基于STM32的远程宠物自动投喂系统

• 远程宠物自动投喂系统
  • 绪论
  • 系统方案设计
    • 需求分析
    • 系统总体方案
    • 主要模块选型
  • 硬件设计
    • 主控与称重
    • 温湿度与液位
    • 视频与通信
    • 语音与显示
    • 系统接线总表
  • 软件设计
    • 主程序流程
    • 喂食执行
    • 语音与远程交互
    • 计划与状态上报
  • 系统实现与测试
    • 调试步骤
    • 测试结果
  • 总结

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

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

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。

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：

typedef struct { uint8_t hour, minute; uint16_t food_g; // 本次出粮克数 } FeedPlanItem;

每天可定义最多4次计划，主程序tick每秒检查当前时间是否命中。

系统实现与测试

调试步骤

1. 称重校准：使用100g砝码测定校准系数。
2. 舵机校准：实测0~180度对应出粮挡板开闭角度。
3. 语音测试：分别在安静、嘈杂环境下测试LU-ASR01识别率。
4. 远程控制：在4G和Wi-Fi混合网络下测试App与本地通信稳定性。

测试结果

• 称重误差±2g，长期稳定性良好。
• 出粮到位率>98%，余粮检测触发报警准确。
• LU-ASR01识别率约95%（5米安静环境）。
• App端视频延迟约1.5秒，连续运行12小时稳定。
• 断网重连后能自动同步喂食计划，时间误差<2s。

总结

本设计围绕远程宠物自动投喂这一典型场景，将STM32与多种传感器、舵机、Wi-Fi和视频模块结合，形成了一个完整的无人照护原型。经过多轮测试，系统在称重精度、出粮控制、语音交互与远程监控方面均达到了设计预期。该方案可以推广到鱼缸喂食、鸟巢补食等自动化养护场景，未来增加活动量分析后还可接入健康预警与推荐算法。

资料内容完整工程资料（原理图、PCB、代码、元件清单）

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