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基于STM32的智能宠物喂食器

news 来源：原创 2024/9/19 23:59:04

1. 引言

智能宠物喂食器可以通过定时和远程控制，实现对宠物的科学喂养。本文将介绍如何使用STM32微控制器设计和实现一个智能宠物喂食器，通过RTC实现定时功能，通过WiFi模块实现远程控制。

2. 环境准备工作

硬件准备

STM32开发板（例如STM32F103C8T6）
RTC模块（例如DS3231）
WiFi模块（例如ESP8266）
电机驱动模块（例如L298N）
直流电机（用于控制喂食器）
面包板和连接线
USB下载线

软件安装与配置

Keil uVision：用于编写、编译和调试代码。
STM32CubeMX：用于配置STM32微控制器的引脚和外设。
ST-Link Utility：用于将编译好的代码下载到STM32开发板中。

步骤：

下载并安装Keil uVision。
下载并安装STM32CubeMX。
下载并安装ST-Link Utility。

3. 系统设计

系统架构

智能宠物喂食器的基本工作原理是通过STM32微控制器连接RTC模块实现定时功能，通过WiFi模块实现远程控制，通过电机驱动模块控制直流电机实现喂食。系统包括定时控制模块、远程控制模块和电机控制模块。

硬件连接

将DS3231 RTC模块的VCC引脚连接到STM32的3.3V引脚，GND引脚连接到GND，SCL引脚连接到STM32的SCL引脚（例如PB6），SDA引脚连接到STM32的SDA引脚（例如PB7）。
将ESP8266的VCC引脚连接到STM32的3.3V引脚，GND引脚连接到GND，TX引脚连接到STM32的RX引脚（例如PA2），RX引脚连接到STM32的TX引脚（例如PA3）。
将L298N电机驱动模块的输入引脚连接到STM32的GPIO引脚（例如PA0和PA1），输出引脚连接到直流电机。

4. 代码实现

初始化代码

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "rtc.h"
#include "usart.h"
#include "motor.h"
#include "wifi.h"void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART2_UART_Init(void);
static void MX_I2C1_Init(void);int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_USART2_UART_Init();MX_I2C1_Init();RTC_Init();WiFi_Init();Motor_Init();while (1) {RTC_TimeTypeDef sTime;RTC_DateTypeDef sDate;HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN);HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN);if (sTime.Hours == 8 && sTime.Minutes == 0 && sTime.Seconds == 0) {Motor_Control(ON);HAL_Delay(10000); // 喂食10秒Motor_Control(OFF);}if (WiFi_ReceiveCommand() == COMMAND_FEED) {Motor_Control(ON);HAL_Delay(10000); // 喂食10秒Motor_Control(OFF);}HAL_Delay(1000);}
}void SystemClock_Config(void) {// 配置系统时钟
}static void MX_GPIO_Init(void) {// 初始化GPIO__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}static void MX_USART2_UART_Init(void) {// 初始化USART2huart2.Instance = USART2;huart2.Init.BaudRate = 115200;huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;huart2.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;huart2.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;huart2.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;if (HAL_UART_Init(&huart2) != HAL_OK) {Error_Handler();}
}static void MX_I2C1_Init(void) {// 初始化I2C1hi2c1.Instance = I2C1;hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000;hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0;hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0;hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;if (HAL_I2C_Init(&hi2c1) != HAL_OK) {Error_Handler();}
}

控制代码

#include "rtc.h"
#include "usart.h"
#include "motor.h"
#include "wifi.h"#define COMMAND_FEED 1void RTC_Init(void) {// 初始化RTCRTC_TimeTypeDef sTime = {0};RTC_DateTypeDef sDate = {0};hrtc.Instance = RTC;hrtc.Init.AsynchPrediv = RTC_AUTO_1_SECOND;hrtc.Init.OutPut = RTC_OUTPUT_DISABLE;if (HAL_RTC_Init(&hrtc) != HAL_OK) {Error_Handler();}sTime.Hours = 8;sTime.Minutes = 0;sTime.Seconds = 0;if (HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK) {Error_Handler();}sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_MONDAY;sDate.Month = RTC_MONTH_JANUARY;sDate.Date = 1;sDate.Year = 0;if (HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK) {Error_Handler();}
}void Motor_Init(void) {// 初始化电机驱动模块GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}void Motor_Control(GPIO_PinState state) {// 控制电机的开启和关闭HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0, state);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, state);
}void WiFi_Init(void) {// 初始化WiFi模块HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)"AT+RST\r\n", strlen("AT+RST\r\n"), HAL_MAX_DELAY);HAL_Delay(1000);HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)"AT+CWMODE=1\r\n", strlen("AT+CWMODE=1\r\n"), HAL_MAX_DELAY);HAL_Delay(1000);HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)"AT+CWJAP=\"SSID\",\"PASSWORD\"\r\n", strlen("AT+CWJAP=\"SSID\",\"PASSWORD\"\r\n"), HAL_MAX_DELAY);HAL_Delay(5000);HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)"AT+CIPMUX=0\r\n", strlen("AT+CIPMUX=0\r\n"), HAL_MAX_DELAY);HAL_Delay(1000);HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)"AT+CIPSTART=\"TCP\",\"192.168.1.100\",8080\r\n", strlen("AT+CIPSTART=\"TCP\",\"192.168.1.100\",8080\r\n"), HAL_MAX_DELAY);HAL_Delay(1000);
}int WiFi_ReceiveCommand(void) {// 接收WiFi命令uint8_t rxBuffer[10];HAL_UART_Receive(&huart2, rxBuffer, sizeof(rxBuffer), HAL_MAX_DELAY);if (strstr((char*)rxBuffer, "FEED")) {return COMMAND_FEED;}return 0;
}