#打卡不停更#智能喂食器

Posted 2022-10-09

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了#打卡不停更#智能喂食器相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

一、介绍

随着人们生活方式的不断改变，宠物猫在许多家庭中占有重要的地位，其凭借独立的个性和易于打理的饲养方式，成为当下上班族喜欢的宠物之一，人们更是把宠物猫和狗作为家庭的重要成员。有铲屎官表示，每月在宠物身上的基础花销是用来购买宠物粮，为了“小主”们的饮食可以说操碎了心，比起让它们吃好吃饱他们更关心狗粮猫粮的食品安全、生活舒适度、身心健康等。这也让宠物智能设备成为刚需产品，随着 5G、大数据、AI、云计算等技术的快速发展，各类智能养宠硬件如雨后春笋般涌现，在人的吃喝拉撒还需要“手动”的时候，宠物已经进入智能生活了。

而我们的作品就是用于更好的对宠物的投喂进行智能化管理，首先它基于OpenHarmony开发板开发，可以通过使用APP进行定时喂食，同时可以远程观看实时视频，同时也可以识别到小猫进行喂食，更好的知道家里宠物的状态；可以通过喂食器APP查看内余粮，方便用户更好的管理宠物的饮食健康和规律。

解决多项联合国17项可持续发展目标中的问题

目标 2：零饥饿
目标 3：良好健康与福祉
目标 9：产业、创新和基础设施

演示视频:https://www.bilibili.com/video/BV1Ug411k7VG

整体视图

主要功能介绍

①、可视化显示喂食数据

②、自动喂食功能

③、定时喂食

④、手动喂食

⑤、余粮显示功能

⑥、远程观看实时视频

⑦、自定义喂食的量

二、系统架构

系统结构图

三、开发指导

①、openharmony应用开发

1.导航栏开发

通过使用js 自带的tabs组件开发导航栏，是非常简单的

    <tabs @change="setVoids">
        <tab-content>
            <div class="text">
                <home ></home>
            </div>
            <div class="text">
                <videopage ></videopage>
            </div>
            <div class="text">
                <setting></setting>
            </div>
        </tab-content>
        <tab-bar class="navigationbar">
            <div class="tab-icon">
                <image class="tab-icon-image" src="/common/images/03.png"></image>
                <text>
                    主页
                </text>
            </div>
            <div class="tab-icon">
                <image class="tab-icon-image" src="/common/images/04.png"></image>
                <text>
                    控制
                </text>
            </div>
            <div class="tab-icon">
                <image class="tab-icon-image" src="/common/images/05.png"></image>
                <text>
                    设置
                </text>
            </div>
        </tab-bar>
    </tabs>

2.自定义组件喂食量可视化环状图

对于自定义组件的开发，可以使用canvas去开发，在这里我就使用canvas去开发。

新建common/component文件夹，并新建doughnubt pages

<div class="container">    
	<canvas ref="canvasb"></canvas>
</div>

这里要注意组件的生命周期和Pages的是不同的，所以onShow()方法在这里是无效的，这里使用onLayoutReady()代替onShow()方法

初始化画板数据：

  onLayoutReady()

        var el = this.$refs.canvasb;

        this.ctx = el.getContext("2d",antialias: true);

        // 清除画布上的内容

        this.gradient = this.ctx.createLinearGradient(0,0, 0,300);

        this.gradient.addColorStop(0, #ff149ee9);

        this.gradient.addColorStop(1, #ff9ae2ee);

        this.ondoughnutline();

        this.setLength(this.max,this.min);

        this.charss(this.min);

画小圆环：

    ondoughnutline(） 

        this.ctx.clearRect(0, 0, this.xlen, this.ylen);

        this.ctx.lineCap = round;

        // 描边的宽度

        this.ctx.lineWidth = 2;

        // 创建一个新的绘制路径

        this.ctx.beginPath();

