寵物智能喂食器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

[19]。寵物智能喂食器系統(tǒng)中的自動(dòng)化和智能化等方面，這些方面將是寵物喂食器設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)等問題隨之產(chǎn)生，這些問題都有待進(jìn)一步深入研究。1.3主要研究?jī)?nèi)容本課題是一種基于STM32單片機(jī)的寵物智能喂食器系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在這當(dāng)中，檢測(cè)的是喂養(yǎng)食物設(shè)定的時(shí)間、溫度和濕度，而OLED所顯示的就是現(xiàn)在這個(gè)時(shí)間還有相關(guān)的一些溫度和濕度以及通過藍(lán)牙設(shè)定的閾值。系統(tǒng)采用STM32單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理,判斷每次投放食物時(shí)的溫濕度和設(shè)定的喂養(yǎng)時(shí)間，只有自動(dòng)的去將電機(jī)模塊開啟才可以去進(jìn)行正轉(zhuǎn)再去對(duì)投食還有重量進(jìn)行模擬的時(shí)候，只有達(dá)到投放標(biāo)準(zhǔn)以后，電機(jī)才會(huì)反轉(zhuǎn)而停止喂食，這個(gè)時(shí)候就會(huì)提醒寵物去進(jìn)食，或者說是去暫停進(jìn)食。通過實(shí)驗(yàn)仿真驗(yàn)證了該方法可有效智能投喂寵物,安全飲食,防止寵物健康事故的發(fā)生。智能寵物喂食器是一種方便的設(shè)備，可以幫助主人自動(dòng)喂養(yǎng)寵物，確保寵物在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間得到食物。定時(shí)喂食：智能寵物喂食器可以設(shè)置定時(shí)喂食計(jì)劃，按照預(yù)定的時(shí)間自動(dòng)投放食物。你可以根據(jù)寵物的飲食需求，設(shè)置每天的喂食時(shí)間。分段喂食：有些寵物需要分段喂食，避免一次性攝入過多食物。智能寵物喂食器可以分割食物投放，讓寵物在一段時(shí)間內(nèi)多次獲得小份食物。配置食物量：智能喂食器通常配備食物容器或者可更換的食物碗，你可以根據(jù)寵物的體重、年齡和飲食需求設(shè)置每餐的食物量。一些高級(jí)喂食器還可以通過智能手機(jī)應(yīng)用程序遠(yuǎn)程調(diào)整食物投放量。音頻提醒：有些智能寵物喂食器配備語(yǔ)音提醒功能，可以再喂食時(shí)間吸引寵物就餐。實(shí)現(xiàn)的功能如下：1.可通過STM32單片機(jī)來實(shí)時(shí)自動(dòng)開啟電機(jī)模塊進(jìn)行投食,反之，電機(jī)反轉(zhuǎn)模擬停止喂食;2.可以通過DHT11溫濕度傳感器來對(duì)當(dāng)前空氣的溫濕度的變化進(jìn)行一個(gè)實(shí)時(shí)的檢測(cè)；3.當(dāng)溫濕度超過設(shè)定閾值是可以通過繼電器模塊控制空調(diào)調(diào)節(jié)降低溫度4.能在手機(jī)端設(shè)置喂養(yǎng)時(shí)間并在OLED實(shí)時(shí)顯示，告知主人;5.可以通過按鍵進(jìn)行手動(dòng)喂食;

