目录

• 修改记录
• 1.摘要
• 2.整体功能分析
• 3.硬件选型
• • 3.1 ESP8266 WIFI模块
  • 3.2 STM32F103ZET6
  • 3.3 CLS150TD舵机
  • 3.4 压力传感器
  • 3.5 HX711 A/D模块
  • 3.6 供电及稳压
  • 3.7 硬件连接
• 4.TLINK配置及软件实现
• • 4.1 TLINK物联网平台
  • • 4.1.1 TLINK配置
    • 4.1.2 数据实时监测功能
    • 4.1.3 定时发送指令
    • 4.1.4 自动报警功能
  • 4.2 STM32部分软件功能的实现
  • • 4.2.1 整体逻辑分析
    • 4.2.2 ESP8266连接TLINK平台
    • 4.2.3 串口接收与发送数据
    • 4.2.4 采集重量信息
    • 4.2.5 定时器输出PWM波
• 5 测试与总结
• • 5.1 软硬件调试
  • • 5.1.1 TLINK平台调试
    • 5.1.2 Stm32调试
  • 5.2 总结

修改记录

序号	修改时间	修改内容
1	2022-4-13	修改了硬件连接部分，串口引脚使用错误：从“PA1和PA2”更改为“PA2和PA3”，详细请见“3.7 硬件连接”

1.摘要

本论文设计了一款宠物自动喂食装置，该装置使用Stm32作为主MCU，通过ESP8266模块连接TLINK物联网平台，通过TLINK平台的手机APP查看宠物喂食的状态，并可以听过手机发送指令控制Stm32输出PWM波控制舵机旋转，实现宠物食物的投喂，同时也可以通过指令实现自动、定时、定量地喂养宠物。该系统的功能完善、价格低廉，使用方便，解决了宠物饲养者外出时的后顾之忧，还能保证宠物的进食有一定的规律性。
实现效果

【毕业设计】基于Stm32的宠物智能喂食装置

建模模拟效果

3.硬件选型

3.1 ESP8266 WIFI模块

ESP8266是WiFi串口模块，通过串口与Stm32相连接，可以实现的功能就是：从串口接收Stm32发送的数据，WiFi输出该数据；从WiFi接收到数据，通过串口将该数据发送给Stm32。ESP8266有三模式：AP模式、STA模式、AP+STA模式。实物如图所示。

本设计中Stm32部分主要使用串口跟定时器，来实现使用串口通过ESP8266 WIFI模块与TLINK平台进行数据交互、通过定时器输出PWM波控制舵机旋转，以实现宠物食物掉落的目的。
只强调一下，其引脚3.3v-5v耐压，过高的电压会烧掉其中的芯片。还有在本次设计中所用到的引脚：PB1、PB2、P31、PA2、PC6五个功能引脚，以及5V、GND供电引脚。

3.3 CLS150TD舵机

舵机选用达盛舵机科技有限公司生产的CLS150TD型号的舵机，实物图及尺寸如图3.5所示。该型号舵机运行温度在-15℃~70℃，工作电压范围为4.8v-6.8v，驱动方式为PWM波，脉冲范围为500～2500 μsec，控制角度为：360°。

3.4 压力传感器

压力传感器选用电阻应变式压力传感器，以电阻应变计为转换元件，由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量压力的变化，再通过A/D转换模块，即可得到被测物体的重量。所需接线的引脚为：EXC+、EXC-、SIC+、SIC-。实物图、引脚如图所示。

3.5 HX711 A/D模块

A/D模块选用HX711芯片，主要实现将压力传感器检测到的电压信号转换成STM32可读的数字信号。所需连接的引脚：AVDD引脚、GND引脚、INA+引脚、INA-引脚、DT引脚、SCK引脚、VCC引脚。HX711模块实物图如图所示。