        // 路径从当前点移动到指定点

        this.ctx.strokeStyle = this.gradient;

        this.ctx.arc(this.xlen/2, this.ylen/2, 200, 0, Math.PI * 2);

        this.ctx.stroke();

    ,

组件的传参：

通过我们引用自定义组件时，通过props传参，同时我们可以使用$watch对数据进行监听

//父
<div class="two">
    <doughnut max="maxweight" min="weights"></doughnut>
</div>

//子
props: [max][min],

    onInit()

        this.$watch(min, onPropertyChange);

    ,

    onPropertyChange(newW,oldW)

        console.info(alls 属性变化  + newW +   + oldW);

        if(this.max >= newW)

        

            this.onChange(this.max, this.min)

        

    ,

其余的自定义组件喂食量可视化环状图代码我就不在细讲，你们可以就看我的开源代码

3.自定义图传视频组件

这里采用的自定义的图传视频组件，是采用http获取图片然后通过canvas进行绘画

<div class="videocom" onclick="videorun">
    <canvas ref="canvasss"></canvas>
</div>

    props: [httpsrc],

    onInit() 

        this.$watch(httpsrc, onPropertyChange);

        this.httpClientImpl = new httpclient.HttpClient.Builder().setConnectTimeout(15, httpclient.TimeUnit.SECONDS).setReadTimeout(15, httpclient.TimeUnit.SECONDS).build();

        this.request=new httpclient.Request.Builder()

            .url(this.httpsrc)

            .method(GET)

            .addHeader("Content-Type", "application/json")

            .params("token", "yukoyu")

            .build();

    ,

    onPropertyChange(newW,oldW)

        this.request=new httpclient.Request.Builder()

            .url(newW)

            .method(GET)

            .addHeader("Content-Type", "application/json")

            .params("token", "yukoyu")

            .build();

    ,

    videorun()

        this.runflag=!this.runflag;

        if(this.runflag)

        

            this.intervalID = setTimeout(this.onLiveVideo , 100);

        else

            clearTimeout(this.intervalID);



        



    ,

    onLiveVideo()

        this.httpClientImpl.newCall(this.request).enqueue((result) => 

            //console.log("success: " + JSON.stringify(result))

            this.img.src = (JSON.parse(result.data)).data;

            var pat = this.ctx.createPattern(this.img, no-repeat);

            this.ctx.fillStyle = pat;

            this.ctx.fillRect(0, 0, 720, 420);

            if(this.runflag)

            

                clearTimeout(this.intervalID);

                this.intervalID = setTimeout(this.onLiveVideo , 100);

            else

                this.img.src = /common/images/live.png;

                var pat = this.ctx.createPattern(this.img, no-repeat);

                this.ctx.fillStyle = pat;

                this.ctx.fillRect(0, 0, 720, 420);

            

        , (error) => 

            console.log("error: " + JSON.stringify(error))

        )

    ,

    onLayoutReady()

        var el = this.$refs.canvasss;

        this.ctx = el.getContext(2d);



        this.img = new Image();

        this.img.src = /common/images/live.png;

        var pat = this.ctx.createPattern(this.img, no-repeat);

        this.ctx.fillStyle = pat;

        this.ctx.fillRect(0, 0, 720, 420);

4.环形图

根据openharmony应用开发文档直接用progress，就可以简单的绘画一个环形图

<progress class="min-progress" type="scale-ring" percent="10" secondarypercent="50"></progress>

5.控制喂食器出粮

    handgo()

        this.hmweight=this.hmweight+this.weight;

        this.$emit(sethmweight,this.hmweight);		//传递参数给父类

        sockettool.socketSend(this.$app.$def.datas.tcp,this.weight)	//控制喂食器出粮

对socketTCPsend封装

export default 

    socketSend:async function (tcp,gg)
        var cc=new Uint8Array([170,2,gg]);
        tcp.send(
            data:cc.buffer
        ,err => 
            if (err) 
                console.log(send fail);
                return;
            
            console.log(send success);
       );

