基于单片机的宠物喂食系统设计（32+蓝牙+WIFI版）-设计说明书
电子校园网 编号：
M22006-04M-LW
设计摘要：
该产品是一台智能喂食系统，具有多项实用功能。首先，它配备了一个显示屏，可以显示当前的时间、模式以及设定的喂食时间，让用户可以清晰地了解设备的状态。此外，设备还设计了按键，用户可以通过按键来设置时间、喂食时间和模式，方便灵活地进行操作。
在控制方面，系统内置了蜂鸣器和灯，用户可以通过按键来控制它们的开关，提供更好的使用体验和操作指引。除了手动操作，该喂食系统还支持自动模式。用户可以设置喂食时间，当到达设定的时间时，喂食器会自动进行投放食物。这种便利的设置，使得用户无需时刻关注喂食时间，而是可以将注意力放在其他事物上。在喂食方式上，该系统能够实现定量喂食，用户可以根据需要设定每次投放的食物量，确保宠物得到适量的饮食，有效控制食量。为了方便用户远程监控宠物的喂食情况，同时支持蓝牙和WiFi连接手机。用户可以通过蓝牙或WiFi连接手机，并下载相应的APP，实时监控喂食的状态，包括时间、模式和喂食情况。这种便捷的监控方式，使得用户可以在外出或不在室内的情况下，随时知道宠物的喂食情况，为宠物的健康提供保障。
综上所述，该设计具有显示屏显示时间、模式和喂食时间、按键设置时间、喂食时间和模式、按键控制蜂鸣器和灯、自动模式下自动喂食、定量喂食、蓝牙和WiFi连接手机实现监控等多项实用功能。该设计旨在为宠物主人提供更便利、智能的喂食体验。
关键词：单片机；智能喂食；步进电机
字数：14000+
实物链接：
基于单片机的宠物喂食系统设计（32+蓝牙+WIFI版）-实物设计
开题报告链接：
基于单片机的宠物喂食系统设计（32+蓝牙+WIFI版）-开题报告
仿真链接：
内容预览：
摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5 电机的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2STM32F103C8T6单片机
3.3 ECB02蓝牙模块
3.4 ESP8266-WIFI模块
3.5ULN2003步进电机模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键功能图
4.4 显示函数流程图
4.5 处理函数流程图
5 实物调试
5.1 实物屏幕显示图
5.2 按键功能实物测试
5.3 WIFI控制系统实物测试
5.4 蓝牙控制系统实物测试
6 仿真调试
6.1仿真总体设计
6.2显示检测测试
6.3设置时间检测测试
6.4模式切换的测试
6.5蓝牙串口输出测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
在当今社会中,随着生活节奏越来越快,人们都忙于工作与学习.当人们在外出差或者旅游度假时,没法将宠物带在身边,这样就不能及时地给予宠物很好的照顾.这种情况下宠物的饮食问题就困扰着人们[1]。面对这一需求，智能喂食器的设计和发展变得尤为重要。
基于此，本次设计的智能喂食系统为宠物主人提供了极大的方便。通过显示屏和按键操作，宠物主人可以轻松设置喂食时间、模式和食物量，无需时刻关注宠物的饮食问题，从而减轻了他们的负担，并获得更多与宠物互动的时间。此外，定量喂食是智能喂食器的一项重要功能。通过设定每次投放的食物量，喂食器能够确保宠物得到适量的饮食，避免过度喂食或饥饿，有助于宠物的健康成长和维持理想的体重。同时喂食器具备自动模式，根据设置的喂食时间自动投放食物。这对于那些经常不在家的宠物主人尤为重要。无论是工作繁忙、外出旅行还是紧急情况，宠物都能按时获得食物，生活得到良好的保障。
该设计还有远程监控与互动作用，通过蓝牙和WiFi连接手机实现对喂食器的远程监控，让宠物主人可以随时掌握宠物的喂食情况。无论身处何地，只需打开手机APP，宠物主人便可查看当前时间、模式和喂食状态。在投食过程中，喂食器会通过蜂鸣器和灯光进行提示，宠物主人可以通过手机APP远程控制灯光和蜂鸣器的开关，与宠物进行互动和安抚。
本次喂食系统集成了32单片机、OLED显示屏、时钟模块和四相步进电机等多项关键技术。这些技术的应用使得喂食器能够高效稳定地工作，并提供丰富多样的功能，满足宠物主人对于喂食器的需求。智能喂食器的设计与发展，是科技应用的一个具体体现。通过集成多项技术，实现智能、便捷、高效的喂食功能，促进了科技在日常生活中的应用。这也为其他领域的创新和发展提供了借鉴和启示。
1.2 国内外研究现状
在中国，智能家居行业正在逐渐兴起，并受到政府和企业的重视和支持。智能喂食器作为智能家居领域的一个重要组成部分，也得到了国内企业和研究机构的广泛关注。
