基于STM32的宠物喂养系统设计

原创已于 2025-08-19 08:49:40 修改 · 1k 阅读

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#单片机 #嵌入式硬件

于 2025-08-19 08:16:28 首次发布

主要硬件连接约定如下

STM32F103C8T6（72 MHz）
SU-03T 语音识别模块
– VCC 3.3 V
– GND
– TX → MCU RX1 (PA10)
– RX → MCU TX1 (PA9)
步进电机（28BYJ-48 + ULN2003 驱动板）
– IN1: PB0
– IN2: PB1
– IN3: PB2
– IN4: PB10
DHT11
– DATA: PA1，上拉 10 kΩ
调试/状态 LED
– PC13（板载 LED）
喂食按键 KEY1（手动触发）
– PA0，下拉 10 kΩ
蜂鸣器 BEEP
– PB11

/*------------------  main.c  ------------------*/
#include "stm32f10x.h"          // CMSIS
#include <string.h>
#include <stdio.h>
/*---------------- 设计加V：Niumajiuhao  ----------------*/
/*----------------  用户可调区  ----------------*/
#define SYSCLK    72000000UL
#define DHT_PIN     GPIO_Pin_1
#define DHT_PORT    GPIOA
#define STEP_PORT   GPIOB
#define IN1_PIN     GPIO_Pin_0
#define IN2_PIN     GPIO_Pin_1
#define IN3_PIN     GPIO_Pin_2
#define IN4_PIN     GPIO_Pin_10
#define LED_PIN     GPIO_Pin_13
#define LED_PORT    GPIOC
#define KEY_PIN     GPIO_Pin_0
#define KEY_PORT    GPIOA
#define BEEP_PIN    GPIO_Pin_11
#define BEEP_PORT   GPIOB

/*  SU-03T UART  */
#define SU_UART     USART1
/*----------------------------------------------*/
/*---------------- 设计加V：Niumajiuhao  ----------------*/
/*--------------  步进电机 8 拍序列  -------------*/
static const uint8_t phase[8] = {
    0b0001, 0b0011, 0b0010, 0b0110,
    0b0100, 0b1100, 0b1000, 0b1001
};

/*------------  全局变量 & 原型  ---------------*/
volatile uint32_t tick = 0;
uint8_t  DHT_data[5];
char     uartRxBuf[32];
uint8_t  uartRxIdx = 0;

void delay_ms(uint32_t ms);
void SysTick_Handler(void);
void GPIO_Config(void);
void TIM2_Config(void);
void USART1_Config(void);
void DHT11_Start(void);
uint8_t DHT11_ReadByte(void);
uint8_t DHT11_Get(void);
void Stepper_Run(uint16_t steps, uint8_t dir);
void feed(void);
void beep(uint16_t ms);
/*----------------------------------------------*/

/*----------------  主函数  --------------------*/
int main(void)
{
    SystemInit();               // 72 MHz
    SysTick_Config(SYSCLK/1000);
    GPIO_Config();
    USART1_Config();
    TIM2_Config();
    
    printf("Pet Feeder STM32+SU-03T\r\n");
    
    while(1)
    {
        /* 1. 语音指令监听（SU-03T 固定返回“FEED”字符串） */
        if(strstr(uartRxBuf, "FEED") != NULL)
        {
            memset(uartRxBuf, 0, sizeof(uartRxBuf));
            feed();
        }
        
        /* 2. 手动按键 */
        if(GPIO_ReadInputDataBit(KEY_PORT, KEY_PIN) == Bit_SET)
        {
            while(GPIO_ReadInputDataBit(KEY_PORT, KEY_PIN) == Bit_SET);
            feed();
        }
        
