目  录

摘要................................................................................................................................... I

ABSTRACT..................................................................................................................... II

1  绪论............................................................................................................................. 1

1.1  研究背景及意义............................................................................................... 1

1.2  研究现状........................................................................................................... 2

1.3  论文内容安排................................................................................................... 3

2  智能宠物饲养系统设计分析..................................................................................... 4

2.1  需求分析........................................................................................................... 4

2.2  设计分析........................................................................................................... 4

3  智能宠物饲养系统硬件设计..................................................................................... 6

3.1  控制模块硬件设计........................................................................................... 6

3.2  采集模块硬件设计........................................................................................... 6

3.3  执行模块硬件设计........................................................................................... 8

3.3.1  温度控制模块....................................................................................... 8

3.3.2  投食模块............................................................................................... 8

3.4  通信模块硬件设计........................................................................................... 9

3.5  智能宠物饲养系统硬件原理图..................................................................... 11

4  智能宠物饲养系统软件设计................................................................................... 12

4.1  软件总体设计................................................................................................. 12

4.2  控制模块软件设计......................................................................................... 12

4.3  采集模块软件设计......................................................................................... 14

4.4  执行模块软件设计......................................................................................... 15

4.5  通信模块软件设计......................................................................................... 16

5  系统测试................................................................................................................... 18

5.1  温湿度采集功能测试..................................................................................... 19

5.2  投食功能测试................................................................................................. 20

5.3  加热功能测试................................................................................................. 20

5.4  散热功能测试................................................................................................. 21

6  总结与展望............................................................................................................... 22

6.1  总结................................................................................................................. 22

6.2  展望................................................................................................................. 22

参考文献......................................................................................................................... 23

致谢................................................................................................................................. 25

摘  要

随着科技的进步，越来越多的人们喜欢在家饲养一些宠物，而饲养宠物就需要做足全方面的准备，因此就需要人们去了解小宠物的生活习性，需要什么样的生活方式，它更适合什么样的生存环境，而为了解决这一系列复杂的程序，简化宠物饲养的过程，更好地减轻饲养者的负担，实现智能化的饲养，本设计制造出了包括宠物喂食、宠物环境监测、环境调节的智能宠物饲养系统，从而让人们更好更方便地进行宠物饲养。

本设计是一种以STM32嵌入式芯片为核心，借助ESP8266WIFI模块、ONENET平台作为远程控制端的智能宠物饲养系统，由此实现对宠物饲养系统的远程控制，进行如投食、环境监测、温度调节等等操作，并通过OLED显示屏将所采集到的数据及时显示在显示屏上面。

本系统的设计和应用，能够在饲养者忙碌条件下智能化完成宠物的饲养操作，智能化调控宠物的生存条件，解决了饲养者无法实时照看宠物情况的问题。

关键词：无线通信  物联网  环境监测

ABSTRACT

With the development of science and technology, more and more people like to keep some pets at home, and keeping pets requires full preparation. Therefore, people need to know the living habits of small pets, what kind of lifestyle they need, and what kind of living environment they are more suitable for. In order to solve this series of complicated procedures, simplify the process of pet raising, better reduce the burden of breeders and realize intelligent feeding, this design has produced a series of pet feeding, pet environmental monitoring and environmental regulation.

This design is an intelligent pet feeding box system with STM32 embedded system as the core and ESP8266 module and ONENET platform as the remote control terminal, so as to realize the remote control of pet feeding box, such as feeding, environmental monitoring, temperature adjustment and so on, and display the collected data on the display screen in time through OLED display screen.

The design and application of this system can intelligently complete the pet feeding operation under the busy condition of pet owners, intelligently control the living conditions of pets, and solve the problem that pet owners can't take care of pets in real time.

Keywords: wireless communication  Internet of things  environmental monitoring

1  绪论

1.1  研究背景及意义

伴随着国人消费观改变，宠物相关商品、健康服务等等各种宠物相关行业开始爆炸式增长。国内的宠物饲养服务行业迈进了高速发展阶段，伴随整体社会架构的改变、家庭..............

