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【NO.21】(已更新) Ulink——基于微信的物联网平台

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发表于 2014-9-21 11:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 吹口琴的钢铁侠 于 2016-11-3 23:43 编辑

参赛项目:Ulink

参赛组员:
1人——某高三        

联系方式
      如果想做这个项目,但觉得有困难,请直接联系
     微信号  ====
     QQ群   291715187
商业用途请用上述联系方式及时联系我。

想要以此衍生做毕设或参加比赛的同学请注意:


88x31.png


还有那些转载到各种个人网站和博客的大哥们:
既然没更新代码,没更新图片,,至少给我加个转载署名吧???




由于新浪云的不断更新,许多界面有所变化,操作也有变化,目前需要新浪云实名认证,有些步骤类似,也有些步骤完全不一样了,多百度百度就行了。

项目介绍:
用Arduino控制物联网的方案很多,被控端和控制端的连接方式也有很多,比如蓝牙,Wifi,433Mhz模块;如果涉及到互联网和手机的远程控制,也有一些成熟的业界方案,比较普遍的是一些物联网公司比如智能插座,一个公司专门推出一个专门的App,每个App都长得各种各样,有些操作方便,有些麻烦。


当我有一天看到有人用微博控制Arduino的时候,感觉相当酷炫,但是微博控制的方便性和安全性是不高的,同时微信却有极高的安全性,对于每天使用微信的人来说,操作显然是最方便的。

整个项目的开发,主要是软件层面,因为控制实现以后,只要把点亮LED的代码改成别的,就可以控制另外的设备了,成功之后才发现,需要的技能其实不少:
Linux,Arduino,PHP,微信公众平台开发,MySQL
如果如果你原本只是玩Arduino或硬件的,这时候去看我的代码(虽然我也是自己学的,写的也很短),PHP网络之类的比较难懂,这也是为什么我不能够把我所有的开发流程一下子写出来的原因。即使你有了我的服务器代码,然后再去进行自己的架设,那也不是随便改几个参数就可以的,我也想过直接开发一个 物联网平台,无奈一转眼已经高三。
换句话说,只要修改相应的代码,其他有关物联网远程控制或数据获取的参赛项目都可以接入本项目,使得操作更加方便


代码全在Github。https://github.com/llLord/Ulink/tree/master/V2.5
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
整个原理是不难理解的。

捕获.PNG


控制Arduino
首先服务器上有一个数据库,数据库里面有几个记录,每个开关都有一个对应的值。
在微信中,我们对一个公众平台发送类似于“开灯”,“打开热水器”之类的命令,以“开灯”为例公众平台的后台服务器会对这个命令进行判断,如果符合预设的命令,就会进入数据库,找到这个LED对应的记录,把这个记录对应的值改为“1”(值其实是随意的)。
        这里的命令发送方式包括文字消息,语音消息。

与此同时,Arduino通过W5100扩展板,不断向一个服务器上的页面发送请求,请求中会包含一些诸如请求的开关ID,密码等参数,服务器核实后,就会进入数据库,找到对应的开关的记录,把对应的值“1”反馈给Arduino,Arduino收到反馈后,就会进行判断,如果是“1”,就把对应引脚上的LED点亮。如果是”0“,就把它熄灭。                        Arduino的这个过程是不断的进行的,但由于网络和性能问题,通常会有几秒钟的延迟。
2.png


1.png



Arduino提交物联网数据
这次首先是Arduino通过一些连接方式,接收到物联网的相关数据,比如温度值”26“,然后向服务器上的一个页面提交请求,请求中包括传感器ID,密码,提交的数据等参数,服务器核实后,就会进入数据库,把传递上来的值,写入相应的传感器记录。          这个过程也是不断的进行的。


而用户需要这些数据的时候,就可以通过微信发送命令,比如”卧室温度“,后台服务器判断后,就会进入数据库,找到相应的传感器记录,提取温度值,编入预设的反馈消息格式比如“报告主人,卧室温度为26℃。
0.png

--------------------------------------------------------------------------鉴于许多朋友可能认为本项目难以上手,所以详细的记录了一遍部属的过程
实例:
首先是服务器和微信端,
服务器端选择新浪云,毕竟这是不买VPS的一种比较好的方案,如果有自己的服务器,那么看了代码就懂了,也就不用看服务器端的部署了:)。
http://sae.sina.com.cn/,注册并登录,应该有免费云豆吧。
在管理页面选择创建新应用。
0.PNG