        /* 3. 每 5 s 采集一次温湿度并打印（可扩展为自动喂食） */
        static uint32_t last = 0;
        if(tick - last >= 5000)
        {
            last = tick;
            if(DHT11_Get())
            {
                printf("T=%d H=%d\r\n", DHT_data[2], DHT_data[0]);
            }
        }
    }
}
/*--------------  功能实现  --------------------*/
void feed(void)
{
    beep(100);
    Stepper_Run(512, 1);        // 512 步约一圈，可自行调整
    beep(200);
    GPIO_SetBits(LED_PORT, LED_PIN);
    delay_ms(1000);
    GPIO_ResetBits(LED_PORT, LED_PIN);
}

void Stepper_Run(uint16_t steps, uint8_t dir)
{
    static uint8_t pos = 0;
    for(uint16_t i=0; i<steps; i++)
    {
        if(dir) pos++; else pos--;
        pos &= 0x07;
        
        uint8_t out = phase[pos];
        GPIO_WriteBit(STEP_PORT, IN1_PIN, (out & 0x01) ? Bit_SET : Bit_RESET);
        GPIO_WriteBit(STEP_PORT, IN2_PIN, (out & 0x02) ? Bit_SET : Bit_RESET);
        GPIO_WriteBit(STEP_PORT, IN3_PIN, (out & 0x04) ? Bit_SET : Bit_RESET);
        GPIO_WriteBit(STEP_PORT, IN4_PIN, (out & 0x08) ? Bit_SET : Bit_RESET);
        delay_ms(2);            // 2 ms/步 ≈ 250 rpm
    }
    /* 关闭线圈 */
    GPIO_ResetBits(STEP_PORT, IN1_PIN | IN2_PIN | IN3_PIN | IN4_PIN);
}

void DHT11_Start(void)
{
    GPIO_InitTypeDef  gpio;
    gpio.GPIO_Pin = DHT_PIN;
    gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    gpio.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(DHT_PORT, &gpio);
    
    GPIO_ResetBits(DHT_PORT, DHT_PIN);
    delay_ms(18);
    GPIO_SetBits(DHT_PORT, DHT_PIN);
    delay_us(30);
    
    gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_Init(DHT_PORT, &gpio);
}

uint8_t DHT11_ReadByte(void)
{
    uint8_t i, dat = 0;
    for(i=0;i<8;i++)
    {
        while(GPIO_ReadInputDataBit(DHT_PORT, DHT_PIN) == Bit_RESET);
        delay_us(40);
        if(GPIO_ReadInputDataBit(DHT_PORT, DHT_PIN) == Bit_SET)
            dat |= (1<<(7-i));
        while(GPIO_ReadInputDataBit(DHT_PORT, DHT_PIN) == Bit_SET);
    }
    return dat;
}

uint8_t DHT11_Get(void)
{
    uint8_t sum;
    DHT11_Start();
    if(GPIO_ReadInputDataBit(DHT_PORT, DHT_PIN) == Bit_RESET)
    {
        while(GPIO_ReadInputDataBit(DHT_PORT, DHT_PIN) == Bit_RESET);
        while(GPIO_ReadInputDataBit(DHT_PORT, DHT_PIN) == Bit_SET);
        
        DHT_data[0] = DHT11_ReadByte();
        DHT_data[1] = DHT11_ReadByte();
        DHT_data[2] = DHT11_ReadByte();
        DHT_data[3] = DHT11_ReadByte();
        sum         = DHT11_ReadByte();
        
        if((DHT_data[0]+DHT_data[1]+DHT_data[2]+DHT_data[3]) == sum)
            return 1;
    }
    return 0;
}

void beep(uint16_t ms)
{
    GPIO_SetBits(BEEP_PORT, BEEP_PIN);
    delay_ms(ms);
    GPIO_ResetBits(BEEP_PORT, BEEP_PIN);
}

/*--------------  外设初始化  ------------------*/
void GPIO_Config(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB |
                           RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);
    
    GPIO_InitTypeDef gpio;
    
    /* LED */
    gpio.GPIO_Pin = LED_PIN;
    gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    gpio.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(LED_PORT, &gpio);
    
