【免费开源】基于STM32的智能宠物喂食系统设计与实现(全流程技术详解)附源码

【免费开源】基于STM32的智能宠物喂食系统设计与实现(全流程技术详解)附源码

一、项目背景与意义

随着生活节奏的加快,越来越多的年轻人选择饲养宠物作为精神陪伴。然而,长时间工作或外出,往往导致无法按时喂食,从而影响宠物健康。 传统的手动喂食方式存在以下痛点:

  1. 时间不固定:主人无法保证每天同一时间投喂。
  2. 食量不稳定:每次投喂量可能不一致,容易造成肥胖或营养不足。
  3. 缺乏互动提醒:宠物进食状态无法实时获知。

为此,我们设计了一个 基于STM32的智能宠物喂食系统 ,集成定时喂食、远程控制、剩余粮检测、语音提示等功能,实现宠物喂食的智能化与自动化。

本项目不仅适合家庭应用,也可作为嵌入式开发课程设计、物联网实验项目的实践案例。

源码下载

完整项目已打包,开源免费:shangjinzhu.blog.csdn.net/article/det...

二、系统设计方案

1. 系统功能目标

  • 定时喂食:支持多时段自动出粮
  • 手动喂食:通过按键、红外遥控或手机APP触发
  • 粮食余量检测:自动检测粮仓状态
  • 语音播报:喂食时播放提示
  • 可扩展联网 :通过WiFi模块连接物联网平台

2. 系统总体框架

系统采用 模块化设计,分为主控单元、驱动执行单元、传感检测单元、人机交互单元和通信模块。

arduino 复制代码
      手机APP / 物联网云平台
                 │ WiFi/串口
┌─────────────────▼───────────────────┐
│             STM32F103C8T6 主控       │
└───────┬────────┬─────────┬─────────┘
        │        │         │
   舵机驱动   传感检测    显示与交互
        │        │         │
   粮口开合  红外/重量   OLED/按键/语音

三、硬件设计与实现

1. 主控芯片

  • 型号:STM32F103C8T6

  • 理由

    • 72MHz主频,性能足够
    • 外设丰富(I2C、USART、PWM、ADC)
    • 低功耗,成本适中

2. 电机驱动与执行机构

  • 驱动模块:L298N(直流/步进电机)或直接PWM驱动舵机
  • 执行机构:MG996R金属齿舵机
  • 工作原理:舵机接收PWM信号,控制粮口开合角度,实现精确定量出粮。

3. 实时时钟模块

  • 型号:DS3231
  • 特点:高精度、带温度补偿,掉电后靠纽扣电池维持计时。

4. 检测模块

  • 红外对射传感器(检测碗内有无粮)
  • 超声波模块HC-SR04(可检测粮仓余量)
  • 重量传感器HX711(可实现定重量出粮)

5. 人机交互模块

  • OLED显示屏(显示时间、状态)
  • 按键(设置时间、手动喂食)
  • 语音模块DFPlayer Mini(播放提示)

6. 可选物联网模块

  • ESP8266 WiFi模块(远程控制与监控)

四、软件设计

1. 软件架构

软件采用分层设计

  • 硬件驱动层:GPIO、PWM、I2C、USART等底层驱动
  • 设备控制层:舵机控制、传感器读取、RTC管理
  • 应用逻辑层:定时喂食任务、手动触发任务
  • 交互与通信层:OLED显示、按键输入、WiFi通信

2. 控制流程图

markdown 复制代码
 ┌───────────────┐
 │ 系统上电初始化 │
 └───────┬───────┘
         │
         ▼
 ┌────────────────┐
 │ 读取当前时间    │
 └───────┬────────┘
         │
         ▼
 ┌───────────────────┐
 │ 是否到喂食时间?  │───否──→ 循环检测
 └───────┬───────────┘
         │是
         ▼
 ┌───────────────────┐
 │ 打开粮口舵机      │
 └───────┬───────────┘
         │
         ▼
 ┌───────────────────┐
 │ 延时 & 关闭粮口   │
 └───────────────────┘

五、代码实现(核心部分)

1. 舵机控制(PWM)

c 复制代码
void Servo_SetAngle(uint16_t angle) {
    uint16_t pulse = 500 + (angle * 2000) / 180;
    TIM_SetCompare1(TIM3, pulse);
}

