将数据输入到对应的变量里面

uint8_t Read_DHT11(DHT11_Data_TypeDef *DHT11_Data)
{  u8 buf[5];u8 i;DHT11_Rst();if(DHT11_Check()==0){for(i=0;i<5;i++)//读取40位数据{buf[i]=DHT11_Read_Byte();}if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])==buf[4]){DHT11_Data->humi_int=buf[0];DHT11_Data->humi_deci=buf[1];DHT11_Data->temp_int=buf[2];DHT11_Data->temp_deci=buf[3];DHT11_Data->check_sum=buf[4];}}else return 1;/*检查读取的数据是否正确*/if(DHT11_Data->check_sum == DHT11_Data->humi_int + DHT11_Data->humi_deci + DHT11_Data->temp_int+ DHT11_Data->temp_deci)return SUCCESS;else return ERROR;
}

(2)MQ-2烟雾传感器

借助ADC将当前获取的24位数据转换为当前电压的模拟信号，然后借助公式转换为当前的室内CH4浓度。

初始化：

void  Adc_Init(void)
{   ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_ADC1 , ENABLE );   //使能ADC1通道时钟RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);   //设置ADC分频因子6 72M/6=12,ADC最大时间不能超过14M//PA1 作为模拟通道输入引脚                         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;        //模拟输入引脚GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  ADC_DeInit(ADC1);  //复位ADC1,将外设 ADC1 的全部寄存器重设为缺省值ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;    //ADC工作模式:ADC1和ADC2工作在独立模式ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;    //模数转换工作在单通道模式ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;  //模数转换工作在单次转换模式ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //转换由软件而不是外部触发启动ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //ADC数据右对齐ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;  //顺序进行规则转换的ADC通道的数目ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);  //根据ADC_InitStruct中指定的参数初始化外设ADCx的寄存器   ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);  //使能指定的ADC1ADC_ResetCalibration(ADC1);  //使能复位校准  while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));   //等待复位校准结束ADC_StartCalibration(ADC1);    //开启AD校准while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));  //等待校准结束// ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);     //使能指定的ADC1的软件转换启动功能}

计算当前的CH4

float MQ7_PPM_Calibration(void)
{float RS = 0;float R0 = 0;RS = (3.3f - Get_Adc_Average(ADC_Channel_1,30)) / Get_Adc_Average(ADC_Channel_1,30) * RL;R0 = RS / pow(CAL_PPM / 98.322, 1 / -1.458f);//CAL_PPM  10  // 校准环境中PPM值return R0;
}//计算Smog_ppm
float Smog_GetPPM(void)
{float RS = (3.3f - Get_Adc_Average(ADC_Channel_1,30)) / Get_Adc_Average(ADC_Channel_1,30) * RL;float ppm = 98.322f * pow(RS/R0, -1.458f);return  ppm;
}

注： RL：每个传感器的数值不一样，需要查看对应的数据手册

算Ro的时候，注销到Smog_GetPPM(void)代码，算出标准的RO后注销掉MQ7代码，然后使用Smog_GetPPM(void)。然后更改define值。

(3)舵机控制[PWM控制]

初始化：

void TIM2_PWM_Init(u16 arr, u16 psc)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定义一个引脚初始化的结构体TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStrue; //定义一个定时中断的结构体  TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitTypeStrue; //定义一个PWM输出的结构体RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能GPIOA时钟，在STM32中使用IO口前都要使能对应时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //使能通用定时器2时钟，A0引脚对应TIM2CHN1GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;//引脚0GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出模式，定时器功能为A0引脚复用功能GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; //定义该引脚输出速度为50MHZGPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化引脚GPIOA0TIM_TimeBaseInitStrue.TIM_Period=arr; //计数模式为向上计数时，定时器从0开始计数，计数超过到arr时触发定时中断服务函数TIM_TimeBaseInitStrue.TIM_Prescaler=psc; //预分频系数，决定每一个计数的时长TIM_TimeBaseInitStrue.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //计数模式：向上计数TIM_TimeBaseInitStrue.TIM_ClockDivision=0; //一般不使用，默认TIM_CKD_DIV1TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStrue); //根据TIM_TimeBaseInitStrue的参数初始化定时器TIM2TIM_OCInitTypeStrue.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1; //PWM模式1，当定时器计数小于TIM_Pulse时，定时器对应IO输出有效电平TIM_OCInitTypeStrue.TIM_OCPolarity=TIM_OCNPolarity_High; //输出有效电平为高电平TIM_OCInitTypeStrue.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable; //使能PWM输出TIM_OCInitTypeStrue.TIM_Pulse = 0; //设置待装入捕获比较寄存器的脉冲值TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitTypeStrue); //根TIM_OCInitTypeStrue参数初始化定时器2通道1TIM_OC1PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Disable); //CH1预装载使能TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE); //CH1预装载使能TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //使能定时器TIM2
}