6.数据上传到服务器

这里使用第三方库去实现http网络请求

移植HttpClient

1）.打开第三方组件库

https://repo.harmonyos.com/#/cn/application/atomService?q=http%20keyword%3AOpenHarmony

2）.找到我们需要的httpclient

3）.安装

代码：

npm install @ohos/httpclient --save

在第三方的基础上，对post进行封装

    http_post:async function (url,data)

        let httpClientImpl = new httpclient.HttpClient.Builder().setConnectTimeout(15, httpclient.TimeUnit.SECONDS).setReadTimeout(15, httpclient.TimeUnit.SECONDS).build();

        let requestBody = httpclient.RequestBody.create(JSON.stringify(data));

        let request = new httpclient.Request.Builder()

            .url(url)

            .method(POST)

            .body(requestBody)

            .addHeader("Content-Type", "application/json")

            .build();



        httpClientImpl.newCall(request).enqueue((result) => 

            console.log("success: " + JSON.stringify(result))

        , (error) => 

            console.log("error: " + JSON.stringify(error))

        )

通过这样调用，非常方便的使用POST请求功能

7.定时功能实现

在使用定时功能的时候，最主要是使用setInterval(）去实现定时，使用setInterval(）时，应该注意传递方法时，传递方法名就可以

    setScheduledTask(hour, minute,weight,callTask) 

        let taskTime = new Date();

        taskTime.setHours(hour);

        taskTime.setMinutes(minute);

        let timeDiff = taskTime.getTime() - (new Date()).getTime(); // 获取时间差

        timeDiff = timeDiff > 0 ? timeDiff : (timeDiff + 24 * 60 * 60 * 1000);

        setTimeout(()=> 

            callTask(weight) // 首次执行

            setInterval(callTask, 24 * 60 * 60 * 1000); // 24小时为循环周期

        , timeDiff);

    ,doTask(weight) 

        this.$emit(setautoweight,weight);

        sockettool.socketSend(this.$app.$def.datas.tcp,weight)

②、openharmony设备开发

1.创建一个任务

void WifiSockets(void)



    osThreadAttr_t wifisocket;

    wifisocket.name = "TcpServerTask";

    wifisocket.attr_bits = 0U;

    wifisocket.cb_mem = NULL;

    wifisocket.cb_size = 0U;

    wifisocket.stack_mem = NULL;

    wifisocket.stack_size = 10240;

    wifisocket.priority = 25;

    if (osThreadNew(TcpServerTask, NULL, &wifisocket) == NULL) 

        printf("[Ssd1306TestDemo] Falied to create TcpServerTask!\\n");

    



APP_FEATURE_INIT(WifiSockets);

2.对wifi信息配置

static char ssid[] ="hh";                       //wifi名称

static char password[] = "13267897941";         //wifi password

static unsigned short port = 20222;             //socket端口设置

这个TcpServer方法是可以让客户端断开重连的

static void TcpServerHandler(void) 
    ssize_t retval = 0;
    // 创建一个通信的Socket，并返回一个Socket文件描述符。第一个参数IpV4，第二个参数SOCK_STREAM类型，第三个指用到的协议
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    // 客户端地址和地址长度

    struct sockaddr_in clientAddr = 0;

    socklen_t clientAddrLen = sizeof(clientAddr);

    // 服务端地址

    struct sockaddr_in serverAddr = 0;

    serverAddr.sin_family = AF_INET;

    // htons是将整型变量从主机字节顺序转变成网络字节顺序，就是整数在地址空间存储方式变为高位字节存放在内存的低地址处

    serverAddr.sin_port = htons(port);

    // 监听本机的所有IP地址，INADDR_ANY=0x0

    // 将主机数转换成无符号长整型的网络字节顺序

    serverAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

    // 服务端绑定端口

    retval = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serverAddr, sizeof(serverAddr));

    if (retval < 0) 

        printf("bind failed, %ld!rn", retval);