2. 定时喂食判断

c 复制代码
uint8_t Time_Match_FeedSchedule(void) {
    RTC_TimeTypeDef time;
    RTC_GetTime(&time);

    for (int i = 0; i < FEED_COUNT; i++) {
        if (time.Hours == feed_time[i].hour &&
            time.Minutes == feed_time[i].minute) {
            return 1;
        }
    }
    return 0;
}

3. 喂食执行函数

c 复制代码
void Feed_Pet(void) {
    OLED_ShowString(0,0,"Feeding...");
    Servo_SetAngle(90);
    Delay_ms(2000);
    Servo_SetAngle(0);
    OLED_ShowString(0,2,"Done");
}

六、接线与实物说明

  • 舵机 → STM32 PA6(PWM输出)
  • RTC DS3231 → I2C接口 PB6(SCL)、PB7(SDA)
  • OLED → 同RTC共I2C
  • 红外传感器 → GPIO输入 PA0
  • 语音模块 → UART PA9(TX)、PA10(RX)
  • WiFi模块 → UART PB10PB11

七、功能演示与效果

  1. 定时喂食

    • 设定每天两次喂食,系统自动开合粮口。
  2. 手动喂食

    • 按键触发或手机APP控制。
  3. 余粮检测

    • 红外/重量检测模块检测余粮状态,OLED实时显示。
  4. 语音提示

    • 每次喂食时播放提示音。
  5. 物联网扩展

    • 通过WiFi上传喂食记录到云端。

八、扩展与优化建议

  • 摄像头监控:加装ESP32-CAM实现远程视频
  • AI识别:检测宠物是否在碗前,避免浪费
  • 自动补粮:根据重量传感器数据自动调整出粮量
  • 数据统计:记录每次喂食量与时间

九、总结

本系统以 STM32F103 为核心,结合舵机、电机驱动、RTC、传感器、语音和物联网模块,实现了一个高可用性的智能宠物喂食平台。 在实践中,该系统可显著提升宠物照顾的效率与便捷性,同时也是一个嵌入式+物联网+机械结构综合应用的优秀案例。 基于STM32的宠物喂食系统,是一个将嵌入式开发、传感器应用、机械控制与物联网技术有机融合的完整项目。 通过STM32F103作为核心控制单元,结合RTC实现精准定时,利用舵机精确控制粮口开合,并配合红外、重量等传感器实现余粮检测,辅以OLED显示与语音播报,使喂食过程更加智能化与可视化。

该系统不仅满足了宠物定时、定量、可远程控制的实际需求,还具备良好的扩展性,可接入WiFi实现云端监控、数据统计,甚至引入AI识别进行个性化喂食策略。 对于开发者而言,它既是一个实用的家居智能化案例,也是一个涵盖硬件、软件、通信、机械结构等多领域知识的综合性嵌入式项目,非常适合作为课程设计、毕业设计或个人物联网实践的选题。

相关推荐
尘鹄13 小时前
go 初始化组件最佳实践
后端·设计模式·golang
墩墩分墩13 小时前
【Go语言入门教程】 Go语言的起源与技术特点:从诞生到现代编程利器(一)
开发语言·后端·golang·go
程序员爱钓鱼15 小时前
Go语言实战案例- 开发一个ToDo命令行工具
后端·google·go
学渣6765616 小时前
文件传输工具rsync|rust开发环境安装|Ascend实验相关命令
开发语言·后端·rust
我是渣哥16 小时前
Java String vs StringBuilder vs StringBuffer:一个性能优化的探险故事
java·开发语言·jvm·后端·算法·职场和发展·性能优化
晚安里17 小时前
JVM相关 4|JVM调优与常见参数(如 -Xms、-Xmx、-XX:+PrintGCDetails) 的必会知识点汇总
java·开发语言·jvm·后端·算法
齐 飞18 小时前
SpringBoot实现国际化(多语言)配置
java·spring boot·后端
David爱编程20 小时前
锁升级机制全解析:偏向锁、轻量级锁、重量级锁的秘密
java·后端
技术小泽20 小时前
深度解析Netty架构工作原理
java·后端·性能优化·架构·系统架构
摸鱼仙人~21 小时前
Spring Boot 拦截器(Interceptor)与过滤器(Filter)有什么区别?
java·spring boot·后端