第2章系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)2.1設(shè)計(jì)方案本課題研究的內(nèi)容為寵物智能喂食器系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該套系統(tǒng)主要由濕度模塊、溫度模塊、藍(lán)牙通信、OLED屏幕、電機(jī)、按鍵、繼電器、STM32單片機(jī)部分組成；采用STM32單片機(jī)技術(shù)處理對(duì)濕度模塊和溫度感應(yīng)模塊采集到的參數(shù)并顯示通過藍(lán)牙模塊上傳上位機(jī)，將手機(jī)當(dāng)做上位機(jī)對(duì)參數(shù)進(jìn)行一個(gè)實(shí)時(shí)的顯示，而且還可以觀察到各個(gè)時(shí)段喂食的狀態(tài)。當(dāng)對(duì)這個(gè)模式進(jìn)行使用的時(shí)候，還可以對(duì)現(xiàn)在的時(shí)間和喂食的時(shí)間進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置；這個(gè)自動(dòng)喂食模式的定時(shí)時(shí)間到了，以后舵機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)一圈就會(huì)對(duì)同時(shí)進(jìn)行模擬，這個(gè)時(shí)候蜂鳴器就會(huì)提示寵物去吃飯，當(dāng)同時(shí)結(jié)束了以后，那么電機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)一圈，那么蜂鳴器也就會(huì)同樣關(guān)閉。設(shè)計(jì)成果為實(shí)物。結(jié)構(gòu)框圖如下：圖2-1結(jié)構(gòu)框圖2.2單片機(jī)型號(hào)選擇方案一：采用89C51單片機(jī)，89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(FPEROM-FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器，89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。方案二：采用STM32F103C6T6單片機(jī)，STM32F103C6T6是一款由意法半導(dǎo)體公司（ST）推出的基于Cortex-M3內(nèi)核的32位微控制器，硬件采用LQFP48封裝，屬于ST公司微控制器中的STM32系列。STM32F103C8T6的GPIO有8種模式，其中包含上拉、下拉輸入模式，所以外接按鈕時(shí)可不設(shè)計(jì)上下拉電阻。根據(jù)他的原理圖顯示：按鍵KEY0一端接到3.3V的VCC，一端接到PA0引腳。發(fā)光二極管LED0一端也同樣經(jīng)1KΩ電阻接到3.3V的VCC，另一端則接到PC13上。因此，想要讓二極管發(fā)光的話需要讓PC13輸出低電平。STM32最大工作電壓3.6V，使用了LDO（低壓差線性穩(wěn)壓器）將輸入電壓VIN降到3.3v給微控制器供電。3.3V和GND之間的4個(gè)0.1uf的旁路電容（去除高頻交流信號(hào)）接到了芯片的4個(gè)VDD和4個(gè)VSS上，芯片擁有四個(gè)VDD和四個(gè)VSS增強(qiáng)供電能力，保證供電的可靠性）。經(jīng)過比較分析，方案二的STM32單片機(jī)更適合作為本設(shè)計(jì)的主控芯片，STM32單片機(jī)豐富的功能和出色的性能更加符合本設(shè)計(jì)的需求。STM32F103C6T6具有高性能、低功耗、豐富的外設(shè)和靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)，在不同的應(yīng)用場(chǎng)景中有著廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)需要一個(gè)擁有高性能和靈活性、且性能價(jià)格比較高的主控芯片，STM32F103C6T6將是一個(gè)非常好的選擇。圖2-232單片機(jī)最小系統(tǒng)實(shí)物圖2.3通訊模塊選擇方案一：Zigbee是一種低功耗、近距離無線通信技術(shù)，專為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，并提供了一種可靠的、自組織的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，適用于各種低功耗、低數(shù)據(jù)速率的應(yīng)用。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：Zigbee網(wǎng)絡(luò)采用網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中包括一個(gè)協(xié)調(diào)器（Coordinator）和多個(gè)設(shè)備（Devices）。協(xié)調(diào)器是網(wǎng)絡(luò)的控制中心，而設(shè)備可以是終端節(jié)點(diǎn)（EndDevice）或路由器節(jié)點(diǎn)（RouterDevice）。路由器節(jié)點(diǎn)可用于擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，并提供多路徑的數(shù)據(jù)傳輸。通信方式：Zigbee使用2.4GHz無線頻段進(jìn)行通信，支持全雙工和半雙工通信模式。它采用了頻率跳變技術(shù)，以減少對(duì)其他設(shè)備的干擾，同時(shí)提供可靠的通信連接。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧：Zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧分為應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、MAC層和物理層。應(yīng)用層定義了應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)格式和通信接口。網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)設(shè)備之間的路由選擇和數(shù)據(jù)傳輸。MAC層管理設(shè)備之間的數(shù)據(jù)幀傳輸和通信時(shí)間調(diào)度。物理層負(fù)責(zé)無線信號(hào)的調(diào)制、解調(diào)和發(fā)送。低功耗特性：Zigbee專注于低功耗通信，在低數(shù)據(jù)速率下提供長(zhǎng)時(shí)間的電池壽命。設(shè)備可以在空閑時(shí)進(jìn)入低功耗睡眠狀態(tài)，并根據(jù)需要進(jìn)行周期性喚醒，以節(jié)省能源。自組織網(wǎng)絡(luò)：Zigbee網(wǎng)絡(luò)具有自組織和自修復(fù)的能力。當(dāng)新設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)或現(xiàn)有設(shè)備離開網(wǎng)絡(luò)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)可以自動(dòng)重新配置路由，保持網(wǎng)絡(luò)的連通性。應(yīng)用領(lǐng)域：Zigbee在許多應(yīng)用領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，包括智能家居、工業(yè)自動(dòng)化、物流和供應(yīng)鏈管理、醫(yī)療保健、能源管理等。它提供了可靠的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制能力，并支持大規(guī)模的設(shè)備互聯(lián)。方案二：HC-06是一種經(jīng)典藍(lán)牙模塊，常用于與智能手機(jī)、平板電腦和其他藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行無線通信。以下是HC-06藍(lán)牙模塊的一般介紹：功能：HC-06模塊提供了基本的藍(lán)牙通信功能，支持串口通信協(xié)議（UART），可以通過串口與其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。它可以作為一個(gè)從設(shè)備（Slave）與主設(shè)備（Master）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。通信距離：HC-06模塊的通信距離通常在10米左右，適用于近距離的無線通信需求。請(qǐng)注意，實(shí)際的通信距離可能受到環(huán)境和物理障礙物的影響。工作頻率：HC-06模塊使用2.4GHz的ISM頻段進(jìn)行通信，采用藍(lán)牙2.0標(biāo)準(zhǔn)，支持藍(lán)牙經(jīng)典（BluetoothClassic）協(xié)議。它與許多藍(lán)牙設(shè)備兼容，如智能手機(jī)、電腦等。電源需求：HC-06模塊通常使用3.3V的電源供電，具有較低的功耗，適合于低功耗應(yīng)用。它還具有睡眠模式，可以進(jìn)一步降低功耗。配置與控制：HC-06模塊通過AT指令進(jìn)行配置和控制。你可以通過串口與模塊進(jìn)行通信，發(fā)送特定的AT指令來設(shè)置藍(lán)牙名稱、配對(duì)碼、通信速率等參數(shù)。應(yīng)用領(lǐng)域：HC-06模塊常用于各種簡(jiǎn)單的藍(lán)牙通信應(yīng)用，例如串口數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控等。它可以與各種嵌入式系統(tǒng)和微控制器進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)無線通信功能。經(jīng)過比較，藍(lán)牙通信和Zigbee通信都是無線通信技術(shù)，它們?cè)诓煌膽?yīng)用場(chǎng)景中具有各自的優(yōu)勢(shì)。以下是藍(lán)牙通信相對(duì)于Zigbee通信的一些優(yōu)勢(shì)：廣泛的設(shè)備兼容性：藍(lán)牙是一種廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品（如智能手機(jī)、平板電腦、音頻設(shè)備等）的通信技術(shù)。幾乎所有現(xiàn)代智能設(shè)備都具備藍(lán)牙功能，因此可以輕松連接和交互。相比之下，Zigbee的設(shè)備兼容性較低，主要應(yīng)用于特定的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。更高的傳輸速率：藍(lán)牙通信通常提供較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，適用于音頻和視頻傳輸?shù)葘?duì)速率要求較高的應(yīng)用。藍(lán)牙5.0版本引入了低功耗倍增（LEAudio），提供更高質(zhì)量的音頻傳輸。簡(jiǎn)便的配對(duì)和連接：藍(lán)牙設(shè)備通常具有較為簡(jiǎn)單的配對(duì)和連接過程。用戶可以通過設(shè)備的設(shè)置界面或簡(jiǎn)單的按鈕操作進(jìn)行藍(lán)牙設(shè)備之間的配對(duì)，實(shí)現(xiàn)快速連接。這使得藍(lán)牙在消費(fèi)電子產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。多功能性：藍(lán)牙技術(shù)提供了多種功能和應(yīng)用，包括音頻傳輸、數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程控制和位置服務(wù)等。它支持不同的藍(lán)牙協(xié)議棧和配置文件，適用于各種應(yīng)用場(chǎng)景。綜合比較本次設(shè)計(jì)選用藍(lán)牙模塊。圖2-3HC-06藍(lán)牙模塊實(shí)物圖

