廣東理工學(xué)院電氣與電子工程學(xué)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(zhì)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(yǎng)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(shè)計了一種以STC8A8K64S4A12單片機為基礎(chǔ)的寵物投食器自動控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)包括電源、語音識別、LCD液晶顯示、WIFI、電機驅(qū)動模塊組成，能夠?qū)崿F(xiàn)定時定量、自動喂養(yǎng)、遠程遙控等功能。

近幾年來，寵物行業(yè)隨著人們追求精神生活的節(jié)奏迅速發(fā)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(yǎng)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(yǎng)就成為人們面臨的一大問題。實際上，國內(nèi)外對寵物自動喂養(yǎng)早有研究，國外的技術(shù)發(fā)展很迅速，智能化較完善，但是體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維修困難、成本高等問題限制了人們的選用。國內(nèi)的技術(shù)也沒有落后，智能化的寵物投食器也隨之應(yīng)運而生，但由于結(jié)構(gòu)簡單、實現(xiàn)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(yīng)速度快、抗干擾能力強等優(yōu)點，逐漸被廣泛應(yīng)用到控制系統(tǒng)中。本文設(shè)計了一種以STC8A8K64S4A12單片機為基礎(chǔ)的寵物投食器自動控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)包括電源、語音識別、LCD液晶顯示、WIFI、電機驅(qū)動模塊組成，能夠?qū)崿F(xiàn)定時定量、自動喂養(yǎng)、遠程遙控等功能。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1 硬件電路設(shè)計

本設(shè)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(qū)動模塊、顯示模塊、WIFI模塊和矩陣鍵盤模塊構(gòu)成。下面將逐一介紹各模塊相應(yīng)的硬件電路。

1.1 電源電路

電源電路是為整個控制系統(tǒng)提供電源的部分，要求供電一定要平穩(wěn)，準(zhǔn)確。此處采用AMS1117-3.3芯片實現(xiàn)5V轉(zhuǎn)換為3.3V的功能。電路圖如圖2所示。

圖2 電源電路

1.2 復(fù)位電路

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

圖3 復(fù)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(tǒng)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(tǒng)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(qū)動電路

步進電機驅(qū)動電路的功能是通過電機的轉(zhuǎn)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(qū)動電路如圖6所示。

圖6 步進電機驅(qū)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(diào)整供時時間以及供食量過程中的數(shù)據(jù)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(tǒng)與手機端連接，可以在手機端隨時控制整個投食器系統(tǒng)。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(xiàn)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(diào)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(shè)計

圖10所示為主程序設(shè)計流程圖。首先應(yīng)該初始化整個投食器控制系統(tǒng)，然后將設(shè)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(shè)定供食時間，若時間到，該系統(tǒng)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(jié)：本文完成了基本的智能寵物投食器控制系統(tǒng)的設(shè)計?？梢詫崿F(xiàn)投食時間設(shè)置、供食量設(shè)置、語音提示設(shè)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(xué)習(xí)和改進。