    /* KEY */
    gpio.GPIO_Pin = KEY_PIN;
    gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;
    GPIO_Init(KEY_PORT, &gpio);
    
    /* BEEP */
    gpio.GPIO_Pin = BEEP_PIN;
    gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_Init(BEEP_PORT, &gpio);
    
    /* 步进电机 */
    gpio.GPIO_Pin = IN1_PIN | IN2_PIN | IN3_PIN | IN4_PIN;
    GPIO_Init(STEP_PORT, &gpio);
    GPIO_ResetBits(STEP_PORT, IN1_PIN | IN2_PIN | IN3_PIN | IN4_PIN);
    
    /* DHT11 默认为上拉输入 */
    gpio.GPIO_Pin = DHT_PIN;
    gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_Init(DHT_PORT, &gpio);
}

void USART1_Config(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    
    GPIO_InitTypeDef gpio;
    gpio.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    gpio.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &gpio);
    
    gpio.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_Init(GPIOA, &gpio);
    
    USART_InitTypeDef usart;
    usart.USART_BaudRate = 9600;
    usart.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    usart.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    usart.USART_Parity = USART_Parity_No;
    usart.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
    USART_Init(SU_UART, &usart);
    USART_ITConfig(SU_UART, USART_IT_RXNE, ENABLE);
    USART_Cmd(SU_UART, ENABLE);
    
    NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);
}

void TIM2_Config(void)          // 1 kHz 用于蜂鸣器 PWM（可选）
{
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    TIM_TimeBaseInitTypeDef tim;
    tim.TIM_Period = 71;
    tim.TIM_Prescaler = 999;
    tim.TIM_ClockDivision = 0;
    tim.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &tim);
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}

/*--------------  中断  ------------------------*/
void SysTick_Handler(void)
{
    tick++;
}

void USART1_IRQHandler(void)
{
    if(USART_GetITStatus(SU_UART, USART_IT_RXNE) != RESET)
    {
        uint8_t ch = USART_ReceiveData(SU_UART);
        if(ch == '\n' || uartRxIdx >= sizeof(uartRxBuf)-1)
        {
            uartRxBuf[uartRxIdx] = 0;
            uartRxIdx = 0;
        }
        else
            uartRxBuf[uartRxIdx++] = ch;
    }
}

/*--------------  延迟函数  --------------------*/
void delay_us(uint32_t us)
{
    us *= 8;
    while(us--);
}

void delay_ms(uint32_t ms)
{
    uint32_t start = tick;
    while(tick - start < ms);
}

/*--------------  printf 重定向  ---------------*/
#ifdef __GNUC__
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif

PUTCHAR_PROTOTYPE
{
    USART_SendData(USART1, (uint8_t)ch);
    while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
    return ch;
}
/*---------------- 设计加V：Niumajiuhao  ----------------*/

基于 STM32 单片机的宠物喂养系统设计

一、引言

1.1 研究背景与意义

在现代社会，随着人们生活节奏的加快，越来越多的家庭选择饲养宠物来丰富生活。然而，由于工作繁忙、出差等原因，宠物的喂养问题常常困扰着宠物主人。传统的宠物喂养方式需要人工定时投放食物，一旦主人无法按时照顾，宠物可能会面临饥饿的困境，甚至影响其健康。

基于此，设计一款智能化的宠物喂养系统具有重要的现实意义。该系统能够实现自动定时定量喂食，还可通过语音指令进行控制，同时能够监测饲养环境的温湿度，为宠物提供适宜的生活环境。本研究采用 STM32 单片机作为主控制器，结合 SU-03T 语音模块、步进电机和 DHT11 温湿度传感器等器件，设计出一款性能稳定、操作便捷、成本适中的智能宠物喂养系统，旨在解决宠物主人的喂养难题，保障宠物的健康成长，具有较好的市场应用前景。