首先，国内企业积极投入研发和生产智能喂食器。例如，一些知名的科技公司，如小米、海尔和乐视等，推出了各自的智能喂食器产品。这些产品具备定时喂食、定量喂食、远程监控和互动等基本功能，并通过与智能手机的连接实现了更便捷的操作。其次，国内研究机构也在智能喂食器领域积极开展研究。学术界的研究主要集中在智能喂食器的控制算法、感知技术和用户体验等方面。例如，研究人员通过图像处理和机器学习算法，实现了对宠物饮食行为的识别和分析。同时，一些研究还致力于开发更加智能化和个性化的喂食器，以满足不同宠物的需求。最后，智能喂食器的广泛应用也带动了相关产业链的发展。例如，智能喂食器的生产和销售，以及与之配套的食物包装、运输和储存等产业都得到了一定程度的发展。
龙小丽，杨泽锋灯（2021）设计了一种智能的投食系统,系统由STC8A8K64S4A12控制模块,电源模块,8266WiFi模块,语音模块,按键模块,宠物粮食传送模块,显示模块构成,能够实现自动语音提示以及定量定时给宠物投食,同时可通过手机App进行远程控制投食.系统结构简单,功能齐全,操作便捷,解决了宠物独处时的投食问题,同时为畜禽养殖场的喂食提供了一定的借鉴价值[2]。
曹妍（2021）阐述智能宠物喂食器的实现方式,以STC89C52单片机为核心芯片,控制LCD的显示,语音芯片的启动和步进电机的运行.通过按键设置预设时间,当时间到达预设时间时,语音电路发出提示,步进电机工作,提供食物.此系统解决了主人由于各种原因不在家,使得宠物不能按时吃饭的问题[3]。
针对目前市场上宠物投食器产品功能单一,智能化不足的特点,黄万转，吴晓刚（2023）设计了一种基于单片机与人工智能云平台相融合的智能宠物投食器.利用单片机自动处理和控制温湿度,压力,摄像头,报警器,舵机等多传感器设备,通过Wifi模块实现与人工智能云平台的数据交互.测试表明,该设备既能实现本地的自动投食喂养,又能通过远程实时监测与智能控制,从而保证宠物在无人照看时的智能化喂养[4]。
与国内相比，国外在智能喂食器领域的研究和应用较早，并且已经取得了一些突破性的进展。首先，欧美地区的企业和研究机构在智能喂食器的设计和功能上处于领先地位。一些公司和研究团队提出了创新的智能喂食器设计理念，如使用计算机视觉和深度学习算法实现宠物行为识别和健康监测，以及使用人工智能算法生成个性化的喂食计划。
其次，国外研究着重于智能喂食器与其他智能设备的连接和交互。通过与智能家居系统的集成，智能喂食器可以与其他设备实现联动控制。例如，当宠物的喂食时间到达时，智能喂食器可以自动与家庭音响连接，播放特定的声音来提示宠物进食。此外，在国外还有一些研究致力于智能喂食器的可持续发展。他们关注智能喂食器对环境的影响，提出了绿色和可循环的设计概念。例如，使用可降解材料制造喂食器，减少电力消耗和废弃物产生。
综上所述，国内外对智能喂食器的研究主要集中在系统设计、算法优化、用户体验和可持续发展等方面。虽然在技术应用和市场推广方面仍存在一些挑战，但智能喂食器的发展潜力巨大，必将为宠物主人提供更便捷、健康和智能化的方式。
为帮助宠物主人定期为宠物喂食适量的食物，并预测宠物的食物短缺情况。Al M K R E（2021）使用的组件是hx711称重传感器放大器，超声波传感器，红外传感器和伺服电机。超声波传感器和伺服电机将连接到adafruit，这是一个物联网（IoT）平台，该平台提供在线仪表板，允许宠物主人从传感器检索数据并监控系统活动。在线仪表板还将连接到ifttt maker，这是另一个物联网平台，可通过电报实现通知。每次从宠物喂食器系统中分配食物以及宠物食品水平低时，都会通过电报通知宠物主人。系统将在预设时间或宠物靠近宠物喂食器时自动分配宠物食品。此外，该系统还可以收集宠物食品水平的数据，用于食物短缺的时间序列预测。时间序列预测将使用并行处理方法处理大数据进行数据预处理[5]。
自动化技术是一种趋势，易于访问、用户友好且易于监控。养宠物可以成为我们生活中的乐趣。Koley S , Srimani S , Nandy D ,et al（2021）提出了一个原型来解决主人不在家时为所有类型的宠物提供食物和水的问题，例如锁定情况。通过应用这个原型，主人可以在他们喜欢的预定时间为宠物提供食物和水。所提出的系统通过ATMEGA32微控制器进行控制。使用层板（从废料中收集）创建的锥形结构，用于保存宠物的食物。伺服电机已连接以控制食物通过连接到碗的PVC管流出。将碗放在称重传感器上以检查食物的重量。所有者可以通过键盘分配食物的时间和数量，以根据碗中食物的瞬时重量来供应食物。通过使用浮子传感器，容器中的水位已被监控和重新填充[6]。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
本设计基于单片机的宠物智能喂食的系统软件。系统软件由STM32最小单片机，时钟模块，步进电机控制模块，LED和被动蜂鸣器警报模块设计，WIFI和蓝牙模块，并具有单独的功能键控制模块一起形成。主要设计内容如下：
1、可通过显示屏显示时间、模式以及喂食时间
2、可通过按键设置时间、喂食时间和模式
3、可通过按键控制蜂鸣器和灯
4、自动模式时到达喂食时间后自动喂食
5、可以实现定量喂食
6、通过蓝牙连接手机并通过手机实现监控，通过WiFi连接手机并通过手机实现监控