数据可以这么填,有些空会影响后面的过程
1.PNG

进入该应用的管理页面,并选择左边的代码管理
2.PNG

编辑代码
3.PNG

编辑器
4.PNG

添加文件
捕获151.PNG

粘贴下面的代码,注意修改代码,有些值后面会看到
[mw_shl_code=php,true]<?php  if ($_GET['data'] && ($_GET['token'] == "doubleq")) {//可以改token,这相当于密码,在Arduino端改成相应的值即可
        $con = mysql_connect(SAE_MYSQL_HOST_M.':'.SAE_MYSQL_PORT,SAE_MYSQL_USER,SAE_MYSQL_PASS);
        $data = $_GET['data'];
        mysql_select_db("app_ulink42", $con);//要改成相应的数据库名

        $result = mysql_query("SELECT * FROM switch");
        while($arr = mysql_fetch_array($result)){//找到需要的数据的记录,并读出状态值
                if ($arr['ID'] == 1) {
                        $state = $arr['state'];
                }
        }
        $dati = date("h:i:sa");//获取时间
        $sql ="UPDATE sensor SET timestamp='$dati',data = '$data'
        WHERE ID = '1'";//更新相应的传感器的值
        if(!mysql_query($sql,$con)){
            die('Error: ' . mysql_error());//如果出错,显示错误
        }
        mysql_close($con);
        echo "{".$state."}";//返回状态值,加“{”是为了帮助Arduino确定数据的位置
}else{
        echo "Permission Denied";//请求中没有type或data或token或token错误时,显示Permission Denied
}

?>[/mw_shl_code]

同样地,把index.php改掉
[mw_shl_code=php,true]<?php

//错误日志
function echo_server_log($log){
        file_put_contents("log.txt", $log, FILE_APPEND);
}

//定义TOKEN
define ( "TOKEN", "ulink" );

//验证微信公众平台签名
function checkSignature() {
        $signature = $_GET ['signature'];
        $nonce = $_GET ['nonce'];
        $timestamp = $_GET ['timestamp'];
        $tmpArr = array ($nonce, $timestamp, TOKEN );
        sort ( $tmpArr );
        
        $tmpStr = implode ( $tmpArr );
        $tmpStr = sha1 ( $tmpStr );
        if ($tmpStr == $signature) {
                return true;
        }else{
                return false;
        }
}
if(false == checkSignature()) {
        exit(0);
}

//接入时验证接口
$echostr = $_GET ['echostr'];
if($echostr) {
        echo $echostr;
        exit(0);
}

//获取POST数据
function getPostData() {
        $data = $GLOBALS['HTTP_RAW_POST_DATA'];
        return        $data;
}
$PostData = getPostData();

//验错
if(!$PostData){
        echo_server_log("wrong input! PostData is NULL");
        echo "wrong input!";
        exit(0);
}

//装入XML
$xmlObj = simplexml_load_string($PostData, 'SimpleXMLElement', LIBXML_NOCDATA);

//验错
if(!$xmlObj) {
        echo_server_log("wrong input! xmlObj is NULL\n");
        echo "wrong input!";
        exit(0);
}

//准备XML
$fromUserName = $xmlObj->FromUserName;
$toUserName = $xmlObj->ToUserName;
$msgType = $xmlObj->MsgType;


if($msgType == 'voice') {//判断是否为语音
        $content = $xmlObj->Recognition;
}elseif($msgType == 'text'){
        $content = $xmlObj->Content;
}else{
        $retMsg = '只支持文本和语音消息';
}

if (strstr($content, "温度")) {
        $con = mysql_connect(SAE_MYSQL_HOST_M.':'.SAE_MYSQL_PORT,SAE_MYSQL_USER,SAE_MYSQL_PASS);
        mysql_select_db("app_ulink42", $con);//修改数据库名

        $result = mysql_query("SELECT * FROM sensor");
        while($arr = mysql_fetch_array($result)){
          if ($arr['ID'] == 1) {
                  $tempr = $arr['data'];
          }
        }
        mysql_close($con);

    $retMsg = "报告大王:"."\n"."主人房间的室温为".$tempr."℃,感谢您对主人的关心";
}else if (strstr($content, "开灯")) {
        $con = mysql_connect(SAE_MYSQL_HOST_M.':'.SAE_MYSQL_PORT,SAE_MYSQL_USER,SAE_MYSQL_PASS);