1.2 国内外研究现状

国内外在智能宠物喂养领域已有一定的研究成果。国外的一些智能宠物喂养产品功能较为完善，例如能够通过手机 APP 远程控制喂食时间和食量，部分产品还具备视频监控功能，但这些产品价格较高，且在语音交互和本地化控制方面存在一定的局限性。

国内的研究则更注重性价比和实用性。许多研究以单片机为核心，实现了基本的自动喂食功能，但在语音控制的准确性、温湿度监测的集成以及喂食量的精确控制等方面还有提升空间。近年来，随着语音识别技术和传感器技术的发展，为智能宠物喂养系统的升级提供了可能。与现有研究相比，本设计引入 SU-03T 语音模块，提高了语音控制的响应速度和识别准确率；采用步进电机控制喂食量，实现了定量喂食的精确性；集成 DHT11 温湿度传感器，能够实时监测宠物生活环境，使系统功能更加完善。

1.3 研究目标与内容

本研究的目标是设计并实现一款基于 STM32 单片机的智能宠物喂养系统，该系统能够通过语音指令和定时设置实现自动喂食，精确控制喂食量，实时监测饲养环境的温湿度，并在温湿度异常时发出提醒。

研究内容主要包括以下几个方面：

系统总体设计：确定系统的功能需求，设计系统的整体架构和技术方案。
硬件设计：包括 STM32 最小系统设计、SU-03T 语音模块接口电路设计、步进电机驱动电路设计、DHT11 温湿度传感器接口电路设计以及电源电路设计等。
软件设计：搭建软件开发环境，设计主程序流程，实现语音识别与指令解析程序、步进电机控制程序、DHT11 温湿度采集与处理程序以及定时喂食程序等。
系统测试与优化：对系统的各项功能进行测试，根据测试结果进行优化，确保系统稳定可靠运行。
二、系统总体设计方案

2.1 需求分析

用户对智能宠物喂养系统的功能需求主要包括以下几个方面：
语音控制功能：能够通过语音指令（如 “喂食”“停止喂食”“增加食量”“减少食量” 等）控制喂食动作，语音识别应准确可靠，不受环境噪声的过多干扰。
定时定量喂食功能：可以预先设置喂食时间和每次的喂食量，到设定时间后系统能够自动按照设定食量进行喂食。
温湿度监测功能：实时监测宠物饲养环境的温度和湿度，并能在温湿度超出适宜范围时发出提示信息。
手动控制功能：在语音控制和定时控制出现故障时，可通过手动按钮进行喂食操作，保证系统的可靠性。
状态显示功能：能够显示当前的喂食状态、设定的喂食时间和食量以及温湿度数据等。
基于以上需求，确定系统设计方向为：以 STM32 单片机为核心，通过 SU-03T 语音模块实现语音指令的接收与识别，利用步进电机控制喂食机构的动作以实现定量喂食，通过 DHT11 温湿度传感器采集环境温湿度数据，同时设计定时模块和手动控制模块，配合显示模块完成系统的各项功能。

2.2 系统架构设计

系统整体架构主要由 STM32 单片机、SU-03T 语音模块、步进电机及驱动模块、DHT11 温湿度传感器、按键模块、显示模块和电源模块等组成。

STM32 单片机作为主控制器，负责协调各个模块的工作。它通过串口与 SU-03T 语音模块进行通信，接收语音指令；通过 GPIO 接口连接步进电机驱动器，控制步进电机的转动，从而实现喂食量的控制；通过单总线与 DHT11 温湿度传感器连接，采集环境温湿度数据；通过 GPIO 接口连接按键模块，接收手动控制指令；通过 I2C 或 SPI 接口连接显示模块，显示系统的各项状态信息。

