基于STM32的远程宠物自动投喂系统

远程宠物自动投喂系统

远程宠物自动投喂系统

绪论

随着工作节奏加快与跨城出行增多，宠物在家的无人照护问题日益凸显。一次出差几天，主人最关心的是宠物能否按时按量进食、饮水是否充足、活动区域是否异常。本设计构建一套远程宠物自动投喂系统，将STM32主控、温湿度、称重、液位、视频监测与Wi-Fi通信组合成一个完整方案，搭配手机App实现远程喂食与状态查看，并通过语音模块补充本地交互，作为低成本家庭宠物自动照护的参考实现。

系统方案设计

需求分析

主人外出时按计划自动出粮。
食盒余量低于阈值时报警。
饮水瓶余量低时提醒加水。
主人手机端实时查看温湿度、宠物活动视频。
现场可用语音与按键操作。

系统总体方案

系统由STM32F103C8T6主控、DHT22温湿度传感器、称重传感器（HX711）、液位传感器、舵机驱动出粮机构、ESP32-CAM视频模块、ESP8266-01S Wi-Fi模块、LU-ASR01语音识别模块、OLED12864显示模块、按键输入构成。STM32通过I2C、SPI、UART与各模块通信。

主要模块选型

模块	方案对比	本设计选择
主控	STM32F103C8T6 / ESP32	STM32F103C8T6，与传感器接口成熟
温湿度	DHT11 / DHT22	DHT22，精度更高
称重	HX711+称重盘	HX711+10kg称重传感器
液位	浮球开关 / 电容式	电容式液位，连续输出
出粮	舵机+旋转挡板	舵机SG90，便宜易用
视频	OV2640模组 / USB摄像头	ESP32-CAM，集成Wi-Fi+摄像头
通信	ESP8266 / 蓝牙	ESP8266-01S，体积小
语音	LD3320 / LU-ASR01	LU-ASR01，离线识别

硬件设计

主控与称重

主控沿用STM32F103C8T6最小系统。HX711通过两根IO线（PD_SCK、DOUT）与单片机通信，使用5kg量程称重传感器安装在出粮漏斗下方。

温湿度与液位

DHT22单总线接到PA0，电容式液位传感器AO接PA1(ADC)，量程对应水箱高度。舵机控制信号接到PB0。

视频与通信

ESP32-CAM独立运行，与主控通过串口握手应答。主控通过ESP8266接入家庭Wi-Fi并连接云平台。

语音与显示

LU-ASR01通过UART3接收识别结果，主控根据命令切换模式；OLED12864使用I2C显示当前模式、出粮量、剩余水量、温湿度。

系统接线总表

序号	单片机引脚	外设/功能
1	PA0	DHT22单总线
2	PA1	液位传感器AO
3	PA2/PA3/PA4	HX711-DOUT/SCK/GND
4	PB0	舵机PWM
5	PB1	蜂鸣器
6	PB6/PB7	I2C（含OLED）
7	PA9/PA10	ESP8266串口
8	PB10/PB11	LU-ASR01语音模块串口

软件设计

主程序流程

主程序周期性调度称重、温湿度、液位采样，并根据当前模式触发出粮；Wi-Fi模块接收云端指令后修改喂食计划。下表给出定时器与任务调度表。

复制代码

int main(void)
{
    SystemInit();
    DHT22_Init();
    HX711_Init();
    ADC1_Init();
    Servo_Init();
    OLED_Init();
    USART1_Init(115200);   // ESP8266
    USART3_Init(9600);     // LU-ASR01
    Buzzer_Init();
    Schedule_Init(&plan);

    while (1) {
        float t = DHT22_ReadTemp();
        float h = DHT22_ReadHumidity();
        float weight = HX711_ReadWeight();
        uint16_t lvl = ADC_ReadAvg(8);
        Schedule_Run(&plan, &feed_ctx);
        if (weight < plan.food_threshold) {
            Buzzer_On();
            ESP8266_Alert("food low");
        }
        if (lvl < plan.water_threshold) {
            Buzzer_On();
            ESP8266_Alert("water low");
        }
        OLED_Update(t, h, weight, lvl, plan);
        ESP8266_SendStatus(t, h, weight, lvl, plan);
        delay_ms(500);
    }
}

喂食执行

Servo_SetAngle(0)关闭挡板，0.5s后Servo_SetAngle(45)打开挡板维持1.5s放粮，HX711读数下降约8g，误差控制±2g。称重阈值校准后即可长时间稳定。

语音与远程交互

LU-ASR01预先录入"投喂""停止投喂""查看状态"等命令。主控解析命令并切换模式；云端App可下发："投喂1次""修改计划""请求视频"。ESP32-CAM定时拍摄图片上传云端。

计划与状态上报

喂食计划用结构体存储：