基于STM32單片機(jī)的“智能化”寵物看護(hù)裝置

基于STM32單片機(jī)的“智能化”寵物看護(hù)裝置摘要：近年來，隨著獨(dú)生子女家庭和丁克家庭日益增多，以及社會人口老齡化的腳步在加快，寵物也逐漸的成為人們的玩伴。但隨著人們工作與學(xué)業(yè)上的繁忙，導(dǎo)致他們有時無法按時喂養(yǎng)自己的寵物，設(shè)計智能化的寵物看護(hù)裝置也就應(yīng)運(yùn)而生了。寵物喂食與看護(hù)系統(tǒng)主要包括電源模塊、顯示模塊、溫濕度檢測模塊和電機(jī)驅(qū)動模塊，精心設(shè)計了一款基于單片機(jī)的智能寵物看護(hù)系統(tǒng)，以適應(yīng)現(xiàn)代家庭生活自動化的迅速發(fā)展。關(guān)鍵詞：寵物看護(hù)；智能化；嵌入式；單片機(jī)1引言2020年，中國智能養(yǎng)寵產(chǎn)品的數(shù)量較2019年增長136%，金額較2019年增長47%，用戶數(shù)較2019年增長43%[1-2]。根據(jù)Fior

Markets發(fā)布報告，全球?qū)櫸镒o(hù)理市場預(yù)計將從2019年2250億美元增長到2027年的

3586.2億美元，預(yù)計2020-2027年復(fù)合年增長率為6%。新冠疫情因為隔離問題使得許多主人被迫與寵物分離，讓許多寵物主意識到了對寵物陪伴的重要性[3]。

2基于32單片機(jī)智能看護(hù)裝置的組成本智能看護(hù)裝置設(shè)計以STM32F103C6T6為核心控制器，驅(qū)動其他模塊一起組成基于STM32的智能寵物看護(hù)系統(tǒng)的整個系統(tǒng)，整個系統(tǒng)包含中控部分、輸入部分和輸出部分。中控部分采用了STM32F103C6T6，其主要作用是獲取輸入的信號并進(jìn)行處理，然后對外部各模塊進(jìn)行輸出。輸入由六部分組成，分別是DHT11溫濕度檢測模塊、水位傳感器、稱重模塊、獨(dú)立按鍵和供電電路；輸出由七部分組成，分別是OLED顯示模塊、直流電機(jī)驅(qū)動、加熱繼電器、加濕繼電器、舵機(jī)、LED燈和蜂鳴。2.1直流電機(jī)驅(qū)動模塊MX1508芯片具備較寬的工作電壓范圍(VM端供電從2V到8V),可覆蓋2節(jié)干電池至5節(jié)干電池的應(yīng)用。同時，Mx1508[1]也具有較低的待機(jī)電流，低靜態(tài)工作電流，能夠集成H橋驅(qū)動電路，并且內(nèi)置防共態(tài)導(dǎo)通電路，低導(dǎo)通內(nèi)阻的功率MOSFET管等特點(diǎn)。單通道工作時,左轉(zhuǎn)/右轉(zhuǎn)通道用于驅(qū)動轉(zhuǎn)向電機(jī)，前進(jìn)/后退通道用于驅(qū)動前進(jìn)后退電機(jī)（如圖1所示）。圖1直流電機(jī)驅(qū)動電路2.2DHT11溫濕度檢測模塊DHT11溫濕度傳感器：其功能為測量在傳感器周圍的溫度和濕度，并通過讀取其返回值查看當(dāng)前的濕度和溫度，其使用時采用的是對GPIO口定義上拉輸入和推挽輸出。在使用過程中首先把gpio口定義為輸出模式，對傳感器進(jìn)行復(fù)位操作，再把gpio口轉(zhuǎn)換為輸入模式，在輸入模式下等待DHT發(fā)的相應(yīng)信號。單片機(jī)再對傳來的信息進(jìn)行處理發(fā)送。2.3舵機(jī)控制輸出模塊舵機(jī)是由可變寬度的脈沖來進(jìn)行控制，用單片機(jī)或數(shù)字電路即可進(jìn)行操作。對于180度舵機(jī)而言，舵機(jī)的轉(zhuǎn)動速度取決于起始角度與目標(biāo)角度的差值，差值越大轉(zhuǎn)的越快。當(dāng)舵機(jī)角靠近目標(biāo)角度時會放慢速度，故可以不用專門的程序函數(shù)控制。當(dāng)舵機(jī)轉(zhuǎn)速一定時，通過級聯(lián)減速齒輪帶動電位器旋轉(zhuǎn)，使得電壓差為0，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。3基于32單片機(jī)智能寵物看護(hù)裝置的程序邏輯在系統(tǒng)設(shè)計的“智能化”寵物看護(hù)裝置中，STM32單片機(jī)是系統(tǒng)裝置的核心部分，并且此單片機(jī)使用簡單、用途廣泛，可靠性強(qiáng)，適用范圍廣，還便于攜帶。STM32單片機(jī)具有高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計的ARM