        $dati = date("h:i:sa");
        mysql_select_db("app_ulink42", $con);//修改数据库名

        $sql ="UPDATE switch SET timestamp='$dati',state = '1'
        WHERE ID = '1'";//修改开关状态值

        if(!mysql_query($sql,$con)){
            die('Error: ' . mysql_error());
        }else{
                mysql_close($con);
                $retMsg = "好的主人";
        }
}else if (strstr($content, "关灯")) {
        $con = mysql_connect(SAE_MYSQL_HOST_M.':'.SAE_MYSQL_PORT,SAE_MYSQL_USER,SAE_MYSQL_PASS);


        $dati = date("h:i:sa");
        mysql_select_db("app_ulink42", $con);//修改数据库名

        $sql ="UPDATE switch SET timestamp='$dati',state = '0'
        WHERE ID = '1'";//修改开关状态值

        if(!mysql_query($sql,$con)){
            die('Error: ' . mysql_error());
        }else{
                mysql_close($con);
                $retMsg = "好的主人";
        }        
}else{
        $retMsg = "暂时不支持该命令";
}

//装备XML
$retTmp = "<xml>
                <ToUserName><![CDATA[%s]]></ToUserName>
                <FromUserName><![CDATA[%s]]></FromUserName>
                <CreateTime>%s</CreateTime>
                <MsgType><![CDATA[text]]></MsgType>
                <Content><![CDATA[%s]]></Content>
                <FuncFlag>0</FuncFlag>
                </xml>";
$resultStr = sprintf($retTmp, $fromUserName, $toUserName, time(), $retMsg);

//反馈到微信服务器
echo $resultStr;
?>[/mw_shl_code]



回到应用管理页面,选择左边的MySQL,单击初始化
34124.PNG

管理MySQL
12532.PNG

新建数据表
12512512.PNG

参数如下
1412512.PNG 同样的方法,建立一个名字为sensor字段数为3的数据表
参数如下
125125.PNG
分别插入一条记录
12.PNG
13.PNG

然后进入http://mp.weixin.qq.com/debug/cgi-bin/sandboxinfo?action=showinfo&t=sandbox/index,申请测试号,
填写相应配置
3253.PNG
这时候可以用手机端进行测试了,可以发送包含”温度“,”关灯“,”开灯“的文字消息,或者语音消息,都会有相应的反馈。

还有Arduino端在下面的代码中,我把一个LED接在D7上,用于显示控制的效果,一个DS18B20接在D2上,用来显示上传传感器数据的效果。
[mw_shl_code=c,true]#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>


char state = '0';
char c;
byte mac[] = {
  0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED};
IPAddress ip(192,168,0,177);

IPAddress myDns(192,168,0,1);

EthernetClient client;

char server[] = "1.ulink42.sinaapp.com";
int sensrdata = 0;

unsigned long lastConnectionTime = 0;         
boolean lastConnected = false;                 
const unsigned long postingInterval = 200*1000;  

// 定义DS18B20数据口连接arduino的2号IO上
#define ONE_WIRE_BUS 2

// 初始连接在单总线上的单总线设备
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);

void setup(){
  // 设置串口通信波特率
  Serial.begin(9600);
  delay(1000);
  Ethernet.begin(mac, ip, myDns);
  Serial.print("My IP address: ");
  Serial.println(Ethernet.localIP());
  pinMode(7, OUTPUT);   
  // 初始库
  sensors.begin();
}

void loop(void){
  sensors.requestTemperatures();
  sensrdata = sensors.getTempCByIndex(0);

  if(state == '0'){
    digitalWrite(7, LOW);      
  }else if(state == '1'){
    digitalWrite(7, HIGH);
  }

  while(client.available()) {
    c = client.read();
    if (c == '{'){
      state = client.read();
    }
  }

  if (!client.connected() && lastConnected) {
    Serial.println("disconnecting.");
    client.stop();
  }

  if(!client.connected() && (millis() - lastConnectionTime > postingInterval)) {
    if (client.connect(server, 80)) {

      // send the HTTP PUT request:
      client.print("GET /downup.php?token=doubleq&data=");
      client.print(sensrdata);
      client.println(" HTTP/1.1");
      client.println("Host: 1.ulink42.sinaapp.com");
      client.println("User-Agent: arduino-ethernet");
      client.println("Connection: close");
      client.println();

      lastConnectionTime = millis();
    }else {
      Serial.println("connection failed");
      Serial.println("disconnecting.");
      client.stop();
    }
  }
  lastConnected = client.connected();
}[/mw_shl_code]




