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基于STM32单片机的“智能化”宠物看护装置

摘要：近年来，随着独生子女家庭和丁克家庭日益增多，以及社会人口老龄化的脚步在加快，宠物也逐渐的成为人们的玩伴。但随着人们工作与学业上的繁忙，导致他们有时无法按时喂养自己的宠物，设计智能化的宠物看护装置也就应运而生了。宠物喂食与看护系统主要包括电源模块、显示模块、温湿度检测模块和电机驱动模块，精心设计了一款基于单片机的智能宠物看护系统，以适应现代家庭生活自动化的迅速发展。

关键词：宠物看护；智能化；嵌入式；单片机

1引言

2020年，中国智能养宠产品的数量较2019年增长136%，金额较2019年增长47%，用户数较2019年增长43%[1-2]。根据Fior?Markets发布报告，全球宠物护理市场预计将从2019年2250亿美元增长到2027年的?3586.2亿美元，预计2020-2027年复合年增长率为6%。新冠疫情因为隔离问题使得许多主人被迫与宠物分离，让许多宠物主意识到了对宠物陪伴的重要性[3]。?????

2基于32单片机智能看护装置的组成

本智能看护装置设计以STM32F103C6T6为核心控制器，驱动其他模块一起组成基于STM32的智能宠物看护系统的整个系统，整个系统包含中控部分、输入部分和输出部分。中控部分采用了STM32F103C6T6，其主要作用是获取输入的信号并进行处理，然后对外部各模块进行输出。输入由六部分组成，分别是DHT11温湿度检测模块、水位传感器、称重模块、独立按键和供电电路；输出由七部分组成，分别是OLED显示模块、直流电机驱动、加热继电器、加湿继电器、舵机、LED灯和蜂鸣。

2.1直流电机驱动模块

MX1508芯片具备较宽的工作电压范围(VM端供电从2V到8V),可覆盖2节干电池至5节干电池的应用。同时，Mx1508[1]也具有较低的待机电流，低静态工作电流，能够集成H桥驱动电路，并且内置防共态导通电路，低导通内阻的功率MOSFET管等特点。单通道工作时,左转/右转通道用于驱动转向电机，前进/后退通道用于驱动前进后退电机（如图1所示）。

图1直流电机驱动电路

2.2DHT11温湿度检测模块

DHT11温湿度传感器：其功能为测量在传感器周围的温度和湿度，并通过读取其返回值查看当前的湿度和温度，其使用时采用的是对GPIO口定义上拉输入和推挽输出。在使用过程中首先把gpio口定义为输出模式，对传感器进行复位操作，再把gpio口转换为输入模式，在输入模式下等待DHT发的相应信号。单片机再对传来的信息进行处理发送。

2.3舵机控制输出模块

舵机是由可变宽度的脉冲来进行控制，用单片机或数字电路即可进行操作。对于180度舵机而言，舵机的转动速度取决于起始角度与目标角度的差值，差值越大转的越快。当舵机角靠近目标角度时会放慢速度，故可以不用专门的程序函数控制。当舵机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。

3基于32单片机智能宠物看护装置的程序逻辑

在系统设计的“智能化”宠物看护装置中，STM32单片机是系统装置的核心部分，并且此单片机使用简单、用途广泛，可靠性强，适用范围广，还便于携带。

STM32单片机具有高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM?Cortex-M内核，同时具有一流的外设，稳定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现。基于32单片机的智能看护系统如图2所示。

图2基于STM32单片机的智能看护系统

在main.c中,先写入其他.c的头文件，接着是定义用到的全局变量和用到的函数，然后就进入到主函数中。在主函数中，先进行初始化，然后按顺序循环while中的四个函数：按键函数、监测函数、显示函数和处理函数。在按键函数中，当按键按下时，会通过显示函数显示按键的功能，例如按键配网、按键设置、按键阈值加、按键阈值减、按键关灯；监测函数中通过实时检测宠物环境温度，湿度，光照强度；会通过显示函数显示在OLED中；处理函数主要是从监测函数中获取的测量值与设置的阈度进行比较，当温度高于阈值时打开风扇降温，当湿度低于阈值时，打开加湿器加湿；环境亮度自动调节灯光亮度；当宠物粮食不足时发出报警；当水量不足时自动加水。智能宠物看护装置的关键程序如图3所示。

图3智能宠物看护装置的关键程序

4小结

本系统装置能够将宠物生理环境的温度，湿度及时的显示在OLED上，让饲养者更能明白宠物的生存环境状况，并对不合理的环境及时更改，以免对宠物的健康产生影响。更为及时的检测宠物粮食与饮用水余量，防止饲养者忘记喂养宠物，导致宠物受饿，甚至死亡[4]。

相对于市场上其他的宠物看护装置，本装置具有体积小、速度快、抗干扰能力强，环境要求不高，性能可靠和价格低廉等优点[5-7]。

参考文献

[1]中国宠物消