智能寵物投食器設(shè)計(jì)

廣東理工學(xué)院電氣與電子工程學(xué)院 宮占霞 楊澤鋒 黃 闖 李 楷

近年來隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們的生活水平在不斷提高，不僅物質(zhì)上得到了滿足，大家也開始追求精神上的滿足，精神上的滿足方面很多，飼養(yǎng)寵物便是其中之一。工作的繁忙、居家在外，寵物的陪伴顯的尤為重要。但是人們又可能因?yàn)楣ぷ?、外出等原因沒有足夠的精力和時(shí)間去照顧寵物，寵物的飲食和健康等成為大家思考的問題。本文設(shè)計(jì)了一種以STC8A8K64S4A12單片機(jī)為基礎(chǔ)的寵物投食器自動(dòng)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)包括電源、語音識別、LCD液晶顯示、WIFI、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊組成，能夠?qū)崿F(xiàn)定時(shí)定量、自動(dòng)喂養(yǎng)、遠(yuǎn)程遙控等功能。

近幾年來，寵物行業(yè)隨著人們追求精神生活的節(jié)奏迅速發(fā)展起來，寵物種類很多，寵物大小各異。無論是哪個(gè)年齡段的人喂養(yǎng)寵物，都會(huì)面臨短時(shí)的外出情況，在不允許帶寵物條件下，寵物只能獨(dú)自待在家中，因此該段時(shí)間寵物的喂養(yǎng)就成為人們面臨的一大問題。實(shí)際上，國內(nèi)外對寵物自動(dòng)喂養(yǎng)早有研究，國外的技術(shù)發(fā)展很迅速，智能化較完善，但是體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維修困難、成本高等問題限制了人們的選用。國內(nèi)的技術(shù)也沒有落后，智能化的寵物投食器也隨之應(yīng)運(yùn)而生，但由于結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)現(xiàn)功能不全面等問題，無法達(dá)到人們喂食寵物的要求，同樣限制了人們的選用。單片機(jī)具有成本低、體積小、反應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，逐漸被廣泛應(yīng)用到控制系統(tǒng)中。本文設(shè)計(jì)了一種以STC8A8K64S4A12單片機(jī)為基礎(chǔ)的寵物投食器自動(dòng)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)包括電源、語音識別、LCD液晶顯示、WIFI、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊組成，能夠?qū)崿F(xiàn)定時(shí)定量、自動(dòng)喂養(yǎng)、遠(yuǎn)程遙控等功能。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1 硬件電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)是基于STC8A8K64S4A12單片機(jī)為主控模塊，附加電源模塊、語音識別模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、顯示模塊、WIFI模塊和矩陣鍵盤模塊構(gòu)成。下面將逐一介紹各模塊相應(yīng)的硬件電路。

1.1 電源電路

電源電路是為整個(gè)控制系統(tǒng)提供電源的部分，要求供電一定要平穩(wěn)，準(zhǔn)確。此處采用AMS1117-3.3芯片實(shí)現(xiàn)5V轉(zhuǎn)換為3.3V的功能。電路圖如圖2所示。

圖2 電源電路

1.2 復(fù)位電路

復(fù)位電路的功能是當(dāng)整個(gè)控制系統(tǒng)第一次使用前和在使用過程成出現(xiàn)問題的時(shí)候，通過復(fù)位電路的作用讓單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位，此處采用的是按鍵復(fù)位方式。復(fù)位電路圖如圖3所示。

圖3 復(fù)位電路

1.3 下載器接口

下載器接口電路的功能是將一些錄制好的聲音載入到整個(gè)控制系統(tǒng)中，例如呼喚寵物吃飯時(shí)間到等等，也可以錄制一些音樂添加進(jìn)去。下載器接口電路如圖4所示。

圖4 下載器接口電路

1.4 語音識別電路

語音識別電路可以將自己寵物的聲音接收入系統(tǒng)中，再傳到主人手機(jī)這端，讓主人知道寵物的呼叫，確定寵物是否餓了，要不要放食物。語音識別電路如圖5所示。

圖5 語音識別電路

1.5 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的功能是通過電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，將寵物食物按照一定的速度送出。通過控制給定脈沖信號，確定添加食物的量。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖6所示。

圖6 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

1.6 顯示電路

顯示電路的作用是將時(shí)間，供食量等信息顯示在液晶顯示屏上；同時(shí)液晶顯示屏還可以顯示出調(diào)整供時(shí)時(shí)間以及供食量過程中的數(shù)據(jù)變化過程。液晶顯示電路如圖7所示。

圖7 液晶顯示電路

1.7 WIFI電路

WIFI模塊的作用是將整個(gè)投食器系統(tǒng)與手機(jī)端連接，可以在手機(jī)端隨時(shí)控制整個(gè)投食器系統(tǒng)。WIFI模塊如圖8所示。

圖8 WIFI模塊

1.8 矩陣鍵盤

矩陣鍵盤的作用是實(shí)現(xiàn)對供時(shí)時(shí)間和供食量的修改。隨著寵物的成長，供食量和供食時(shí)間可以隨時(shí)需要做一些調(diào)整，按鍵便提供了此功能。矩陣按鍵模塊如圖9所示。

圖9 矩陣按鍵模塊

2 軟件程序設(shè)計(jì)

圖10所示為主程序設(shè)計(jì)流程圖。首先應(yīng)該初始化整個(gè)投食器控制系統(tǒng)，然后將設(shè)定好的程序載入單片機(jī)中，并且將錄制的聲音也載入單片機(jī)中。通過按鍵設(shè)定供食時(shí)間，若時(shí)間到，該系統(tǒng)便會(huì)將錄制的聲音通過音響播放出，呼喚寵物來進(jìn)食。并且將供食量顯示在顯示器上，同時(shí)將信息傳到手機(jī)端，供主人參考。

圖10 主程序流程圖

總結(jié)：本文完成了基本的智能寵物投食器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)?？梢詫?shí)現(xiàn)投食時(shí)間設(shè)置、供食量設(shè)置、語音提示設(shè)置、和手機(jī)端互連等基本功能均。這些基本功能可以滿足寵物主人的基本要求，但智能程度依然不夠，需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)和改進(jìn)。