番外篇:
由于这是一个物联网平台,所以只要是可以发起HTTP请求的,都可以接入。
一个比较合理的方案是,树莓派或PCduino做连接互联网的主要控制器,通过XBee,433Mhz等无线方式来控制小型的Arduino节点,再由Arduino来控制物联网终端,当然,如果你不介意网络扩展板的价格,每个Arduino直接联网也是可以的。

树莓派
使用Python,requests库,用更强的性能,可以实现更加更快速的反应。


PCduino
暑假参加了一个黑客马拉松,用了PCduino来实现微信的控制,因为PCduino上直接跑了一个Ubuntu,队友用Python直接写了一个WebSocket类型的连接方式,我目前还没有学会这个技术(是没时间呀TAT),使用WebSocket的话,资源消耗会小很多,而响应速度会快很多,失败几率也会大幅下降,但是Arduino应该不能使用WebSocket吧??


捕获.PNG


项目验证(见附件)
[img]file:///C:\Users\Administrator\AppData\Roaming\Tencent\Users\929351469\QQ\WinTemp\RichOle\V}M6~Y0)ZOM[7~0DM9]$J{N.jpg[/img]

[img]file:///C:\Users\Administrator\AppData\Roaming\Tencent\Users\929351469\QQ\WinTemp\RichOle\V}M6~Y0)ZOM[7~0DM9]$J{N.jpg[/img]
实际使用中出现的错误主要是新浪云,使用自己的服务器时很少出现此类故障。
视频说明     10月7日前发布    (上传速度50KB/s  TAT)













验证

验证
发表于 2016-3-2 13:11 | 显示全部楼层
本帖最后由 shsuming 于 2016-3-2 13:12 编辑
sunnyboy 发表于 2015-7-22 20:28
为什么我做的一直配置失败?请问你当时做的时候有什么注意事项么?

终于知道为什么了。。。要在第34行 echo $_GET['echostr'];前加header('content-type:text');
在index.php的构造函数中将原来的exit($_GET['echostr'])改为:
header('content-type:text');
        echo $_GET['echostr'];
        exit();
就可以了http://bbs.csdn.net/topics/391022271
发表于 2016-3-12 22:08 | 显示全部楼层
本帖最后由 shsuming 于 2016-3-13 21:30 编辑

没有看到开关灯的效果,程序和数据库里面的状态都是正常的,微信发指令的时候,switch值有变化。就是没看到开关灯的效果~LED负——D7,LED正——5V,是这么接的么?
发表于 2014-10-26 17:12 | 显示全部楼层
反正被你的一句话“转眼到高三”刺激到了,哎,老了老了,老了才想到关注一下这个
发表于 2014-10-9 20:56 | 显示全部楼层
素还真 发表于 2014-9-29 17:53
这是我照楼主做的效果,原理上应该是大同小异吧,实现了,开灯和关灯的功能,用到的一些硬件,Arduino UN ...

明明就是照人家的做的,还说什么大同小异?
 楼主| 发表于 2014-9-21 11:50 | 显示全部楼层

要上学了,视频以后补上行吗:)
发表于 2014-9-22 10:15 | 显示全部楼层
吹口琴的钢铁侠 发表于 2014-9-21 11:50
要上学了,视频以后补上行吗:)

可以,不过尽量早点,到时候网络评分的时候会参考视频中的实物效果
发表于 2014-9-22 15:23 | 显示全部楼层
本帖最后由 vanjok 于 2014-9-22 16:06 编辑

坐等十一{:soso_e144:},但是你的微信号加不了真伤心。
 楼主| 发表于 2014-9-22 18:51 来自手机 | 显示全部楼层
vanjok 发表于 2014-9-22 15:23
坐等十一,但是你的微信号加不了真伤心。

前面两个小写L
发表于 2014-9-29 17:53 | 显示全部楼层
本帖最后由 素还真 于 2014-10-16 08:24 编辑
海神 发表于 2014-9-22 10:15
可以,不过尽量早点,到时候网络评分的时候会参考视频中的实物效果


这是我照楼主做的效果,实现了,开灯和关灯的功能,用到的一些硬件,Arduino UNO,W5100模块,能上微信的手机,软件方面, 新浪云,Arduino开发工具,mysql,微信开发平台。希望能对爱好学习的人有所帮助!联系QQ506062608,希望大家一起交流交流
 楼主| 发表于 2014-10-3 16:26 | 显示全部楼层
已有详细更新
发表于 2014-10-9 21:04 | 显示全部楼层
膜拜楼主啊,高中生!相形惭愧
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