国内宠物饲养市场的兴盛，带动宠物用品等等向专业、人性化角度进步。其中以宠物健康、饲养和比赛竞技等逐步实现了正规化、专业化。更夸张的是对宠物的仪容仪表的处理行业等等已经在各大城市中普及应用，例如宠物的美容项目，各式各样的相关服务等。在宠物日常用品方面也出现了新的发展方向，不仅仅是宠物食品种类的多样化，还有宠物健康，宠物...............

宠物逐渐成为部分人的第二生命，它们寄托着饲养者在现实得不到满足的残缺的精.........

图1-1  市场规模（单位：亿元）

绝大多数的饲养者都会面临一个难题，就是没有时间照看宠物例如上班期间，不得不将宠物放在家中或者交给相关宠物看管行业的服务人员进行照料，其中有个问题是宠物看管行业参差不齐，难免遇到照顾不周的地方，使得饲养者难以放心交管。为了解..................

智能宠物饲养系统应运而生，它为饲养者们解决了时间上难以选择的难题，为饲养者们提供了充分的照看宠物的时间，智能宠物饲养系统适时地出现顶替了传..............

1.2  研究现状

人们生活水平逐步提高，饲养娇贵宠物的人越来越多，对于宠物而言，适宜的温度是它们赖以生存的关键，传统的宠物箱设备里面没有单片机一般的智能处.................

随着传感器技术、通信技术的发展，各式传感器设备已经进入人们生活的方方面面，本设计将结合智能温控设备、温度传感器、湿度传感器等等制造出一...............

1.3  论文内容安排

（1）绪论。本章主要论述宠物行业的发展广阔前景，智能.............

（2）智能宠物饲养系统设计分析。本章对系统进行具..........

（3）智能宠物饲养系统硬件设计。本章介绍并...................

（6）总结与展望。本章总结了此次设计的不足之处，指出了................

2  智能宠物饲养系统设计分析

2.1  需求分析

自步入新时代后，随着我国城市经济发展越来越快，人们喜欢上居家饲养自己所喜爱的宠物，宠物给人带来快乐的同时也来带了诸多烦恼。作为饲养者是必须具备针对所饲养....................

现今宠物市场上的饲养系统相关产品众多，样式繁杂，但大多是按照一成............

市场需求催动了智能宠物饲养系统的发展，相比传统饲养系统的死...............

2.2  设计分析

此智能宠物饲养系统通过ONENET平台下发指令使STM32控制电机驱动模块实行..............

本设计计划分四个模块阐述，分别为控制模块、采集模块、执行模块、通信模块。控制模块采用STM32微控制器，用于中心控制、下达指令等操作；采集..................

3  智能宠物饲养系统硬件设计

3.1  控制模块硬件设计

控制模块使用的是意法半导体公司生产的 32 位微控制器，控制器型号选择 STM32F103C8t6，属于STM32系列。其程序存储器FLASH容量是64KB (64K x 8bit)，RAM容量是20KB(20K x 8bit)，2个12bit ADC合计12路通道（外部通道只有PA0到PA7、PB0到...................

图3-1  STM32原理图与实物图

3.2  采集模块硬件设计

目前温湿度传感器可选择的型号比较多，本系统选择数字传感器DHT11，该传感器的湿度测量精度为±5%RH，温度为±2℃，测湿范围 20～90%RH，温度测量的范围.................

DTH11温湿度传感器检测宠物箱内的湿度后，STM32直接去读取.................

数据部分分为整数部分和小数部分，一次完整的数据传输为...............

图3-2  DHT11原理图与实物图

DHT11各引脚功能如表3-1所示。

表3-1  引脚功能图

3.3  执行模块硬件设计

3.3.1  温度控制模块

双路H桥电机驱动，可以同时驱动两路直流电机或者1个4线两相式步进电机供电电压2V-10V信号端输入电压1.8-7V单路工作电流1.5A，峰值电流可................

图3-3  2路电机驱动模块原理图与实物图

当智能宠物饲养系统内部温度高于宠物生活适宜的温度范围时，驱动模............

3.3.2  投食模块

投食模块主要由步进电机驱动、步进电机组成，通过STM3.................

STM32的PWM口接入电机驱动上，给驱动输入............

在当前的电机驱动控制设计中，集成驱动芯片逐渐取代了................

本设计选用ULN2003五线四相步进电机驱..........

