基于STM32的智能宠物喂食器设计

原创于 2025-01-21 20:32:32 发布 · 2k 阅读

27 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#stm32 #宠物 #嵌入式硬件

引言
系统设计
1. 硬件设计
2. 软件设计
系统功能模块
1. 时间控制与定时喂食模块
2. 食物监测模块
3. 用户交互与数据显示模块
4. 远程控制与状态反馈模块
控制算法
1. 定时喂食算法
2. 食物存量监测算法
3. 数据记录与反馈算法
代码实现
1. 时间控制与定时喂食代码
2. 食物存量监测代码
3. 数据显示与远程控制代码
系统调试与优化
结论与展望

1. 引言

随着宠物的普及和人们生活节奏的加快，宠物喂食的智能化需求逐渐增多。智能宠物喂食器可以按时按量喂食宠物，支持远程监控和设置，有效解决主人外出时宠物喂养问题。本文设计了一款基于STM32的智能宠物喂食器，集成了定时喂食、食物存量监测、远程控制等功能，为宠物提供科学高效的饮食管理。

2. 系统设计

2.1 硬件设计

主控芯片：STM32F103，用于控制逻辑和设备管理。
时间模块：DS3231 RTC模块，用于定时喂食任务。
食物存量监测模块：采用超声波传感器或重量传感器监测食物余量。
驱动模块：步进电机或直流电机驱动旋转机构，实现定量投食。
显示模块：OLED或LCD屏显示当前时间、任务状态和食物余量。
通信模块：Wi-Fi模块（如ESP8266）支持远程控制和数据上传。
按键模块：用于用户设置定时任务和喂食量。
电源模块：支持充电电池或直流供电，提供可靠的电源保障。

2.2 软件设计

定时控制模块：根据设定的时间和喂食量自动执行任务。
食物存量监测模块：实时监测存量，提醒用户及时补充。
用户交互模块：通过显示屏和按键实现状态显示和任务设置。
远程通信模块：上传设备状态并接收用户指令。

3. 系统功能模块

3.1 时间控制与定时喂食模块

使用RTC模块提供精确的时间控制。
用户可设置多个定时任务，系统按时启动投食动作。

3.2 食物监测模块

采用超声波传感器测量食物箱高度，或使用重量传感器监测剩余食物重量。
当存量低于阈值时，触发报警并通知用户。

3.3 用户交互与数据显示模块

显示屏实时显示当前时间、任务状态和剩余食物量。
用户可通过按键设置任务时间和喂食量。

3.4 远程控制与状态反馈模块

通过Wi-Fi模块实现远程监控和控制。
用户可查看设备状态，手动启动喂食任务。

4. 控制算法

4.1 定时喂食算法

7. 结论与展望

本文设计了一款基于STM32的智能宠物喂食器，支持定时喂食、存量监测和远程控制功能，为宠物提供科学高效的饮食管理。未来可以结合AI算法，实现宠物摄食量分析，自动调整投食量，并扩展更多功能，如水碗监测、视频监控等，提升系统的智能化水平。

系统根据设定时间和喂食量启动电机完成投食。

void execute_feeding_task(int hour, int minute, int portion) {
    if (get_current_hour() == hour && get_current_minute() == minute) {
        start_feeder_motor(portion);  // 启动投食电机
    }
}

4.2 食物存量监测算法

使用超声波传感器或重量传感器实时监测存量。

void check_food_level() {
    float food_level = read_ultrasonic_sensor();
    if (food_level < MIN_FOOD_LEVEL) {
        display_warning("Low Food Level!");
        send_notification("Please refill the feeder.");
    }
}

4.3 数据记录与反馈算法

上传设备状态和喂食记录至云端。

void upload_feeder_status(float food_level, int tasks_remaining) {
    char status[128];
    sprintf(status, "Food Level: %.2f, Tasks Remaining: %d", food_level, tasks_remaining);
    send_to_cloud(status);
}

5. 代码实现

5.1 时间控制与定时喂食代码

void schedule_feeding_tasks() {
    int hour = get_user_set_hour();
    int minute = get_user_set_minute();
    int portion = get_user_set_portion();
    execute_feeding_task(hour, minute, portion);
}

5.2 食物存量监测代码

float read_food_level() {
    return ADC_Read(FOOD_SENSOR_PIN);  // 读取传感器数据
}

void monitor_food_level() {
    float level = read_food_level();
    if (level < MIN_FOOD_LEVEL) {
        display_warning("Low Food Level!");
    }
}

5.3 数据显示与远程控制代码

void display_feeder_status() {
    OLED_Display("Time: %02d:%02d\nFood: %.2f\nTasks: %d",
                 get_current_hour(), get_current_minute(),
                 read_food_level(),
                 get_remaining_tasks());
}

void handle_remote_command(char* command) {
    if (strcmp(command, "FEED NOW") == 0) {
        start_feeder_motor(get_default_portion());
    } else if (strstr(command, "SET TASK")) {
        parse_and_set_task(command);  // 设置新的定时任务
    }
}