        CloseTcpSocket(sockfd);

        return;

    

    printf("bind to port %d success!rn", port);

    // 开始监听，backlog指Pending连接队列增长到的最大长度。队列满了，再有新连接请求到达，则客户端ECONNREFUSED错误。如果支持重传，则请求忽略。

    int backlog = 1;

    retval = listen(sockfd, backlog);

    if (retval < 0) 

        printf("listen failed!rn");

        CloseTcpSocket(sockfd);

        return;

    

    printf("listen with %d backlog success!rn", backlog);

    int outerFlag = 1;

    while (outerFlag) 

        // 接受客户端连接，成功会返回一个表示连接的 socket。clientAddr参数将会携带客户端主机和端口信息；失败返回 -1

        // 从Pending连接队列中获取第一个连接，根据sockfd的socket协议、地址族等内容创建一个新的socket文件描述，并返回。

        // 此后的 收、发 都在 表示连接的 socket 上进行；之后 sockfd 依然可以继续接受其他客户端的连接，

        // UNIX系统上经典的并发模型是“每个连接一个进程”——创建子进程处理连接，父进程继续接受其他客户端的连接

        // 鸿蒙liteos-a内核之上，可以使用UNIX的“每个连接一个进程”的并发模型liteos-m内核之上，可以使用“每个连接一个线程”的并发模型

        connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&clientAddr, &clientAddrLen);

        if (connfd < 0) 

            printf("accept failed, %d, %d\\r\\n", connfd, errno);

            continue;

        

        printf("accept success, connfd = %d !\\r\\n", connfd);

        // inet_ntoa：网络地址转换成“.”点隔的字符串格式。ntohs：16位数由网络字节顺序转换为主机字节顺序。

        printf("client addr info: host = %s, port = %d\\r\\n", inet_ntoa(clientAddr.sin_addr), ntohs(clientAddr.sin_port));


        int innerFlag = 1;

        // 接收消息，然后发送回去

        while (innerFlag) 

            // 后续 收、发 都在 表示连接的 socket 上进行；

            // 在新的Socket文件描述上接收信息.

            retval = recv(connfd, request, sizeof(request), 0);

            if (retval < 0) 

                printf("recv request failed, %ld!\\r\\n", retval);

                innerFlag = 0;

             else if (retval == 0) 

                // 对方主动断开连接

                printf("client disconnected!\\r\\n");

                innerFlag = 0;

             else 

                if (retval <= 0) 

                printf("send response failed, %ld!\\r\\n", retval);

                innerFlag = 0;

                

                if(retval == 3 &&  request[0] == -86)

                

                    printf("recv = %d %d %d \\r\\n",request[0],request[1],request[2]);

                    if(request[1] == 0x00)

                        retval = send(connfd, "aaok", strlen("aaok"), 0);           //答应码

                    

                    if(request[1] == 0x01)

                    

                    else if(request[1] == 0x02)                                    //喂食量处理函数

                    

                        int i = ((unsigned char)request[2]);

                        for(;i>0;i--)

                        

                            custom(500);

                            osDelay(10);

                        

                    

                

                // 清空缓冲区

                memset(&request, 0, sizeof(request));

            

            if(innerFlag == 0)

            

                DisconnectTcpSocket(connfd); //清除连接

                break;                       //重连

            

        

    

    CloseTcpSocket(sockfd);

3.接收的部分代码

当客户端传来的命令，符合长度为3，并且头帧为0xAA才会进行处理

            if(retval == 3 &&  request[0] == -86)
            
                printf("recv = %d %d %d \\r\\n",request[0],request[1],request[2]);
                if(request[1] == 0x00)
                    retval = send(connfd, "aaok", strlen("aaok"), 0);  //答应码
                
                if(request[1] == 0x01)
                
                else if(request[1] == 0x02)  //喂食量处理函数
                
                    int i = ((unsigned char)request[2]);
                    for(;i>0;i--)
                    