SU-03T 语音模块负责采集用户的语音指令，并进行识别和解析，将解析后的指令通过串口发送给 STM32 单片机。

步进电机及驱动模块在 STM32 单片机的控制下，带动喂食机构的螺旋推进器或闸门等部件运动，实现食物的定量投放。

DHT11 温湿度传感器用于实时采集宠物饲养环境的温度和湿度数据，并将数据传输给 STM32 单片机进行处理。

按键模块包括设置键、增加键、减少键和手动喂食键等，用于手动设置喂食时间、食量以及进行手动喂食操作。

显示模块采用 LCD1602 或 OLED 显示屏，用于显示当前的时间、设定的喂食时间、喂食量、环境温湿度以及系统的工作状态等信息。

电源模块为系统中的各个组件提供稳定的工作电压，确保系统的正常运行。

2.3 技术路线选择
单片机选型：选择 STM32 单片机作为主控制器，原因在于其具有强大的处理能力，能够快速处理多模块的数据和指令；丰富的外设接口，便于与语音模块、电机驱动器、传感器、显示模块等进行连接；同时，STM32 系列单片机具有较低的功耗和较高的性价比，适合在嵌入式系统中应用。与 51 单片机相比，STM32 的性能更优，能够满足系统复杂控制的需求；与其他高端处理器相比，STM32 成本更低，更适合本系统的设计预算。
语音模块选型：选用 SU-03T 语音模块，该模块具有识别准确率高、响应速度快、支持自定义唤醒词和指令集等优点，能够满足本系统对语音控制的需求。与其他语音模块相比，如 LD3320，SU-03T 的集成度更高，使用更加简便，无需复杂的外围电路设计，降低了系统的硬件复杂度。
电机选型：选择步进电机作为执行机构，因为步进电机具有控制精度高、运行稳定的特点，能够精确控制转动角度，从而实现喂食量的精确控制。与直流电机相比，步进电机不需要位置传感器即可实现精确定位，简化了系统设计；与伺服电机相比，步进电机成本较低，适合本系统的成本要求。
温湿度传感器选型：选用 DHT11 温湿度传感器，该传感器具有体积小、功耗低、精度能够满足室内环境监测需求等优点，且采用单总线通信方式，接口简单，便于与 STM32 单片机连接。与 SHT30 等传感器相比，DHT11 成本更低，虽然精度稍低，但足以满足宠物饲养环境的温湿度监测需求。
三、系统硬件设计

3.1 STM32 最小系统设计

本系统选用 STM32F103 系列单片机作为主控制器。STM32 最小系统主要由电源电路、时钟电路、复位电路和下载接口电路等组成。

电源电路：STM32 单片机需要 3.3V 的工作电压，系统采用外部 5V 直流电源供电，通过低压差线性稳压器（如 AMS1117-3.3）将 5V 电压转换为 3.3V，为单片机及其他需要 3.3V 电压的模块（如 SU-03T 语音模块、DHT11 温湿度传感器等）供电。电源电路中加入了电解电容和陶瓷电容进行滤波，以减小电源噪声对系统的影响。

时钟电路：STM32 单片机采用外部 8MHz 的晶体振荡器作为时钟源，通过锁相环（PLL）倍频后产生 72MHz 的系统时钟，保证系统各模块的高速运行。时钟电路中还配置了合适的负载电容，确保振荡器能够稳定起振。

复位电路：采用上电复位和手动复位相结合的方式。上电复位通过 RC 电路实现，当系统上电时，电容充电，产生复位信号；手动复位通过复位按钮实现，按下按钮时，单片机复位引脚接地，产生复位信号，确保系统在异常情况下能够重新启动。

下载接口电路：采用 SWD 接口，通过下载器将程序下载到 STM32 单片机中，便于系统的调试和程序更新。

3.2 SU-03T 语音模块电路设计

SU-03T 语音模块工作电压为 3.3V，通过串口与 STM32 单片机进行通信，实现语音指令的传输。

该模块的接口电路主要包括电源接口、串口接口和麦克风接口。电源接口直接连接到系统的 3.3V 电源，为模块提供工作电压；串口接口的 TX 引脚连接到 STM32 单片机的 USART_RX 引脚，RX 引脚连接到 STM32 单片机的 USART_TX 引脚，实现模块与单片机之间的双向通信；麦克风接口连接外部驻极体麦克风，用于采集用户的语音指令。