第3章系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)總體設(shè)??計(jì)本課題是一種基于STM32單片機(jī)的寵物智能喂食器系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)采用STM32單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理,判斷每次投放的喂養(yǎng)時(shí)間以及當(dāng)時(shí)的溫濕度，達(dá)喂食時(shí)間，電機(jī)就會(huì)進(jìn)行反轉(zhuǎn)，那么就會(huì)喂食，與此同時(shí)蜂鳴器還會(huì)提醒寵物去進(jìn)食。通過實(shí)驗(yàn)仿真驗(yàn)證了該方法可有效智能投喂寵物,安全飲食,防止寵物健康事故的發(fā)生。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)里面主要有信息的接收模塊，還有控制的模塊以及執(zhí)行的模塊，在這當(dāng)中系統(tǒng)的一個(gè)核心部分就是控制的模塊。將傳感器的信號(hào)傳輸給單片機(jī)來去進(jìn)行相關(guān)的處理以后信息接收的模塊就可以通過放大的電路將單片機(jī)進(jìn)行連接，那么控制模塊的核心部件，就會(huì)運(yùn)用STM32系列的單片機(jī)來去分析這些信號(hào)，從而去將執(zhí)行的部分進(jìn)行一定的控制運(yùn)作，而在執(zhí)行模塊當(dāng)中主要是傳感器模塊，可實(shí)時(shí)了解當(dāng)前溫濕度狀況,控制寵物的飲食?？傮w原理圖如下所示：圖3-1總體原理圖3.2系統(tǒng)的主要功能模塊設(shè)計(jì)3.2.1電源供電模塊設(shè)計(jì)LM2576系列是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的3A電流輸出降壓開關(guān)型集成穩(wěn)壓電路，它內(nèi)含固定頻率振蕩器和基準(zhǔn)穩(wěn)壓器，通常具有完善的保護(hù)電路，包括電流限制及熱斷路器等，利用該器件只需要極少的外圍器件便可構(gòu)成高效穩(wěn)壓電路。LM2576芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分別有一個(gè)開關(guān)管、電感、二極管和一組濾波電容，由控制器連接，工作過程中將輸入端的高電壓接入芯片的輸入電源引腳VIN上，并將其轉(zhuǎn)化為輸出電壓。在保持輸出穩(wěn)定的同時(shí)，芯片會(huì)利用會(huì)利用誤差放大器反饋引腳FEED來對(duì)輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，最終輸一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓。圖3-2電源供電模塊原理圖3.2.2舵機(jī)模塊設(shè)計(jì)選用STM32微控制器：選擇適合的STM32微控制器，具備足夠的計(jì)算能力和GPIO引腳數(shù)量來控制舵機(jī)。將STM32的GPIO引腳與舵機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的輸入引腳連接起來。通常使用PWM輸出引腳來控制舵機(jī)的位置。確保電路連接正確，舵機(jī)能夠接收到正確的控制信號(hào)。在STM32上編寫程序，使用適當(dāng)?shù)木幊陶Z(yǔ)言（如C或C++）來控制舵機(jī)的位置和速度。配置GPIO引腳為PWM輸出模式，設(shè)置適當(dāng)?shù)腜WM頻率和占空比來生成舵機(jī)控制信號(hào)。實(shí)現(xiàn)寵物智能喂食器的邏輯，例如根據(jù)預(yù)定的時(shí)間表或用戶的輸入控制舵機(jī)的動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)喂食器的自動(dòng)喂食功能。原理圖如下圖。圖3-3舵機(jī)模塊原理圖3.2.3溫濕度傳感器模塊設(shè)計(jì)DHT11數(shù)字溫濕傳感器是一種包含已經(jīng)校準(zhǔn)過的數(shù)字信號(hào)輸出的一種溫濕度的復(fù)合傳感器，這個(gè)主要運(yùn)用的就是一個(gè)專門的數(shù)字模塊，來去對(duì)技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的采集，不需要去運(yùn)用非常復(fù)雜的電路進(jìn)行處理。在這個(gè)傳感器里面，主要有電阻式的感知元件，還有一個(gè)NTC測(cè)溫元件，而且在這當(dāng)中會(huì)去和一個(gè)高性能的8位單片機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的連接。單線制的串行接口會(huì)讓這個(gè)系統(tǒng)集成的時(shí)候變得非常簡(jiǎn)單，因?yàn)槠潴w積非常小，而且在功耗方面也不是特別高，對(duì)信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)候距離可以比20米以上還要長(zhǎng)，所以說在那些比較苛刻的環(huán)境當(dāng)中使用的時(shí)候，這將會(huì)是最好的一個(gè)選擇。圖3-4溫濕度傳感器模塊原理圖3.2.4時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)DS1302時(shí)鐘芯片主要由震蕩電路、計(jì)數(shù)器、RAM和I/O端口等組成，可通過SPI接口與微控制器連接，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘系統(tǒng)的讀寫以及相關(guān)操作。時(shí)鐘計(jì)數(shù)原理采用32.768kHz的震蕩頻率作為時(shí)鐘源，由振蕩電路得到一定的脈沖數(shù)量，然后經(jīng)過計(jì)數(shù)器來生成實(shí)時(shí)的時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘芯片DS1302提供了BCD碼格式的時(shí)間存儲(chǔ)，在設(shè)置和讀取式需要進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)換。通過SPI接口可以直接對(duì)時(shí)間寄存器進(jìn)行寫入和讀取。本設(shè)計(jì)同時(shí)加入CR2032紐扣鋰電池，為時(shí)鐘芯片在意外掉電情況下，依舊可以提供電源，對(duì)時(shí)間做補(bǔ)償。圖3-5時(shí)鐘模塊原理圖

