【单片机毕业设计】基于 STM32 或 51 单片机的宠物喂食称重检测系统开发 基于单片机的宠物喂水自动补水控制系统设计（023908）

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项目研究背景

随着城市养宠人群规模持续增长，宠物日常喂养的自动化需求不断提升。传统人工喂养模式受主人外出、加班等因素限制，难以保证喂食喂水时间稳定，容易出现断粮、缺水、喂食量不可控等问题。市面现有简易宠物喂食设备功能较为单一，大多仅支持定时出粮，缺少重量检测、自动补水、缺粮提醒等功能，部分产品缺少本地手动控制方式，仅依靠移动端，网络异常时无法正常工作，同时缺少实时状态显示与多组定时配置能力，设备状态反馈能力不足。物联网与嵌入式单片机技术的普及，为低成本智能宠物饲喂设备开发提供了可行方案。本课题采用 STM32 或 51 单片机作为主控，搭配各类传感器、执行机构与蓝牙通信模块，搭建一套兼具定时投喂、重量检测、自动加水、声光提醒、本地按键与手机蓝牙控制的宠物饲喂系统。系统兼顾自动与手动两种工作模式，能够解决传统喂养方式与简易喂食设备存在的痛点，满足家庭宠物稳定喂养的实际需求，具备较好的实用价值与工程落地意义。

摘要

本课题设计一款基于 STM32 或 51 单片机的宠物智能喂食喂水控制系统。系统以单片机为主控核心，集成 DS1302 时钟模块、HX711 压力传感器、水位传感器、步进电机、蓝牙模块、LCD1602 显示屏等外设。系统支持 5 组定时投喂任务，利用压力传感器检测投粮重量，实现定量出粮；水位传感器监测水位，缺水时自动启动水泵补水并声光提醒；设备支持自动、手动双工作模式，配备本地按键完成参数设置，同时通过蓝牙模块与手机 APP 通信，实现远程查看与控制。当检测粮食重量为零时，屏幕闪烁提醒缺粮。测试结果表明，系统可稳定完成定时投喂、重量检测、自动加水、状态告警等功能，装置成本较低，运行可靠，能够满足家庭宠物自动化饲喂需求。

总体方案

1. STM32 或 51 单片机：作为整个系统的主控单元，负责读取传感器数据、时钟时间比对、驱动步进电机、继电器、蜂鸣器，处理按键指令以及蓝牙数据收发；单片机具备丰富 IO 引脚，能够驱动各类外设，开发资料丰富，适配本科嵌入式开发，作为本系统的控制核心。
2. DS1302 时钟芯片：用于实时时间采集，提供时间基准，将当前时间与预设的 5 组投喂定时参数进行比对，到达设定时间触发投喂动作；芯片功耗低，掉电可继续走时，适合定时类硬件控制系统。
3. LCD1602 液晶显示屏：负责系统信息可视化展示，显示当前时间、投喂重量、设备工作模式，缺粮状态下屏幕闪烁告警；模块驱动简单，可直观展示设备运行状态。
4. ULN2003 驱动模块：用于驱动五线四相步进电机，放大单片机 IO 口驱动电流，控制电机正反转，实现投喂口的打开与关闭；解决单片机引脚驱动能力不足，无法直接驱动步进电机的问题。
5. HX711 压力传感器模块：采集粮食重量数据，实时反馈出粮重量，当重量达到设定阈值，停止投喂；该模块精度高，集成模数转换，方便单片机读取重量数值。
6. 水位传感器：采集水箱水位信号，判断是否缺水，水位低于阈值时触发补水流程；检测响应速度快，用于喂水模块的水位监测。
7. 继电器模块：控制水泵电源通断，收到缺水信号后闭合继电器启动水泵加水；继电器隔离强弱电，保障单片机主控电路安全。
8. 蜂鸣器：声光提醒器件，缺水、投喂完成、缺粮时进行声音提醒，配合屏幕提示用户设备状态。
9. 蓝牙模块：实现单片机与手机 APP 之间无线通信，传输设备状态，接收手机下发的模式切换、参数设置指令；支持近距离无线控制，配套 APP 源码实现移动端交互。
10. 4 个独立按键：设置键、增加键、减小键、模式切换键，用于本地配置定时参数、投喂重量阈值，切换手动 / 自动工作模式；无需手机也可本地操作设备。
11. 水泵：执行加水动作，继电器控制启停，完成自动补水。
12. 五线四相步进电机：机械执行机构，正转打开投喂通道，反转关闭通道，完成粮食投放。