Cortex-M內(nèi)核，同時具有一流的外設(shè)，穩(wěn)定ADC采集以及18兆位/秒的SPI,在功耗和集成度方面也有不俗的表現(xiàn)?；?2單片機(jī)的智能看護(hù)系統(tǒng)如圖2所示。圖2基于STM32單片機(jī)的智能看護(hù)系統(tǒng)在main.c中,先寫入其他.c的頭文件，接著是定義用到的全局變量和用到的函數(shù)，然后就進(jìn)入到主函數(shù)中。在主函數(shù)中，先進(jìn)行初始化，然后按順序循環(huán)while中的四個函數(shù)：按鍵函數(shù)、監(jiān)測函數(shù)、顯示函數(shù)和處理函數(shù)。在按鍵函數(shù)中，當(dāng)按鍵按下時，會通過顯示函數(shù)顯示按鍵的功能，例如按鍵配網(wǎng)、按鍵設(shè)置、按鍵閾值加、按鍵閾值減、按鍵關(guān)燈；監(jiān)測函數(shù)中通過實時檢測寵物環(huán)境溫度，濕度，光照強(qiáng)度；會通過顯示函數(shù)顯示在OLED中；處理函數(shù)主要是從監(jiān)測函數(shù)中獲取的測量值與設(shè)置的閾度進(jìn)行比較，當(dāng)溫度高于閾值時打開風(fēng)扇降溫，當(dāng)濕度低于閾值時，打開加濕器加濕；環(huán)境亮度自動調(diào)節(jié)燈光亮度；當(dāng)寵物糧食不足時發(fā)出報警；當(dāng)水量不足時自動加水。智能寵物看護(hù)裝置的關(guān)鍵程序如圖3所示。圖3智能寵物看護(hù)裝置的關(guān)鍵程序4小結(jié)本系統(tǒng)裝置能夠?qū)櫸锷憝h(huán)境的溫度，濕度及時的顯示在OLED上，讓飼養(yǎng)者更能明白寵物的生存環(huán)境狀況，并對不合理的環(huán)境及時更改，以免對寵物的健康產(chǎn)生影響。更為及時的檢測寵物糧食與飲用水余量，防止飼養(yǎng)者忘記喂養(yǎng)寵物，導(dǎo)致寵物受餓，甚至死亡[4]。相對于市場上其他的寵物看護(hù)裝置，本裝置具有體積小、速度快、抗干擾能力強(qiáng)，環(huán)境要求不高，性能可靠和價格低廉等優(yōu)點(diǎn)[5-7]。參考文獻(xiàn)[1]中國寵物消費(fèi)趨勢白皮書2021年[C].艾瑞咨詢系列研究報告,2021:51-118.[2]孫佼佼,呂興洋,黎耀奇,等.寵物現(xiàn)象的經(jīng)濟(jì)地理學(xué)思考：多元議題與創(chuàng)新方向[J].經(jīng)濟(jì)地理,2022,42(07):1-10.[3]疫情期間,如何科學(xué)對待犬?[J].中國工作犬業(yè),2020(03):65-66.[4]洪熠,徐婷,何睿,等.基于STM32單片機(jī)的智能寵物系統(tǒng)的未來發(fā)展[J].電腦知識與技術(shù),2021,17(14):199-200.[5]胡名睿,郝曉健,王昊辰,等.基于互聯(lián)網(wǎng)+及云存儲的寵物自動喂食嵌入式系統(tǒng)[J].電子制作,2021(11):64-67.[6]方舟,王俊杰,朱海軒,等.基于STM32的寵物報警系統(tǒng)設(shè)計[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),2022,12(05):5-7.[7]謝澤健,唐艷芹,王玉興.遠(yuǎn)程智能型寵物喂養(yǎng)系統(tǒng)開