然后通过TIM_SetCompare1(TIM2, PWM)和 TIM_SetCompare1(TIM2, PWM)来设置舵机的角度，实现食物的释放。

(4)HX711模块称重+压力传感器

初始化：

有一个地方困扰了我一个礼拜，害我白白又买了一个，我的IO口初始化，才开始是PB3和PB4，使得传感器传回来的数值一直都是最大值，也就是一直都是错误的。

后来发现这两个是特殊的IO口【手动哭泣】，具体可以看看这篇文章

STM32F1系列PB3，PB4，PA13，PA14，PA15用作普通IO口的特殊配置_stm32 pa14_qhw5279的博客-CSDN博客

void Init_HX711pin(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);   //使能PF端口时钟//HX711_SCKGPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;                // 端口配置GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;        //推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;        //IO口速度为50MHzGPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);                     //根据设定参数初始化GPIOB//HX711_DOUTGPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//输入上拉GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);  //GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);                   //初始化设置为0
}

测量的时候，需要有个起始重量，俗称毛重，任何变化都是基于毛重进行计算的。

所以在程序烧录进去的时候，大家需要保持上面无重量，这样毛重就是0，方便接下来的操作

void Get_Weight(void)
{HX711_Buffer = HX711_Read();if(HX711_Buffer > Weight_Maopi)            {Weight_Shiwu = HX711_Buffer;Weight_Shiwu = Weight_Shiwu - Weight_Maopi;              //获取实物的AD采样数值。Weight_Shiwu = (s32)((float)Weight_Shiwu/GapValue);  //计算实物的实际重量//因为不同的传感器特性曲线不一样，因此，每一个传感器需要矫正这里的GapValue这个除数。//当发现测试出来的重量偏大时，增加该数值。//如果测试出来的重量偏小时，减小改数值。}elseWeight_Shiwu = 1;
}

(5)定时器计时

void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟使能TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值    计数到5000为500msTIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值  10Khz的计数频率  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_timTIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位TIM_ITConfig(  //使能或者失能指定的TIM中断TIM3, //TIM3TIM_IT_Update ,ENABLE  //使能);NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;  //TIM3中断NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  //先占优先级0级NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;  //从优先级3级NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIMx外设}

在定时器的中断里面，到设定的时间到了就进行定时喂食操作，所以在中断里面上传的是类似于flag的标志位，然后传入到主函数进行对应的操作。

(6)蜂鸣器【提醒这个程序开始了】

void Beep_init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_INITstrcture;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);GPIO_INITstrcture.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;GPIO_INITstrcture.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_INITstrcture.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_INITstrcture);GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_11);
}

void fengmingqi()
{GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_11);delay_us(100);GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_11);
}

(7)esp8266使用MQTT协议连接到onenet平台

因为后续还需要数据的发送，所以需要使用MQTT协议，如果不需要则可以使用HTTP协议

设置AT模式,初始化当前wifi模块

AT+CWMODE == 设置为STA模式

AP模式下，WiFi模块产生热点，提供无线接入服务，允许其它无线设备接入，提供数据访问，一般的无线路由/网桥工作在该模式下。该模式对应TCP传输协议中的服务端（TCP Server）。
STA模式下，WiFi模块为连接到无线网络的终端（站点），可以连接到AP，一般无线网卡工作在STA模式下。该模式对应TCP传输协议中的客户端（TCP Client）。