                        custom(500); //控制舵机旋转
                        osDelay(10);

4.舵机部分

本项目使用的是连续旋转舵机，我们可以调节脉冲的时长驱动连续旋转舵机

#define GPIO2 2

void set_angle( unsigned int duty) 

    IoTGpioInit(GPIO2);

    IoTGpiosetDir(GPIO2, IOT_GPIO_DIR_OUT);

    IoTGpioSetOutputVal(GPIO2, IOT_GPIO_VALUE1);

    hi_udelay(duty);

    IoTGpioSetOutputVal(GPIO2, IOT_GPIO_VALUE0);

    hi_udelay(20000 - duty);



void custom(int delay)


    for (int i = 0; i <10; i++) 

        set_angle(delay);

5.超声波部分

超声波模块算出底部的距离，再算出余粮的百分比。

根据上面的时序图，进行编写超声波驱动

void GetDistance  (float *distance) 

    static unsigned long start_time = 0, time = 0;

    IotGpioValue value = IOT_GPIO_VALUE0;

    unsigned int flag = 0;

    IoTWatchDogDisable();

    hi_io_set_func(GPIO_8, GPIO_FUNC);

    IoTGpioSetDir(GPIO_8, IOT_GPIO_DIR_IN);

    IoTGpioSetDir(GPIO_7, IOT_GPIO_DIR_OUT);

    IoTGpioSetOutputVal(GPIO_7, IOT_GPIO_VALUE1);

    hi_udelay(20);

    IoTGpioSetOutputVal(GPIO_7, IOT_GPIO_VALUE0);

    while (1) 

        IoTGpioGetInputVal(GPIO_8, &value);

        if ( value == IOT_GPIO_VALUE1 && flag == 0) 

            start_time = hi_get_us();

            flag = 1;

        

        if (value == IOT_GPIO_VALUE0 && flag == 1) 

            time = hi_get_us() - start_time;

            start_time = 0;

            break;

        

    

    *distance = time * 0.034 / 2;

    printf("distance is %f\\r\\n",*distance);

    return ;

③、Flask服务端开发

1、创建数据库对象

创建的这些对象，是我们可以通过SQLAlchemy的方法去操控数据库



识别记录表



class identificationRecord(db.Model):

    id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)

    name = db.Column(db.String(128))

    state = db.Column(db.Integer)

    date_time = db.Column(db.DateTime, default=datetime.datetime.now)

    def return_json(self):

        return 

            id:self.id,

            name: self.name,

            state:self.state,

            date_time:self.date_time.strftime(%Y-%m-%d %H:%M:%S)

        





状态标记表



class tateTag(db.Model):

    id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)

    cv2state = db.Column(db.Integer)

    magstate= db.Column(db.Integer)

    date_time = db.Column(db.DateTime, default=datetime.datetime.now)

    def return_json(self):

        return 

            id:self.id,

            cv2state: self.cv2state,

            magstate:self.magstate,

            date_time:self.date_time.strftime(%Y-%m-%d %H:%M:%S)

        

    def clear(self):

        self.cv2state  = 0

        self.magstate  = 0

        self.date_time = datetime.datetime.now()







定时记录表



class timerOfFeeding(db.Model):

    id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)

    name = db.Column(db.String(128))

    hour = db.Column(db.Integer)

    minute = db.Column(db.Integer)

    weight = db.Column(db.Integer)

    date_time = db.Column(db.DateTime, default=datetime.datetime.now)

    def return_json(self):

        return 

            id: self.id,

            name:self.name,

            hour:self.hour,

            minute:self.minute,

            weight:self.weight,

            date_time:self.date_time.strftime(%Y-%m-%d %H:%M:%S)

        