为保证串口通信的稳定性，在模块的 TX 和 RX 引脚上分别串联一个 100Ω 左右的限流电阻，减少信号传输过程中的干扰。同时，在模块的电源引脚附近并联一个 10μF 的电解电容和一个 0.1μF 的陶瓷电容，进一步滤除电源噪声，提高模块工作的稳定性。

SU-03T 语音模块的工作原理是：麦克风采集到用户的语音信号后，经过模块内部的语音识别算法处理，将识别到的指令转换为相应的数字信号，通过串口发送给 STM32 单片机，单片机接收到指令后进行解析并执行相应的操作。

3.3 步进电机驱动电路设计

本系统选用四相八拍步进电机，步距角为 1.8 度，通过控制电机的转动角度来控制喂食量。驱动芯片选用 ULN2003，该芯片是一款高电压、大电流的达林顿晶体管阵列，能够为步进电机提供足够的驱动电流，适合驱动四相步进电机。

步进电机驱动电路的设计如下：STM32 单片机的四个 GPIO 引脚分别连接到 ULN2003 的四个输入引脚（IN1-IN4），ULN2003 的四个输出引脚（OUT1-OUT4）分别连接到步进电机的四个相绕组（A、B、C、D）。通过单片机输出不同时序的脉冲信号，控制 ULN2003 内部晶体管的导通与截止，从而改变步进电机各相绕组的通电顺序，实现电机的正转、反转和停止。

为保护驱动芯片和步进电机，在电机的各相绕组两端分别并联续流二极管（如 1N4001），以吸收电机绕组断电时产生的反向电动势，防止高电压损坏芯片。同时，在 ULN2003 的电源引脚（VCC）与地之间并联滤波电容，减少电源波动对驱动电路的影响。

步进电机的转速通过改变脉冲信号的频率来调节，脉冲频率越高，电机转速越快；反之则越慢。在喂食过程中，可根据需要设置合适的转速，以保证食物投放的均匀性。

3.4 DHT11 温湿度传感器接口电路设计

DHT11 温湿度传感器采用单总线通信方式，工作电压为 3.3V-5V，本系统中采用 3.3V 供电，与 STM32 单片机的电压兼容。

传感器的接口电路较为简单，其 DATA 引脚通过一个 4.7kΩ 的上拉电阻连接到 STM32 单片机的一个 GPIO 引脚，同时连接到 3.3V 电源。上拉电阻的作用是保证 DATA 引脚在空闲状态时为高电平，确保通信的稳定性。

DHT11 温湿度传感器的工作原理是：当 STM32 单片机发送起始信号后，传感器会响应并发送 40 位的数据，其中包括 8 位湿度整数数据、8 位湿度小数数据、8 位温度整数数据、8 位温度小数数据和 8 位校验位。单片机接收到数据后，通过校验位验证数据的正确性，然后对温度和湿度数据进行解析和处理。

3.5 其他辅助电路设计
按键电路：设计了多个独立按键，包括设置键、增加键、减少键和手动喂食键等。每个按键的一端连接到 STM32 单片机的 GPIO 引脚，另一端接地，同时单片机的 GPIO 引脚通过内部上拉电阻或外部上拉电阻保持高电平。当按键按下时，GPIO 引脚变为低电平，单片机通过检测电平变化识别按键操作。
显示电路：采用 OLED12864 显示屏，通过 I2C 接口与 STM32 单片机连接。显示屏用于显示当前时间、设定的喂食时间、喂食量、环境温湿度等信息。I2C 接口电路简单，只需要两根线（SDA 和 SCL）即可实现通信，节省了单片机的 IO 资源。
报警电路：当环境温湿度超出设定的适宜范围时，系统通过蜂鸣器发出报警提示。蜂鸣器的驱动电路采用三极管放大电路，STM32 单片机的 GPIO 引脚通过控制三极管的导通与截止，实现蜂鸣器的发声与关闭。
四、系统软件设计