3.2.5繼電器模塊設(shè)計(jì)繼電器??也稱電??驛，是??一種電??子控制??器件，??它具有??控制系??統(tǒng)(又??稱輸入??回路)??和被控??制系統(tǒng)??(又稱??輸出回??路)，??通常應(yīng)??用于自??動(dòng)控制??電路中??，它實(shí)??際上是??用較小??的電流??去控制??較大電??流的一??種“自??動(dòng)開關(guān)??”。故??在電路??中起著??自動(dòng)調(diào)??節(jié)、安??全保護(hù)??、轉(zhuǎn)換??電路等??作用。繼電器工作??時(shí)，電??磁鐵通??電，把??銜鐵吸??下來使??D和E??接觸，??工作電??路閉合??。電磁??鐵斷電??時(shí)失去??磁性，??彈簧把??銜鐵拉??起來，??切斷工??作電路??。因此??，繼電??器就是??利用電??磁鐵控??制工作??電路通??斷的開關(guān)。繼電器控制??電路的??作用：??用低電??壓控制??高電壓??，遠(yuǎn)距??離控制??，自動(dòng)??控制。繼電器(??英文名??稱：r??ela??y)是??一種電??控制器??件，是??當(dāng)輸入??量(激??勵(lì)量)??的變化??達(dá)到規(guī)??定要求??時(shí)，在輸出電路的時(shí)候，可以導(dǎo)致控量發(fā)生一定的變化的電氣。繼電器的主要作用如下：(1)擴(kuò)大控制范圍：在實(shí)際操作的過程當(dāng)中，當(dāng)多觸點(diǎn)繼電器達(dá)到某一個(gè)值的時(shí)候，可以按照不同的組成形式形成多種形態(tài)的電路狀態(tài)。(2)放大：可以通過使用一個(gè)靈敏型的繼電器或者是中間型繼電器，將一個(gè)很小的控制量放大成為大功率的電路。(3)綜合信號(hào)：在實(shí)際操作的過程當(dāng)中，可以將多個(gè)控制信號(hào)按照規(guī)定的要求輸入到繼電器當(dāng)中，然后進(jìn)行一系列的操作，最終達(dá)到想要的效果。(4)自動(dòng)、遙控、監(jiān)測(cè)：通常情況下可以將自動(dòng)裝置上的繼電器和其他的繼電器連接在一起，最終形成一個(gè)控制線路，從而實(shí)現(xiàn)整體的自動(dòng)化，保證運(yùn)行的時(shí)候更加的自動(dòng)流暢。本文采用兩個(gè)繼電器，分別控制溫度和濕度。原理圖如下圖。圖3-6溫濕度繼電器控制原理圖3.2.6藍(lán)牙模塊設(shè)計(jì)HC-06藍(lán)牙串口通信模塊是一種基于藍(lán)牙協(xié)議的數(shù)傳模塊，它的無線工作頻段為2.4GHzISM，調(diào)制方式是GFSK。該模塊使用的是郵票孔封裝方式，尺寸為27mm×13mm×2mm，板載PCB天線，可實(shí)現(xiàn)10米以內(nèi)的無線通信。同時(shí)，該模塊直觀地展示了藍(lán)牙連接狀態(tài)的LED狀態(tài)指示燈，方便使用者體驗(yàn)。此外，該模塊采用了CSR的BC417芯片，支持AT指令，使用者可根據(jù)自身需求配置主從角色、串口波特率、設(shè)備名稱等參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)更加靈活的應(yīng)用?？傊琀C-06藍(lán)牙串口通信模塊是一款非常實(shí)用的數(shù)傳模塊，具有廣泛的應(yīng)用前景。圖3-7HC06藍(lán)牙模塊原理圖