图3-4  ULN2003电机驱动板原理图与实物图

IN1、IN2、IN3、IN4接单片机的四个I0引脚，插座接五线四相步进电机，使用...............

3.4  通信模块硬件设计

本设计所选用的WIFI 模块是 ESP8266。ESP8266 是一个低成本的无线设备，充分体现了本设计便民化、低廉化方向发展的意愿，这是WIFI网络一个非常好用..............

图3-5  ESP8266原理图与实物图

一些不复杂的行动均可用STM32发送 AT 命令来完成，本系统使...............

AT命令集如表3-2所示。

表3-2  AT命令集

ESP8266引脚功能表如表3-3所示。

表3-3  ESP8266引脚功能图

3.5  智能宠物饲养系统硬件原理图

智能宠物饲养系统硬件电路原理................

图3-6  智能宠物饲养系统硬件电路原理图

4  智能宠物饲养系统软件设计

4.1  软件总体设计

本设计软件部分均使用C语言编写，利用的标准库进行开发。由四部分组.................

图4-1  系统功能流程图

4.2  控制模块软件设计

STM32完成初始化后首先进行是否连通服务器的判断，在确保正常建...............

图4-2  控制模块流程图

控制模块初始化部分代码如下所示：

4.3  采集模块软件设计

采集模块的DHT11温湿度传感器走单总线协议，所以通过DHT11的数据传..................

图4-3  采集模块流程图

DTH11初始化部分代码如下所示：

4.4  执行模块软件设计

执行模块主要包括电机驱动、电机、风扇、加热器等元件，进行.........................

电机驱动初始化部分代码如下所示：

4.5  通信模块软件设计

ESP8266主要负责建立与服务器的通信连接，在初始化完成后，连接WiFi..................

图4-5  ESP8266工作流程

ESP8266模块初始化部分代码如下所示：

5  系统测试

通过测试可以对设计进行系统的检查，可以正确看到自己设计优点所在，也可以看到缺陷所在，只有发现问题、解决问题、完善问题，才会使我的学习能力得...................

表5-1  元件表单

智能宠物饲养系统连线图如图5-1。

图5-1  智能宠物饲养系统连线图

使用 KEIL 进行软件调试如图5-2所示。

图5-2  KEIL调试

在经过一系列软硬件结合操作后，.....................

5.1  温湿度采集功能测试

测试方式：温度采集功能通过观查ONENET云平台显示信息，以此来判断温度采集功能是否好用。测试流程如下：连接好线路，先不连接DHT11，观察显示平台.....................

测试结果：不连接时，显示平台显示未检测到，接好时，温度发生...................

图5-3  温湿度变化图

5.2  投食功能测试

测试方式：首先投放过量食物，通过ONENET云平台开启定时投食，检测是否出现停放投食痕迹，未出现即为正常；检测是否出现投食时间不准确的情况..................

图5-4  投食功能

5.3  加热功能测试

测试方式：通过ONENET云平台观察温度是否升高。先不通电加热器，此时温度处于室温值，记录数据，然后控制加热器加热，通过ONENET云平台观察是否温度出现变化，如温度升高，则通过测试。因为加热片温度变化无法用肉眼直观辨别，故...................

图5-5  温度变化图

5.4  散热功能测试

测试方式：通过ONENET云平台观察温度是否降低。先不通电机，此时温度处于室温值，记录数据，然后通过ONENET云平台下达排风指令，通过ONEN..................

6  总结与展望

6.1  总结

为了促进宠物行业的发展，为了释放饲养者们宝贵的时间，一套智能化的、方便的宠物饲养系统是必然出现的，本设计是一个智能宠物饲养系统，最终需要实现.............

本次设计的智能宠物饲养系统，相比于传统的宠物箱，主要具.................

6.2  展望

本设计在数据精确度和产品实用性方面已经达到毕业要求水平，但仍存在需要改善的方面，现今已完成了智能宠物饲养系统的粗稿设计，后续可以向着集成相关..................

因其价格低廉，故可以在系统功能完善、能够量产的情况下向市场..................

宠物已经成为普遍性的新时代精神寄托，它们将肩负每一个内心得不到满足之人的殷切的希望，时代给予每个人不同的压力，在无人倾诉时，在夜................