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基于微信平臺(tái)與機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的體重健康管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

來源:泰然健康網(wǎng) 時(shí)間:2024年12月11日 07:34

1.系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)以52單片機(jī)為核心,硬件部分選擇由電阻應(yīng)變片構(gòu)成差動(dòng)全橋電路,A/D轉(zhuǎn)換部分選用HX711芯片。除了基本的測重功能外,本系統(tǒng)提出了一種基于微信平臺(tái)、WiFi、機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和分析的功能。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了將用戶測得的體重信息進(jìn)行保存及分析,將結(jié)果通過微信平臺(tái)反饋給用戶,同時(shí)用戶也可以通過微信控制電子稱重實(shí)體。

圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖

2.稱重傳感器的設(shè)計(jì)2.1、電阻式應(yīng)變片傳感器

體重健康管理系統(tǒng)最為基礎(chǔ)的功能則是體重的測量,因此稱重傳感器是本系統(tǒng)最重要的部分之一,其性能直接決定了電子測重的精確度及穩(wěn)定性等重要性能。故本系統(tǒng)選擇采用差動(dòng)全橋電路作為測量電路,該電路由4片電阻應(yīng)變片構(gòu)成。如2圖所示,是完全相同的4個(gè)應(yīng)變片,當(dāng)電橋開路時(shí),不平衡電橋輸出的電壓為:

又因?yàn)镽1=R2=R3=R4,且在受力時(shí)ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4,則:101RU=ER?,U0與ΔR1/R1成線性關(guān)系,則差動(dòng)半橋電路無線性誤差。電壓靈敏度SV=E,且具有溫度補(bǔ)償。

圖2 差動(dòng)全橋電路

2.2、A/D轉(zhuǎn)換模塊

電子稱重需要將應(yīng)變片的物理形變產(chǎn)生的電壓模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),則需要A/D轉(zhuǎn)換模塊,加上電子秤重對(duì)精度的較高要求,所以最終選用HX711芯片。HX711是一款24位高精度的A/D轉(zhuǎn)換芯片,與其它A/D轉(zhuǎn)換芯片相比,其不僅具有響應(yīng)速度快、抗干擾性能強(qiáng)等優(yōu)勢;除此之外該芯片還具有較高的集成度,因?yàn)槠鋬?nèi)部已經(jīng)集成有穩(wěn)壓電源和片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器等**電路。符合芯片越做越精,越做越小的趨勢。

圖3 HX711模塊原理圖

該芯片有兩路通道可供差分輸入選擇,分別為通道A和通道B。通道A的差分輸入信號(hào)大小可為±20mV或±40mV,通道B的可編程增益為固定的32增益,用于系統(tǒng)參數(shù)檢測。該芯片集成有穩(wěn)壓電源和內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器,所以系統(tǒng)板上無需外接模擬電源,也無需外部提供振蕩信號(hào)。因此該芯片集成度高,操作簡單。此外其特有的上電自動(dòng)復(fù)位功能,簡化了開機(jī)過程,加快了開機(jī)速度。

3.微信平臺(tái)的設(shè)計(jì)3.1、微信功能設(shè)計(jì)框圖

本設(shè)計(jì)的微信部分通過WiFi模塊將設(shè)備MCU收集的一系列數(shù)據(jù)上傳至云服務(wù)器,這里利用的是機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái),數(shù)據(jù)通過機(jī)智云處理轉(zhuǎn)發(fā)到微信公眾號(hào)上,同樣控制命令的數(shù)據(jù)可以從微信通過機(jī)智云下行傳送到設(shè)備MCU,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電子秤設(shè)備的控制,可以看出機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)在此部分的設(shè)計(jì)中起到了承上啟下的作用。

圖 4 微信功能設(shè)計(jì)框圖

3.2、設(shè)備與微信硬件綁定過程

首先申請(qǐng)一個(gè)微信公眾號(hào),獲得對(duì)應(yīng)的公眾號(hào)原始ID。接著進(jìn)行設(shè)備MCU開發(fā)和固件燒錄,在WiFi模塊寫入AirKiss時(shí),需要將機(jī)智云的produck_key寫入設(shè)備MCU,同時(shí)需要配置公眾號(hào)的原始ID。在這里,借助了已經(jīng)燒錄到WiFi模塊的微信寵物屋開源框架進(jìn)行第二次燒寫,關(guān)鍵代碼如圖5所示。

圖5 WiFi寫入Airkiss關(guān)鍵代碼

接著微信客戶端通過掃描二維碼的方式添加設(shè)備,設(shè)備二維碼生成方式中,選擇產(chǎn)品添加方式為每種型號(hào)唯一的二維碼,此方式在微信綁定設(shè)備時(shí),既可以通過掃描二維碼直接綁定,也可以選擇近場發(fā)現(xiàn)綁定。

接著進(jìn)行設(shè)備的授權(quán),在WiFi固件中寫入公眾號(hào)原始ID,同時(shí)將所有設(shè)備的MAC地址登記到微信服務(wù)器上,接著即可以向微信接口發(fā)送請(qǐng)求設(shè)備授權(quán)關(guān)鍵代碼如圖6所示。

圖6 設(shè)備授權(quán)關(guān)鍵代碼

3.3、微信與設(shè)備數(shù)據(jù)交互的實(shí)現(xiàn)

對(duì)于設(shè)備數(shù)據(jù)點(diǎn)的監(jiān)控,借助平臺(tái)已經(jīng)封裝好的SDK即java-SDK和js-SDK,這兩個(gè)SDK各自封裝了機(jī)智云的OpenAPI以及WebSocket,所以大大簡化了API的操作,接管了token和用戶管理,只需要調(diào)用相關(guān)函數(shù),即可實(shí)現(xiàn)設(shè)備與微信在軟件平臺(tái)的綁定和解綁。下面給出綁定用戶的Java_SDK中的關(guān)鍵代碼:

DeviceInfodeviceInfo=OpenApi.bindDevice(

wechatOpenId,

gizwitsAppId,

gizwitsProductKey,

gizwitsProductSecret,

mac,

deviceAlias,

deviceRemark)

對(duì)于設(shè)備的控制同樣需要調(diào)用js-SDK,首先初始化GizwitsWS對(duì)象,然后使用GizwitsWS.init()獲取綁定列表,接著選擇一個(gè)設(shè)備,創(chuàng)建websocket連接控制設(shè)備。對(duì)于控制代碼的編寫,如果是commType=custom,則輸入p0;如果commType=attrs_v4,則輸入datapoints。下面給出遠(yuǎn)程控制電子秤上RBG燈的代碼樣例:

varcommand=‘{“LED_R”:0,“LED_G”:0,“LED_B”:0}’;

gizwits.write(did,JSON.parse(command));

以上是電子秤微信部分設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟,在此開發(fā)過程中,機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)起到了關(guān)鍵的作用。

4.結(jié)語

越是隨處可見的東西,越是需要實(shí)用與智能,本系統(tǒng)在測重模塊的設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)了降低成本,提高精確度。除此之外外加的微信平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互的功能,讓電子秤不在僅僅可以稱重,更成為了健康生活的小助手,因此該設(shè)備具有廣闊的應(yīng)用前景。

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