智能宠物投食器设计

广东理工学院电气与电子工程学院 宫占霞 杨泽锋 黄 闯 李 楷

近年来随着社会的进步，人们的生活水平在不断提高，不仅物质上得到了满足，大家也开始追求精神上的满足，精神上的满足方面很多，饲养宠物便是其中之一。工作的繁忙、居家在外，宠物的陪伴显的尤为重要。但是人们又可能因为工作、外出等原因没有足够的精力和时间去照顾宠物，宠物的饮食和健康等成为大家思考的问题。本文设计了一种以STC8A8K64S4A12单片机为基础的宠物投食器自动控制系统。控制系统包括电源、语音识别、LCD液晶显示、WIFI、电机驱动模块组成，能够实现定时定量、自动喂养、远程遥控等功能。

近几年来，宠物行业随着人们追求精神生活的节奏迅速发展起来，宠物种类很多，宠物大小各异。无论是哪个年龄段的人喂养宠物，都会面临短时的外出情况，在不允许带宠物条件下，宠物只能独自待在家中，因此该段时间宠物的喂养就成为人们面临的一大问题。实际上，国内外对宠物自动喂养早有研究，国外的技术发展很迅速，智能化较完善，但是体积庞大、结构复杂、维修困难、成本高等问题限制了人们的选用。国内的技术也没有落后，智能化的宠物投食器也随之应运而生，但由于结构简单、实现功能不全面等问题，无法达到人们喂食宠物的要求，同样限制了人们的选用。单片机具有成本低、体积小、反应速度快、抗干扰能力强等优点，逐渐被广泛应用到控制系统中。本文设计了一种以STC8A8K64S4A12单片机为基础的宠物投食器自动控制系统。控制系统包括电源、语音识别、LCD液晶显示、WIFI、电机驱动模块组成，能够实现定时定量、自动喂养、远程遥控等功能。

系统结构图如图1所示。

图1 系统结构图

1 硬件电路设计

本设计是基于STC8A8K64S4A12单片机为主控模块，附加电源模块、语音识别模块、步进电机驱动模块、显示模块、WIFI模块和矩阵键盘模块构成。下面将逐一介绍各模块相应的硬件电路。

1.1 电源电路

电源电路是为整个控制系统提供电源的部分，要求供电一定要平稳，准确。此处采用AMS1117-3.3芯片实现5V转换为3.3V的功能。电路图如图2所示。

图2 电源电路

1.2 复位电路

复位电路的功能是当整个控制系统第一次使用前和在使用过程成出现问题的时候，通过复位电路的作用让单片机进行复位，此处采用的是按键复位方式。复位电路图如图3所示。

图3 复位电路

1.3 下载器接口

下载器接口电路的功能是将一些录制好的声音载入到整个控制系统中，例如呼唤宠物吃饭时间到等等，也可以录制一些音乐添加进去。下载器接口电路如图4所示。

图4 下载器接口电路

1.4 语音识别电路

语音识别电路可以将自己宠物的声音接收入系统中，再传到主人手机这端，让主人知道宠物的呼叫，确定宠物是否饿了，要不要放食物。语音识别电路如图5所示。

图5 语音识别电路

1.5 步进电机驱动电路

步进电机驱动电路的功能是通过电机的转动，将宠物食物按照一定的速度送出。通过控制给定脉冲信号，确定添加食物的量。步进电机驱动电路如图6所示。

图6 步进电机驱动电路

1.6 显示电路

显示电路的作用是将时间，供食量等信息显示在液晶显示屏上；同时液晶显示屏还可以显示出调整供时时间以及供食量过程中的数据变化过程。液晶显示电路如图7所示。

图7 液晶显示电路

1.7 WIFI电路

WIFI模块的作用是将整个投食器系统与手机端连接，可以在手机端随时控制整个投食器系统。WIFI模块如图8所示。

图8 WIFI模块

1.8 矩阵键盘

矩阵键盘的作用是实现对供时时间和供食量的修改。随着宠物的成长，供食量和供食时间可以随时需要做一些调整，按键便提供了此功能。矩阵按键模块如图9所示。

图9 矩阵按键模块

2 软件程序设计

图10所示为主程序设计流程图。首先应该初始化整个投食器控制系统，然后将设定好的程序载入单片机中，并且将录制的声音也载入单片机中。通过按键设定供食时间，若时间到，该系统便会将录制的声音通过音响播放出，呼唤宠物来进食。并且将供食量显示在显示器上，同时将信息传到手机端，供主人参考。

图10 主程序流程图

总结：本文完成了基本的智能宠物投食器控制系统的设计。可以实现投食时间设置、供食量设置、语音提示设置、和手机端互连等基本功能均。这些基本功能可以满足宠物主人的基本要求，但智能程度依然不够，需要进一步学习和改进。