3.2.7蜂鳴器模塊設(shè)計(jì)蜂鳴器一般分為線圈式和壓電陶瓷式。線圈式又分為有源和無源兩大類，有源線圈式蜂鳴器內(nèi)部集成有振蕩器，能夠直接驅(qū)動(dòng)蜂鳴器工作。該設(shè)計(jì)采用5V高電平觸發(fā)式蜂鳴器，僅有高電平信號(hào)輸入時(shí)才會(huì)響起。電阻R10為限流電阻，防止流過基極電流過大損壞三極管。三極管Q1起開關(guān)管的作用，其基??極的高電平使三極管??飽和導(dǎo)通，使蜂鳴器??發(fā)聲;而基極低電平??則使三極管關(guān)閉，蜂??鳴器停止發(fā)聲。圖3-8蜂鳴器模塊原理圖3.2.8OLED顯示模塊設(shè)計(jì)OLED，即有機(jī)發(fā)光二極管（OrganicLight-EmittingDiode），又稱為有機(jī)電激光顯示（OrganicElectroluminesenceDisplay，OELD）。OLED由于同時(shí)具??備自發(fā)??光，不??需背光??源、對(duì)??比度高??、厚度??薄、視??角廣、??反應(yīng)速??度快、??可用于??撓曲性??面板、??使用溫??度范圍??廣、構(gòu)??造及制??程較簡(jiǎn)??單等優(yōu)??異之特??性，被??認(rèn)為是??下一代??的平面??顯示器??新興應(yīng)??用技術(shù)。OLED顯示技術(shù)??具有自??發(fā)光的??特性，??采用非??常薄的??有機(jī)材??料涂層??和玻璃??基板，??當(dāng)有電??流通過??時(shí)，這??些有機(jī)??材料就??會(huì)發(fā)光??，而且??OLE??D顯示??屏幕可??視角度??大，并??且能夠??節(jié)省電??能，從2003年開始MP3播放器就已經(jīng)運(yùn)用了這種顯示設(shè)備?？墒荓CD的顯示屏幕都需要去背著光，OLED顯示屏就不需要去背著光，主要原因就是因?yàn)楹笳呤亲约哼M(jìn)行發(fā)光的，所以說進(jìn)行同樣顯示的時(shí)候，OLED的效果會(huì)比LCD更好，從現(xiàn)在我們所掌握到的這些技術(shù)來講，OLED的尺寸是沒有辦法去進(jìn)行擴(kuò)大的，可是OLED的分辨率卻可以變得非常高。OLED模塊默認(rèn)設(shè)??置是B??S0接??GND??，BS??1和B??S2接??VCC??（80??80模??式），即使用8080并口方式??，如果??想要設(shè)??置成其??他的模??式，則??需要在??OLE??D的背??面，用??烙鐵修??改BS??0-B??S2的??設(shè)置。OLED顯示模塊??原理圖如下圖。圖3-9顯示模塊原理圖第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1單片機(jī)初始化流程圖在單片機(jī)中，初始化是指在程序開始執(zhí)行之前對(duì)相關(guān)寄存器、變量和外設(shè)進(jìn)行設(shè)置和配置的過程。單片機(jī)初始化的目的是確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，以及為后續(xù)的程序執(zhí)行提供正確的環(huán)境和狀態(tài)。首先進(jìn)行單??片機(jī)初??始化，??流程圖??如下。圖4-1單片機(jī)初始化流程圖

4.2溫濕度檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)當(dāng)溫濕度高于閾值時(shí)候，繼電器會(huì)動(dòng)作打開空調(diào)功能降低溫濕度，可以通過藍(lán)牙模塊連接上位機(jī)在手機(jī)端設(shè)置溫濕度的閾值。圖4-2溫濕度傳感器模塊流程圖

4.3舵機(jī)模塊設(shè)計(jì)由于喂食器分為手動(dòng)模式和自動(dòng)模式，所以舵機(jī)有兩種起動(dòng)方式：手動(dòng)模式下打開按鍵開關(guān)，舵機(jī)起動(dòng)；自動(dòng)模式下只有達(dá)到設(shè)定的喂食時(shí)間時(shí)，舵機(jī)才會(huì)起動(dòng)。圖4-3舵機(jī)模塊流程圖

4.4繼電器模塊設(shè)計(jì)溫濕度傳感器分別檢測(cè)當(dāng)時(shí)環(huán)境的溫度和濕度，再由STM32單片機(jī)進(jìn)行處理，如果溫度超過閾值，則溫度繼電器動(dòng)作，進(jìn)行降溫，直到低于溫度閾值，溫度繼電器停止動(dòng)作。濕度繼電器工作模式同上。圖4-4繼電器模塊流程圖

4.5藍(lán)牙模塊設(shè)計(jì)可以使用藍(lán)牙來進(jìn)行連接，通過手機(jī)做為上位機(jī)打開藍(lán)牙進(jìn)行搜索，然后選擇相應(yīng)的藍(lán)牙HC-06名稱點(diǎn)擊連接，如果顯示連接成功的話，便可以在手機(jī)端進(jìn)行閾值更改設(shè)置。圖4-5藍(lán)牙連接模塊子程序流程圖