核心功能

1. 多组定时投喂功能：读取 DS1302 实时时间，与 5 组预设投喂时间进行比对；自动模式下，时间匹配则触发步进电机正转打开投喂口，启动投粮操作，满足多时段定时喂养需求。
2. 投粮重量检测与定量控制功能：HX711 压力传感器实时采集投放粮食重量；当检测重量达到设定投喂阈值，电机立即反转关闭投喂通道并触发提醒；若一分钟内重量未达到设定值，系统自动关闭通道并提醒，防止持续出料。
3. 自动加水与缺水提醒功能：水位传感器持续监测水箱水位；检测水位低于设定阈值时，蜂鸣器声光提醒，继电器导通启动水泵加水；水位达标后水泵停止，实现喂水自动化。
4. 缺粮状态告警功能：压力传感器检测粮斗重量等于零时，LCD1602 屏幕闪烁，提示粮桶粮食不足，提醒用户补充粮食。
5. 双工作模式切换功能：系统包含自动模式与手动模式；自动模式依靠定时任务自动执行投喂；手动模式可通过按键直接控制电机开合，用户可随时手动投粮；通过模式按键切换两种工作状态。
6. 本地按键参数配置功能：4 个按键完成系统本地操作，设置键进入参数配置界面，增加、减小键修改定时时间、投喂重量参数，模式切换键切换工作模式，脱离手机也可操作设备。
7. 蓝牙移动端交互功能：蓝牙模块与手机 APP 建立通信连接；APP 可实时查看设备当前定时参数、工作模式；支持在手机端下发指令，修改参数、切换模式，配套 APP 源码实现移动端控制。
8. 设备状态显示功能：LCD1602 屏幕实时展示系统时间、当前工作模式、粮食重量等信息，直观展示系统运行状态。

技术路线

1. C 语言：作为嵌入式单片机程序开发语言，编写主控逻辑、传感器数据读取、电机驱动、按键处理、蓝牙通信程序，代码简洁高效，是单片机开发主流编程语言。
2. Keil MDK / Keil C51：嵌入式程序开发环境，用于 STM32 或 51 单片机代码编写、编译、调试，程序烧录至开发板，为本课题核心开发工具。
3. STM32 或 51 单片机：系统主控硬件平台，负责外设调度、逻辑运算，承担整个饲喂系统的控制任务。
4. Proteus：电路仿真软件，前期完成硬件电路原理图绘制，仿真验证电路连通性，提前排查硬件电路设计缺陷。
5. Altium Designer：绘制硬件原理图与 PCB 版图，完成硬件电路板设计。
6. Android Studio：移动端 APP 开发工具，开发蓝牙控制 APP，实现手机与单片机蓝牙通信、参数查看与指令下发。
7. 串口调试助手：调试工具，用于单片机串口数据查看，调试传感器、蓝牙模块数据收发，排查通信故障。
8. Multisim：辅助电路仿真工具，对传感器、驱动模块电路进行简易仿真测试。
9. 硬件调试工具：万用表、杜邦线、电源，用于实物硬件焊接、电路检测、整机联调。
10. 测试工具：编写测试用例，对定时、称重、补水、蓝牙通信等功能进行功能测试，验证系统稳定性。

项目演示

关于我们

博主本身从事开发软件开发、有丰富的编程能力和水平、累积给上千名同学进行辅导、有自己的独立工作室，目前只专注做自己专业领域的事。团队人员有多年架构师设计经验、多人有参加校企合作经验，被多个学校常年聘为校外企业导师，指导学生毕业设计并参与学生毕业答辩指导，有较为丰富的相关经验。期待与各位高校教师、企业讲师以及同行交流合作。

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