AT+CWDHCP=x,y dhcp，y=0关闭，1开启；x为0时是ap，1是station, 2是二者同时。

AT+CWJAP="SSID","PWD" 当作为station模式时，加入WIFI热点SSID，PWD是热点密码【这里注意当前的所连接的热点必须为2.4GHZ的频段】

AT+CIPSTART : 建立tcp连接

void ESP8266_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//ESP8266复位引脚GPIO_Initure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_Initure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;                   //GPIOC13-复位GPIO_Initure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_Initure);GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_13, Bit_RESET);delay_ms(250);GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_13, Bit_SET);delay_ms(500);ESP8266_Clear();//  UsartPrintf(USART_DEBUG, "1. AT\r\n");printf("1. AT\r\n");while(ESP8266_SendCmd("AT\r\n", "OK"))delay_ms(500);printf("2. CWMODE\r\n");while(ESP8266_SendCmd("AT+CWMODE=1\r\n", "OK"))delay_ms(500);printf( "3. AT+CWDHCP\r\n");while(ESP8266_SendCmd("AT+CWDHCP=1,1\r\n", "OK"))delay_ms(500);printf("4. CWJAP\r\n");while(ESP8266_SendCmd(ESP8266_WIFI_INFO, "GOT IP"))delay_ms(500);printf( "5. CIPSTART\r\n");while(ESP8266_SendCmd(ESP8266_ONENET_INFO, "CONNECT"))delay_ms(500);printf("6. ESP8266 Init OK\r\n");}

然后将esp8266连接当前的在onenet创建的设备

_Bool OneNet_DevLink(void)
{MQTT_PACKET_STRUCTURE mqttPacket = {NULL, 0, 0, 0};                   //协议包unsigned char *dataPtr;_Bool status = 1;//打印一下信息产品id,鉴权信息，设备IDprintf("OneNet_DevLink\r\nPROID: %s,    AUIF: %s,   DEVID:%s\r\n", PROID, AUTH_INFO, DEVID);if(MQTT_PacketConnect(PROID, AUTH_INFO, DEVID, 256, 0, MQTT_QOS_LEVEL0, NULL, NULL, 0, &mqttPacket) == 0){ESP8266_SendData(mqttPacket._data, mqttPacket._len);           //上传平台dataPtr = ESP8266_GetIPD(250);                                   //等待平台响应printf("\r\ndataPtr=%s\r\n",dataPtr);if(dataPtr != NULL)//如果平台返回数据不为空则{if(MQTT_UnPacketRecv(dataPtr) == MQTT_PKT_CONNACK)//   MQTT数据接收类型判断（connack报文）2{switch(MQTT_UnPacketConnectAck(dataPtr))//打印是否连接成功及连接失败的原因{case 0:printf( "Tips:    连接成功\r\n");status = 0;break;case 1:printf(  "WARN:   连接失败：协议错误\r\n");break;case 2:printf(  "WARN:   连接失败：非法的clientid\r\n");break;case 3:printf(  "WARN:    连接失败：服务器失败\r\n");break;case 4:printf(  "WARN:  连接失败：用户名或密码错误\r\n");break;case 5:printf(  "WARN:   连接失败：非法链接(比如token非法)\r\n");break;default:printf(  "ERR:    连接失败：未知错误\r\n");break;}}}MQTT_DeleteBuffer(&mqttPacket);                                //删包}elseprintf( "WARN:    MQTT_PacketConnect Failed\r\n");return status;}

对应的鉴权信息，设备ID,以及用户ID,需要可以自行在onenet平台查询。连接之后便可以在发送数据流给平台了。

发送数据给onenet

void OneNet_SendData(void)
{MQTT_PACKET_STRUCTURE mqttPacket = {NULL, 0, 0, 0};                                               //协议包char buf[128];short body_len = 0, i = 0;printf( "Tips:  OneNet_SendData-MQTT\r\n");memset(buf, 0, sizeof(buf));//清空数组内容body_len = OneNet_FillBuf(buf);                                                                    //获取当前需要发送的数据流的总长度if(body_len){if(MQTT_PacketSaveData(DEVID, body_len, NULL, 5, &mqttPacket) == 0)                            //封包{for(; i < body_len; i++)mqttPacket._data[mqttPacket._len++] = buf[i];ESP8266_SendData(mqttPacket._data, mqttPacket._len);                                  //上传数据到平台printf( "Send %d Bytes\r\n", mqttPacket._len);MQTT_DeleteBuffer(&mqttPacket);                                                            //删包}elseprintf(  "WARN:   EDP_NewBuffer Failed\r\n");}}