4.6蜂鳴器模塊設(shè)計(jì)首先初始化為后續(xù)程序提供正確的環(huán)境和狀態(tài)，初始化成功開始喂食，同時(shí)蜂鳴器接響起，提醒寵物進(jìn)食。圖4-6蜂鳴器模塊流程圖

4.7OLED顯示模塊設(shè)計(jì)初始化成功后，OLED屏幕顯示模塊可以顯示由傳感器檢測(cè)出的當(dāng)前溫度，當(dāng)前濕度，提前設(shè)定的溫濕度閾值，實(shí)時(shí)時(shí)間，設(shè)定的喂食時(shí)間。圖4-7OLED顯示模塊流程圖

第5章系統(tǒng)測(cè)試5.1系統(tǒng)實(shí)物圖圖5-1系統(tǒng)完整實(shí)物圖5.2測(cè)試原理需要測(cè)試的方面主要包含了測(cè)試功能是否正常，以及輸入數(shù)據(jù)之后和應(yīng)該輸出的結(jié)果所產(chǎn)生的誤差，所以在選擇測(cè)試數(shù)據(jù)方面要選擇比較小并且高效的數(shù)據(jù)來進(jìn)行測(cè)試，以便進(jìn)行一套完整的測(cè)試結(jié)果。進(jìn)行測(cè)試的基本測(cè)試目標(biāo)就是進(jìn)行一組數(shù)據(jù)測(cè)試，然后檢查是否會(huì)發(fā)生特定的錯(cuò)誤或者是錯(cuò)誤情況，在測(cè)試的過程當(dāng)中主要包含著以下幾個(gè)方面，首先是輸入用戶的實(shí)際數(shù)據(jù)情況，然后再進(jìn)行系統(tǒng)的檢驗(yàn)但是必須要注意的是，選擇的數(shù)據(jù)一定要包含著實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中所需求的所有的功能測(cè)試，并且結(jié)果是正常的。

5.3喂食功能測(cè)試待機(jī)狀態(tài)下舵機(jī)箭頭指向左側(cè)，時(shí)刻準(zhǔn)備喂食圖5-2舵機(jī)實(shí)物圖按下喂食開關(guān)按鍵，舵機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180度，蜂鳴器響起，舵機(jī)開始喂食。當(dāng)喂食結(jié)束時(shí)，再次按下喂食開關(guān)按鍵，舵機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180度，停止喂食。圖5-3舵機(jī)實(shí)物圖

5.4繼電器功能測(cè)試當(dāng)溫度超過設(shè)定閾值30度時(shí)，左側(cè)溫度繼電器動(dòng)作，控制空調(diào)降低溫度，并且紅色燈亮起提示溫度超過閾值。圖5-4溫度繼電器實(shí)物圖（左側(cè)）當(dāng)濕度超過設(shè)定閾值相對(duì)濕度60%時(shí)，右側(cè)濕度繼電器動(dòng)作，控制空調(diào)降低濕度，并且紅燈亮起提示濕度超過閾值。圖5-5濕度繼電器實(shí)物圖（右側(cè)）

5.5溫濕度模塊功能測(cè)試當(dāng)接通電源后，溫濕度傳感器接通，測(cè)出溫濕度值在顯示屏上顯示。圖5-6溫濕度測(cè)試實(shí)物圖人為調(diào)節(jié)溫濕度（例如放一杯熱水在傳感器旁邊）并且當(dāng)超過溫濕度閾值，溫濕度傳感器可以檢測(cè)到并且紅燈閃亮報(bào)警提示。圖5-7溫濕度測(cè)試實(shí)物圖

5.6顯示功能測(cè)試通過上圖當(dāng)中的數(shù)據(jù)，我們可以發(fā)現(xiàn)在第一行所顯示的是當(dāng)前時(shí)間的溫度以及濕度，溫度為28.6度，相對(duì)濕度為39.4%。在屏幕第二行顯示的數(shù)值是溫度和濕度的閾值，溫度的上限為30度，相對(duì)濕度的上限值為60%，然后第三行為當(dāng)前時(shí)間的顯示。第四行為設(shè)定的喂食時(shí)間。圖5-8OLED顯示屏幕5.7按鍵功能測(cè)試在手動(dòng)模式下，當(dāng)按下左邊按鍵，蜂鳴器檢測(cè)到高電平信號(hào)長(zhǎng)響一聲，舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，按下右邊按鍵舵機(jī)關(guān)閉。圖5-9按鍵功能測(cè)試實(shí)物圖

5.8藍(lán)牙功能測(cè)試5-6藍(lán)牙功能測(cè)試實(shí)物圖圖5-10藍(lán)牙功能測(cè)試實(shí)物圖打開手機(jī)藍(lán)牙進(jìn)行初始配對(duì)，找到HC-06進(jìn)行藍(lán)牙連接，提示連接成功。進(jìn)行上限、喂食時(shí)間設(shè)置，點(diǎn)擊設(shè)置，則設(shè)置成功。點(diǎn)擊校對(duì)時(shí)間可以將喂食器與手機(jī)時(shí)間進(jìn)行校對(duì)，同一時(shí)間。喂食器的溫濕度傳感器檢測(cè)到實(shí)時(shí)溫濕度也會(huì)通過藍(lán)牙模塊傳送到手機(jī)上。

