远程监护喂宠器

2020-03-24王新勇李晓强卓洪阳路天天马世东

山西电子技术 2020年1期

高明，王新勇，李晓强，卓洪阳，路天天，马世东

(河南科技大学信息工程学院，河南洛阳 471003)

0 引言

随着“云吸猫”“汪星人”词汇的频繁出现，反映的是越来越多人喜欢养宠物，据统计数据表明，中国现存宠物狗约有1.5亿只，宠物猫约有6000万只，并且宠物数量仍在迅速增长。养宠人群主力为40岁以下的年轻人，无论养宠人是为了消除孤寂，还是娱乐，他们都不能无时无刻陪在宠物身边，他们也会有忙碌的时候，出门太久，必然放心不下家里的宠物。以这一问题的解决为出发点，我们设计出了远程监护喂宠机器设备，将其与物联网体系融合，可以很好地解决这些问题，可以让用户在外忙事情的时候，也能照顾到家里的宠物。系统采用集成化的方式将各种用户可能用到的功能集合到一起，提供统一化智能化的服务，给人们生活带来便捷。

1 总体系统设计

远程监护喂宠器系统包括监护喂宠设备、服务器和手机App三部分。系统可实现的主要功能是：

1) 投食饮水器控制：可以个性化地控制投食饮水。

2) 有多种饲料选择：早餐晚餐不重复，可同时喂养多种宠物。

3) 宠物健康监护及语音传达：提供可视化的宠物相关的数据。

4) 远程视频功能：可以远程观看宠物的情况。

5) 可移动摄像头，从不同角度看萌宠。

6) 烟雾报警器、可佩带健康检查设备，让你的出行更放心。

7) 配备智能小车，解放你的视觉，监护、安防两不误。

8) 双电源供电模式，充电供电更便捷。

9) 手机App实现监控喂宠，方便简单。

其系统框图如图1所示。

图1 远程监护喂宠器系统整体框图

2 监护喂宠设备设计

监护喂宠设备内包括：STM32F103C8T6微处理器、JS9331模块、摄像头与声卡、喂水装置、烟雾传感器、多种类喂食硬件驱动装置、电源模块。

主控芯片选用的是STM32F103C8T6，工作频率为72MHz，内置高速存储器，丰富的增强I/O端口。包含2个12位的ADC、3个通用16位定时器(每个定时器有多达4个用于输入捕获/输出比较/PWM或脉冲计数的通道)和一个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：2个I2C和2个SPI同步串行接口、3个USART等。

通信传输模块是JS9331核心板模块，openwrt(linux)系统，可长期稳定运行。使用此模块连接所在地方的wifi。

通过基于STM32F103C8T6芯片的单片机，采集传感器信息，驱动舵机、电机，由手机App可移动监控式的宠物喂食机器。具体包括STM32单片机通过PWM波控制舵机及电机实现食物的选择与投放，使用JS9331模块，在TCP协议下通过花生壳服务器内网穿透将采集的视频，显示在手机App页面。手机App采用socket编程将手机麦克风采集到的语音，通过服务器传到JS9331模块，由声卡播放出来。同样用户可以通过App向JS9331模块发送指令信息，再由串口传输到STM32单片机，单片机驱动设备实现对应指令的操作。烟雾传感器报警系统由单片机采集传感器信息，由GSM模块向手机打电话报警，极大的消除了留宠物在家所带来的安全隐患。

作品实物图与作品模型如图2，图3所示。

图2作品外观图图3机械模型图

3 服务器设计

在路由器管理页面设置连接所在地方的网络，接口和视频/控制端口等，通过动态DNS花生壳服务器实现内网穿透。JS9331模块与单片机串口相连，通过下位机读取手机网络发来的信息，驱动舵机(选择投喂的种类)和电机(主要是分量投放功能)，完成对应的指令操作。

图4 服务器流程图

4 手机APP

用户用手机App通过服务器向单片机发送指令，驱动舵机、电机实现多种食物远程喂宠功能。网络编程通过TCP/IP协议和服务器建立连接，接收服务器的消息存储到手机内存中，然后把遥控船体程序输出的指令发送给服务器。在App页面显示JS9331核心板模块采集的实时视频，并将手机麦克风采集的语音实时传送到喂宠器播放，完成远程监护、喂食喂水、安防功能。