4.1 软件开发环境搭建

本系统的软件开发环境采用 Keil MDK 5，它是一款针对 ARM 微控制器的集成开发环境，支持 STM32 系列单片机的程序开发。

搭建开发环境的步骤如下：
安装 Keil MDK 5 软件：从官方网站下载 Keil MDK 5 安装包，按照安装向导进行安装，在安装过程中需要输入许可证信息。
安装 STM32 芯片支持包：打开 Keil MDK 5 软件，进入 Pack Installer 界面，搜索并下载安装 STM32F103 系列芯片的支持包，以确保软件能够正确识别和配置所使用的单片机。
配置编译器：在工程设置中，选择 ARMCC 编译器作为默认编译器，该编译器能够生成高效的机器代码。
配置调试器：根据所使用的调试工具（如 ST-Link V2），在工程设置的 Debug 选项中选择相应的调试器，并配置调试接口和通信速率等参数，以便能够正常进行程序的下载和在线调试。
4.2 主程序流程设计

主程序是系统的核心，负责统筹协调各个模块的工作，其工作流程如下：

系统上电后，首先进行初始化操作，包括 STM32 单片机的初始化（时钟、GPIO、USART、I2C、定时器等）、SU-03T 语音模块的初始化、步进电机驱动模块的初始化、DHT11 温湿度传感器的初始化、按键模块的初始化、显示模块的初始化以及系统参数的初始化（如默认喂食时间、喂食量、温湿度阈值等）。

初始化完成后，系统进入主循环。在主循环中，系统不断检测各模块的状态：
检测 SU-03T 语音模块是否接收到语音指令，若接收到指令，则对指令进行解析并执行相应的操作（如喂食、调整食量等）。
检测定时器是否到达设定的喂食时间，若到达，则控制步进电机按照设定的喂食量进行喂食。
周期性地通过 DHT11 温湿度传感器采集环境温湿度数据，并在显示模块上显示，若温湿度超出设定阈值，则控制蜂鸣器报警。
检测按键是否被按下，若有按键操作，则根据按键功能进行相应的处理（如修改喂食时间、手动喂食等）。
实时更新显示模块的信息，包括当前时间、喂食状态、温湿度数据等。
在执行各项操作的过程中，系统还会进行错误检测和处理，如传感器通信错误、电机驱动故障等，确保系统的稳定运行。

4.3 语音识别程序设计

SU-03T 语音模块的配置和控制通过串口通信实现。首先需要使用官方提供的配置工具对模块进行参数设置，包括设置唤醒词（如 “小喂”）、指令集（如 “喂食” 对应指令 0x01、“停止喂食” 对应指令 0x02、“增加食量” 对应指令 0x03、“减少食量” 对应指令 0x04 等），并将模块的波特率设置为 9600，与 STM32 单片机的 USART 接口波特率保持一致，同时启用串口输出模式，使模块在识别到有效指令后自动发送相应的指令代码。

在 STM32 单片机的程序中，语音识别程序通过 USART 中断服务函数接收 SU-03T 语音模块发送的指令数据。当模块识别到用户的语音指令后，会将对应的指令代码通过串口发送给单片机，单片机接收到数据后，将其存储在接收缓冲区中，并设置指令接收标志位。

主程序检测到指令接收标志位后，对接收缓冲区中的指令代码进行解析。例如，当接收到指令 0x01 时，判断为 “喂食” 指令，主程序控制步进电机按照当前设定的喂食量进行喂食操作；当接收到指令 0x02 时，判断为 “停止喂食” 指令，主程序控制步进电机停止转动；当接收到指令 0x03 时，判断为 “增加食量” 指令，主程序适当增加设定的喂食量，并在显示模块上更新；当接收到指令 0x04 时，判断为 “减少食量” 指令，主程序适当减少设定的喂食量，并更新显示。