将OneNet_FillBuf(buf)获取的需要发送给onenet平台数据的数组长度计算出来，传入到ESP8266_SendData(mqttPacket._data, mqttPacket._len)

nsigned char OneNet_FillBuf(char *buf)
{char text[64];//LED0_FLAG=GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_5);//读取LED的开关状态（即对应引脚的）//LED1_FLAG=GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE, GPIO_Pin_5);//printf("LED0_FLAG_TYPE=%d\n",sizeof(LED0_FLAG));memset(text, 0, sizeof(text));strcpy(buf, ",;");memset(text, 0, sizeof(text));sprintf(text, "Tempreture,%d.%d;",temperatureH,temperatureL);strcat(buf, text);memset(text, 0, sizeof(text));sprintf(text, "Humidity,%d.%d;", humidityH,humidityH);strcat(buf, text);//   memset(text, 0, sizeof(text));
//  sprintf(text, "now_weight;", LED0_FLAG);
//  strcat(buf, text);
//
//  memset(text, 0, sizeof(text));
//  sprintf(text, "LED1,%d;", LED1_FLAG);
//  strcat(buf, text);memset(text, 0, sizeof(text));sprintf(text, "P_M,%f;",pm);strcat(buf, text);memset(text, 0, sizeof(text));sprintf(text, "W_S,%d;",Weight_Shiwu);strcat(buf, text);printf("buf_mqtt=%s\r\n",buf);return strlen(buf);}

然后将“发送命令”发送给esp8266,随后当esp8266在串口接收到了“>”的字符，则可以开始发送数据了。如果不使用这个发送命令的指令，当数据比较多的时候以及次数多的时候，这样会比较麻烦，但是这样，只需要一次，就可以一直发送指令和数据，减少了不必要的麻烦。

void ESP8266_SendData(unsigned char *data, unsigned short len)
{char cmdBuf[32];ESP8266_Clear();                               //清空接收缓存//先发送要发送数据的指令做准备sprintf(cmdBuf, "AT+CIPSEND=%d\r\n", len);      //发送命令if(!ESP8266_SendCmd(cmdBuf, ">"))                //收到‘>’时可以发送数据{//既然准备完毕即可开始发送数据Usart_SendString(USART2, data, len);      //发送设备连接请求数据}}

(8)onenet发送json命令,32设备进行接收

设置一个data的数据包，里面存放需要发送的变量的数值，这样可以实现一次性发送多个数据流。而且进行了判错，当用户未发送重量的时候，我也可以根据我设定的初始值传入设备，防止程序卡死。

object=cJSON_GetObjectItem(root,"data");item=cJSON_GetObjectItem(object,"time");          //客户端定时下发的定时时间times_ing=item->valueint;item=cJSON_GetObjectItem(object,"weight1");        //自主喂养的重量if(item->valueint<-66666666){weight1 = 300;                                   //防止用户没有设置重量}else{weight1=item->valueint;}item=cJSON_GetObjectItem(object,"weight2");        //定时喂养的重量if(item->valueint<-66666666){weight2 = 300;                                    //防止用户没有设置重量}else{weight2=item->valueint;}item=cJSON_GetObjectItem(object,"flag");           //是否定时weishi_flag=item->valueint;//printf("weishi_flag = %d,weight2 = %d\r\n",weishi_flag,weight2);delay_ms(10);printf("\r\ntime=%d,weight1=%d\r\n,weight2=%d\r\n,flag = %d",times_ing,weight1,weight2,weishi_flag);}

onenet发送数据的格式为：

{"data":{"flag":1,"weight1":300,"weight2":288......}}

后续我还会增加功能【未完待续！！！】