第6章總結(jié)與展望6.1總結(jié)在設(shè)計(jì)過程中，主要針對(duì)硬件部分和功能模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在單片機(jī)選型時(shí)考慮到后續(xù)功能的增加，可能需要更高性能的STM32單片機(jī)。當(dāng)然后續(xù)過程中除了基礎(chǔ)的喂食功能，我們添加了藍(lán)牙控制，溫濕度檢測(cè)，溫濕度控制等功能。在手機(jī)端也可以實(shí)時(shí)顯示喂食器所在位置的溫濕度。同時(shí)為時(shí)鐘模塊添加一塊紐扣電池，在掉電時(shí)為時(shí)間做補(bǔ)償。在設(shè)計(jì)過程中因?yàn)榭紤]到電源電壓不穩(wěn)定，于是加入降壓穩(wěn)壓模塊，以此適應(yīng)大多數(shù)環(huán)境。6.2展望在未來寵物的營(yíng)養(yǎng)搭配，也可以由寵物智能喂食器進(jìn)行搭配，為每一個(gè)寵物做定制的科學(xué)膳食。在平時(shí)智能喂食器可以在寵物進(jìn)食的時(shí)間內(nèi)，采集寵物的身體數(shù)據(jù)，例如體重，毛發(fā)顏色以及寵物飲食情況等。通過喂食器采集的數(shù)據(jù)，我們可以成立一個(gè)大的數(shù)據(jù)庫(kù)，請(qǐng)專業(yè)的營(yíng)養(yǎng)健康分析人員，為每一只寵物提供專門的飲食方案。這樣可以有效避免寵物的飲食安全，與身體健康等問題。并且因?yàn)閷櫸镉袑ｉT的飲食方案，并且日常的身體特征數(shù)據(jù)也被記錄，所以當(dāng)寵物生病時(shí)，寵物醫(yī)生也可以第一時(shí)間做出專業(yè)判斷，避免錯(cuò)過最佳治療時(shí)間，而對(duì)寵物造成長(zhǎng)久的不可挽回的影響。在一般情況下，主人與寵物為雙向的情感奔赴，是互為家人的存在。那么喂食器，在可以解決例如主人出差寵物喂食等問題的情況下，是否可以解決主人與寵物的互動(dòng)呢？比如為寵物喂食器可以加入視頻溝通，語(yǔ)音交流等，但寵物畢竟不懂人類語(yǔ)言，更多的還是提示類的動(dòng)作或聲音等指令。那么智能家具將會(huì)顯得格外重要，比如寵物因?yàn)榫嚯x喂食器太遠(yuǎn)，而無法獲得進(jìn)食指令時(shí)，那么在寵物附近的智能家具可以在聯(lián)網(wǎng)情況下，該家具可以獲得寵物智能喂食器的提示寵物進(jìn)食的指令信號(hào)，從而做出動(dòng)作提醒寵物進(jìn)食。在未來的幾十年發(fā)展過程當(dāng)中，寵物喂食器的生產(chǎn)和發(fā)展可以非常滿足人們未來的生活需要，不但節(jié)能環(huán)保，更加便捷人們的生活。在構(gòu)建寵物智能喂食器建設(shè)當(dāng)中一定要依靠堅(jiān)實(shí)的信息基礎(chǔ)和相關(guān)的體系保障，在構(gòu)建的過程當(dāng)中一定要結(jié)合信息基礎(chǔ)保障信息資源得到充分有效的利用，并且將信息化的好處覆蓋到更多個(gè)方面，促使人們的生活更加的便捷，享受到信息化社會(huì)帶來的便利條件。

