智能寵物投食器設計

廣東理工學院電氣與電子工程學院 宮占霞 楊澤鋒 黃 闖 李 楷

近年來隨著社會的進步，人們的生活水平在不斷提高，不僅物質上得到了滿足，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。但是人們又可能因為工作、外出等原因沒有足夠的精力和時間去照顧寵物，寵物的飲食和健康等成為大家思考的問題。本文設計了一種以STC8A8K64S4A12單片機為基礎的寵物投食器自動控制系統。控制系統包括電源、語音識別、LCD液晶顯示、WIFI、電機驅動模塊組成，能夠實現定時定量、自動喂養、遠程遙控等功能。

近幾年來，寵物行業隨著人們追求精神生活的節奏迅速發展起來，寵物種類很多，寵物大小各異。無論是哪個年齡段的人喂養寵物，都會面臨短時的外出情況，在不允許帶寵物條件下，寵物只能獨自待在家中，因此該段時間寵物的喂養就成為人們面臨的一大問題。實際上，國內外對寵物自動喂養早有研究，國外的技術發展很迅速，智能化較完善，但是體積龐大、結構復雜、維修困難、成本高等問題限制了人們的選用。國內的技術也沒有落后，智能化的寵物投食器也隨之應運而生，但由于結構簡單、實現功能不全面等問題，無法達到人們喂食寵物的要求，同樣限制了人們的選用。單片機具有成本低、體積小、反應速度快、抗干擾能力強等優點，逐漸被廣泛應用到控制系統中。本文設計了一種以STC8A8K64S4A12單片機為基礎的寵物投食器自動控制系統。控制系統包括電源、語音識別、LCD液晶顯示、WIFI、電機驅動模塊組成，能夠實現定時定量、自動喂養、遠程遙控等功能。

系統結構圖如圖1所示。

圖1 系統結構圖

1 硬件電路設計

本設計是基于STC8A8K64S4A12單片機為主控模塊，附加電源模塊、語音識別模塊、步進電機驅動模塊、顯示模塊、WIFI模塊和矩陣鍵盤模塊構成。下面將逐一介紹各模塊相應的硬件電路。

1.1 電源電路

電源電路是為整個控制系統提供電源的部分，要求供電一定要平穩，準確。此處采用AMS1117-3.3芯片實現5V轉換為3.3V的功能。電路圖如圖2所示。

圖2 電源電路

1.2 復位電路

復位電路的功能是當整個控制系統第一次使用前和在使用過程成出現問題的時候，通過復位電路的作用讓單片機進行復位，此處采用的是按鍵復位方式。復位電路圖如圖3所示。

圖3 復位電路

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控制系統中，例如呼喚寵物吃飯時間到等等，也可以錄制一些音樂添加進去。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中，再傳到主人手機這端，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 步進電機驅動電路

步進電機驅動電路的功能是通過電機的轉動，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。步進電機驅動電路如圖6所示。

圖6 步進電機驅動電路

1.6 顯示電路

顯示電路的作用是將時間，供食量等信息顯示在液晶顯示屏上；同時液晶顯示屏還可以顯示出調整供時時間以及供食量過程中的數據變化過程。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投食器系統與手機端連接，可以在手機端隨時控制整個投食器系統。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現對供時時間和供食量的修改。隨著寵物的成長，供食量和供食時間可以隨時需要做一些調整，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 軟件程序設計

圖10所示為主程序設計流程圖。首先應該初始化整個投食器控制系統，然后將設定好的程序載入單片機中，并且將錄制的聲音也載入單片機中。通過按鍵設定供食時間，若時間到，該系統便會將錄制的聲音通過音響播放出，呼喚寵物來進食。并且將供食量顯示在顯示器上，同時將信息傳到手機端，供主人參考。

圖10 主程序流程圖

總結：本文完成了基本的智能寵物投食器控制系統的設計。可以實現投食時間設置、供食量設置、語音提示設置、和手機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，需要進一步學習和改進。