喂食记录表



class feedingRecords(db.Model):

    id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)

    name = db.Column(db.String(128))

    manualfeeding = db.Column(db.Integer)

    automaticfeeding = db.Column(db.Integer)

    date_time = db.Column(db.DateTime, default=datetime.datetime.now)

    def return_json(self):

        return 

            id: self.id,

            name:self.name,

            manualfeeding:self.manualfeeding,

            automaticfeeding:self.automaticfeeding,

            date_time:self.date_time.strftime(%Y-%m-%d %H:%M:%S)

        





余粮记录表



class surplusGrainRecord(db.Model):

    id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)

    name = db.Column(db.String(128))

    weight = db.Column(db.Integer)

    date_time = db.Column(db.DateTime, default=datetime.datetime.now)

    def return_json(self):

        return 

            id:self.id,

            name: self.name,

            weight:(self.weight/10),

            date_time:self.date_time.strftime(%Y-%m-%d %H:%M:%S)

2、识别猫脸接口

通过add_resource方法使getImage方法和/服务器地址进行绑定

class getImage(Resource):

    def get(self):

        image_url = "http://192.168.0.150:8080/stream.mjpg"

        classfier= cv2.CascadeClassifier("haarcascade_frontalcatface.xml")

        imgResp=urllib.request.urlopen(image_url)

        imgNp=np.array(bytearray(imgResp.read()),dtype=np.uint8)

        img=cv2.imdecode(imgNp,-1)

        print(type(img))

        grey = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

        faceRects = classfier.detectMultiScale(grey, scaleFactor = 1.2, minNeighbors = 3, minSize = (32, 32))

        if len(faceRects) > 0:            #大于0则检测到猫脸

            for faceRect in faceRects:  #单独框出每一张猫脸

                x, y, w, h = faceRect

                cv2.rectangle(img, (x - 10, y - 10), (x + w + 10, y + h + 10), (0, 255, 0), 2)

            duf = identificationRecord( name= cat , state = len(faceRects))

            db.session.add(duf)



            buff = tateTag.query.first()

            buff.cv2state = 1

            buff.date_time = datetime.datetime.now()



            db.session.commit()

        image = cv2.imencode(.jpg,img)[1]

        ss = base64.b64encode(image)

        return  

            "state":"true",

            "data":"data:image/jpg;base64,"+ss.decode(ascii)

3、接口讲解

该项目我们封装了很多的接口给应用端使用

封装好的接口，我们可以使用Postman对接口进行测试

④、摄像头开发

摄像头开发主要时实现，将图片发送到服务器

使用StreamingServer创建server服务，对请求返回实时的图片

class StreamingOutput(object):

    def __init__(self):

        self.frame = None

        self.buffer = io.BytesIO()

        self.condition = Condition()



    def write(self, buf):

        if buf.startswith(b\\xff\\xd8):

            \\# New frame, copy the existing buffers content and notify all

            \\# clients its available

            self.buffer.truncate()

            with self.condition:

                self.frame = self.buffer.getvalue()

                self.condition.notify_all()

            self.buffer.seek(0)

        return self.buffer.write(buf)



class StreamingHandler(server.BaseHTTPRequestHandler):

    def do_GET(self):

        elif self.path == /stream.mjpg:

            self.send_response(200)

            self.send_header(Age, 0)

            self.send_header(Cache-Control, no-cache, private)

            self.send_header(Pragma, no-cache)

            self.send_header(Content-Type, image/jpeg)

            self.end_headers()

            

            with output.condition:

                output.condition.wait()

                frame = output.frame

            self.wfile.write(frame)

            self.wfile.write(b\\r\\n)

        else:

            self.send_error(404)

            self.end_headers()



class StreamingServer(socketserver.ThreadingMixIn, server.HTTPServer):

    allow_reuse_address = True

    daemon_threads = True



with picamera.PiCamera(resolution=720x420, framerate=24) as camera:

    output = StreamingOutput()

    camera.rotation = 270

    camera.start_recording(output, format=mjpeg)

    try:

        address = (, 8080)

        server = StreamingServer(address, StreamingHandler)

        server.serve_forever()

    finally:

        camera.stop_recording()