因为HX711模块、舵机、STM32都不能直接11.1v电压，所以需要对电压进行稳压到5v，才能给它们供电，使用稳压板进行稳压，稳压板选用基于LM2596芯片的 DC-DC稳压模块，稳压板的输入端连接3S锂电池，用电压表测量输出端电压，用螺丝刀旋转稳压板上的变阻器，直到输出端输出电压为5v即可。而ESP8266则需要3.3v供电，所以需要再加一个稳压板将5v电压降到3.3v即可。稳压板实物如图所示。

在设置连接页面中，可以在此进行传输协议的选择和自定义协议格式。如图所示，我选择的是使用TCP协议进行数据传输，同时将传输协议定义为：

[H:ZLJ] [S::] [D[S:;] [D[S:;] [D[S:;] [T:#]

其中[H:]表示数据头标签，[H:ZLJ]则表传输的数据以ZLJ开始。
[S:]表示分隔符标签，[S::]、[S:;]则表示使用“:”、“;”分隔数据。
[D表示数据标签，表示需要赋值给传感器的数据，在这个协议中的三个[D依次代表赋值给食物剩余量、投喂食物量、开始喂食三个传感器。
[T:]表示结束符标签，[T:#]则表示传输的数据以“#”结束。
例如，通过STM32给TLINK平台发送ZLJ:120;100;0;#，则表示为当前食物的剩余量为120克，投喂食物量为100克，开始喂食为OFF。

4.1.2 数据实时监测功能

可以通过手机或是电脑实时观战接收到的数据，并会可以自动的生成折线图，可以更加直观的观察食物的剩余量。同时可以电脑端给MCU发送数据以及操作指令使其完成相应的动作。手机APP远程查看如图所示。

4.1.4 自动报警功能

TLINK平台支持报警设置，可以自己设定剩余的食物低于某个值时，进行微信或是短信提醒。如图4.6所示。同时也可以设置自动进行相应的动作，例如，可以设置当剩余的食物量小于20克时，微信和短信报警提醒并进行投食动作。如图所示。

4.2 STM32部分软件功能的实现

4.2.1 整体逻辑分析

首先对STM32部分实现功能的整体逻辑进行分析，首先进行系统时钟的初始化，确保STM32的时钟周期正常运行。其次进行串口2的初始化，确保串口2可以正常的接收数据。然后进行HX711模块的初始化，确保HX711模块可以正常工作，进行可以得到压力传感器测量出的食物的重量。而后进行中断优先级的初始化，本程序中主要用到了串口2的接收中断，所以只需要配置串口2的中断优先级。接着进行定时器3初始化，确保定时器3的通道1可以输出PWM波控制舵机旋转。舵机回归初始位置，能够使装置上电后，舵机回到初始位置。最后称取毛皮重量。判断串口是否接收到数据。若串口接收到数据，则进入串口中断，执行相应的程序。反之，则进行循环：称重—>给TLINK平台发送数据—>延时1秒。整体流程图如图所示。其次对使用ESP8266连接TLINK平台、控制舵机旋转、HX711模块得到重量的功能进行独立的分析。

1．串口与ESP8266连接：串口的RX与ESP8266的TX相连，串口的TX与8266的RX相连。
2．判断是否连接成功：通过串口给ESP8266发送AT，如果连接成功ESP8266会返回“ok”，否则等待直到连接成功。程序如下：

3．发送指令将8266设置为STA模式：通过串口发送AT指令：AT+CWMODE=1，即可将其设置为STA模式。部分程序如下：

4．发送8266所要连接的WIFI名及密码：通过串口发送AT指令：AT+CWJAP=“所要连接的WIFI名”,“WIFI的密码”。程序如下：

5．建立TCP连接：通过串口发送AT指令：AT+CIPSTART=“TCP”,“TLINK的IP地址”，端口号。部分程序如下：

6．进入透传模式：通过串口发送AT指令：AT+CIPMODE=1、AT+CIPSEND，即可进入透传模式。透传模式下，可以直接输送数据，无需使用AT+CIPSEND指令。部分程序如下：

7．发送设备的序列号：通过串口发送所要连接的设备的序列号，进行连接。每个设备的序列号是唯一的。程序如下：

来源：番杰