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//推挽輸出// //GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; //IO口速度為50MHz// GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9; //LED0-->PC.13端口配置 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; //推挽輸出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; //IO口速度為50MHz GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure); //根據(jù)設(shè)定參數(shù)初始化GPIOC.13 // GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_8;//摁鍵初始化//GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU; //??////GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; //50M????//GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14;//GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU; //??//GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; //50M????GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure); beep=1;jdq1=0;jdq2=0;jdq3=0;jdq4=0;}voidsend(unsignedchardata){USART1->DR=data;while((USART1->SR&0X40)==0);//等待發(fā)送結(jié)束}voidsen3_str(unsignedchar*dat){while(*dat!='\0'){send(*dat); 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OLED_Refresh();if(U8T_data_H>=sx_wd) { jdq1=1; } else jdq1=0; if(U8RH_data_H>=sx_sd) { jdq2=1; } else jdq2=0; sj_dq(); if(mode_xz==1) {if(nz_time==dq_time) {TIM_SetCompare3(TIM2,20); beep=1; ws_flg=1; nz_time=0; } else {TIM_SetCompare3(TIM2,5); beep=0; } if(ws_flg==5) { beep=0; ws_flg=0; } } msHcCount=0;sen3_str(fs_xs);// bjhs(); } switch(ly_dat) { case'A':jdq1=1;break; case'B':jdq1=0;break; case'C':jdq2=1;break; case'D':jdq2=0;break; case'E':jdq3=1;break; case'F':jdq3=0;break; case'G':jdq4=1;break; case'H':jdq4=0;break; } //jpsz(); }}voidTIM3_IRQHandler(void)//TIM3中斷{ if(msHcCount<20) msHcCount++; if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Update)!=RESET)//檢查TIM3更新中斷發(fā)生與否 { //msHcCount++; TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);//清除TIMx更新中斷標(biāo)志 }}/**/*Includes*/#include"stm32f10x_it.h"voidNMI_Handler(void){}voidHardFault_Handler(void){/*GotoinfiniteloopwhenHardFaultexceptionoccurs*/while(1){}}voidMemManage_Handler(void){/*GotoinfiniteloopwhenMemoryManageexceptionoccurs*/while(1){}}voidBusFault_Handler(void){/*GotoinfiniteloopwhenBusFaultexceptionoccurs*/while(1){}}voidUsageFault_Handler(void){/*GotoinfiniteloopwhenUsageFaultexceptionoccurs*/while(1){}}voidSVC_Handler(void){}voidDebugMon_Handler(void){}voidPendSV_Handler(void){}voidSysTick_Handler(void){}/******************************************************************************/#include"dht11.h"#include"delay.h"http://復(fù)位DHT11voidDHT11_Rst(void) { DHT11_IO_OUT(); //SETOUTPUTDHT11_DQ_OUT=0; //拉低DQdelay_ms(20); //拉低至少18msDHT11_DQ_OUT=1; //DQ=1 delay_us(30); //主機(jī)拉高20~40us}//等待DHT11的回應(yīng)//返回1:未檢測(cè)到DHT11的存在//返回0:存在u8DHT11_Check(void) { u8retry=0; DHT11_IO_IN();//SETINPUT while(DHT11_DQ_IN&&retry<100)//DHT11會(huì)拉低40~80us { retry++; delay_us(1); }; if(retry>=100)return1; elseretry=0;while(!DHT11_DQ_IN&&retry<100)//DHT11拉低后會(huì)再次拉高40~80us { retry++; delay_us(1); }; if(retry>=100)return1; return0;}//從DHT11讀取一個(gè)位//返回值：1/0u8DHT11_Read_Bit(void) { u8retry=0; while(DHT11_DQ_IN&&retry<100)//等待變?yōu)榈碗娖?{ retry++; delay_us(1); } retry=0; while(!DHT11_DQ_IN&&retry<100)//等待變高電平 { retry++; delay_us(1); } delay_us(40);//等待40us if(DHT11_DQ_IN)return1; elsereturn0; }//從DHT11讀取一個(gè)字節(jié)//返回值：讀到的數(shù)據(jù)u8DHT11_Read_Byte(void){u8i,dat;dat=0; for(i=0;i<8;i++) { dat<<=1; dat|=DHT11_Read_Bit();} returndat;}//從DHT11讀取一次數(shù)據(jù)//temp:溫度值(范圍:0~50°)//humi:濕度值(范圍:20%~90%)//返回值：0,正常;1,讀取失敗u8DHT11_Read_Data(u8*temp,u8*temp2,u8*humi,u8*humi2){ u8buf[5]; u8i; DHT11_Rst(); if(DHT11_Check()==0) { for(i=0;i<5;i++)//讀取40位數(shù)據(jù) { buf[i]=DHT11_Read_Byte(); } if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])==buf[4]) { *humi=buf[0]; *humi2=buf[1]; *temp=buf[2]; *temp2=buf[3]; } }elsereturn1; return0; }//初始化DHT11的IO口DQ同時(shí)檢測(cè)DHT11的存在//返回1:不存在//返回0:存在 u8DHT11_Init(void){ GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); //使能PG端口時(shí)鐘 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_4; //PG11端口配置 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; //推挽輸出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //初始化IO口 GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4); //PG11輸出高 DHT11_Rst();//復(fù)位DHT11 returnDHT11_Check();//等待DHT11的回應(yīng)}#include"oled.h"#include"stdlib.h"#include"oledfont.h" #include"delay.h"u8OLED_GRAM[144][8];//反顯函數(shù)voidOLED_ColorTurn(u8i){ if(i==0) { OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD);//正常顯示 } if(i==1) { OLED_WR_Byte(0xA7,OLED_CMD);//反色顯示 }}//屏幕旋轉(zhuǎn)180度voidOLED_DisplayTurn(u8i){ if(i==0) { OLED_WR_Byte(0xC8,OLED_CMD);//正常顯示 OLED_WR_Byte(0xA1,OLED_CMD); } if(i==1) { OLED_WR_Byte(0xC0,OLED_CMD);//反轉(zhuǎn)顯示 OLED_WR_Byte(0xA0,OLED_CMD); }}//起始信號(hào)voidI2C_Start(void){ OLED_SDIN_Set(); OLED_SCLK_Set(); OLED_SDIN_Clr(); OLED_SCLK_Clr();}//結(jié)束信號(hào)voidI2C_Stop(void){ OLED_SCLK_Set(); OLED_SDIN_Clr(); OLED_SDIN_Set();}//等待信號(hào)響應(yīng)voidI2C_WaitAck(void)//測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)的電平{ OLED_SCLK_Set(); OLED_SCLK_Clr();}//寫入一個(gè)字節(jié)voidSend_Byte(u8dat){ u8i; for(i=0;i<8;i++) { OLED_SCLK_Clr();//將時(shí)鐘信號(hào)設(shè)置為低電平 if(dat&0x80)//將dat的8位從最高位依次寫入 { OLED_SDIN_Set();} else { OLED_SDIN_Clr();} OLED_SCLK_Set();//將時(shí)鐘信號(hào)設(shè)置為高電平 OLED_SCLK_Clr();//將時(shí)鐘信號(hào)設(shè)置為低電平 dat<<=1;}}//發(fā)送一個(gè)字節(jié)//向SSD1306寫入一個(gè)字節(jié)。//mode:數(shù)據(jù)/命令標(biāo)志0,表示命令;1,表示數(shù)據(jù);voidOLED_WR_Byte(u8dat,u8mode){ I2C_Start(); Send_Byte(0x78); I2C_WaitAck(); if(mode){Send_Byte(0x40);}else