一种arduino开发板的自动宠物喂食机
【摘 要】本篇论文所设计的是宠物自动喂食器。宠物自动喂食器主要包括Arduino开发板、DS3231 RTC模块、3D模型、电机控阀门、按键电路、显示模块。其中整体模型由3D打印技术打印出所需要的整体模型。这项设计大体是研究如何设定倒计时时间和如何进行3D打印模型。喂食器的整体流程是通过两个按键来开始程序设计倒计时时间，当依次达到设定倒计时时间（12/24h），整体模块将会驱动舵机旋转食物仓自动投放食物。设计中可以更具自己所需的时间长短自行选择倒计时长，方便快捷。这款设计主要解决许多上班一族在上班的时候不能对宠物照顾的问题，这款设计还能够解决宠物饮食不规律的问题。此款设计系统电路运行稳定，电路合理稳定，具有一定的推广价值。
【Keywords】：Pet automatic feeding; 3D model; Arduino development board. 目 录
一、引言 1
（一）研究背景 1
（二）功能概述 1
（三）社会意义 1
二、系统方案设计 2
（一）总体设计方案构思 2
（二）系统两大核心设计 2
1、Arduino开发板设计 2
2、3D打印模型简介 3
三、系统硬件设计 4
（一）按键模块 4
（二）DS3231模块 4
1、DS3231模块简介 4
2、运行原理 4
（三）舵机 5
（四） 电源设计 6
（五） 数码管显示模块 6
四、打印模型 8
（一）建模软件简介 8
（二）3D建模过程 8
五、系统软件设计 13
（一）主流程概述 13
（二）设计思想 14
1、舵机流程图 14
2、按键流程图 14
3、数码管流程图 15
六、系统调试及实物功能演示 16
（一）硬件调试方法 16
（二）软件调试遇到问题 16
（三）实物功能演示 17
结论 19
参考文献 20
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
/> 致 谢 21
附录1 电路原理图 22
附录2 主程序 23
附录3 实物图 30
一、引言
（一）研究背景
在如今社会不少家庭都有养鱼，每天下班回家都会在鱼缸前欣赏鱼儿游动，但是每天喂养鱼食也给不少人造成了很大的困扰，工作或学习的繁忙，让不少人都忘记了喂食，让鱼儿活活饿死。所以这款自动喂鱼机就得以研发并且推广出来。它能给很多热爱动物的人带来方便，不需要常挂念鱼儿会不会饿死。饲养的动物十分的局限，在这样的情况下，人们就要为喂养宠物付出很多的心思，无法满足现在人们的快速生活方式。所以我们就想能够设计出一款由开发板主导控制的简易版宠物鱼自动喂食机器，让许多的模块组合在一起，相互作用着，构造简单，价格低廉，让许多消费者得到实惠。同时，这款设计也有很多人性化的设计，两个倒计时计时给外出的人们带来了许多的安心时间，巧妙的在底部装了夹板可以夹在鱼缸边缘，电源采用220V家用交流电永不断电，也让宠物得以长时间生存，增长了宠物的寿命。
喜欢宠物的人也越来越多，在人们的日常生活中，宠物也和人们密不可分，也有许多宠物渐渐成为了有些人的家庭成员，所以此款设计的必要性就不用多说了，我们应该好好研究这款设计，让这款设计成为将来一个主流，得以推广。
（二）功能概述
利用简单的单片机模块的倒计时功能设计一个宠物自动喂食器的电路，要求：整套设计以Arduino开发板核心，当我们按下两个可选择时间（12/24h）的按键，程序运行，DS3231 RTC模块开始运转倒计时功能，数码管显示模块开始显示倒计时时间，当时间到达预定设计时间，即数码管显示时间为0，舵机开
始运转，旋转180°，投下鱼食，给鱼喂养食物。利用3D打印的模型和整体的电路配合，实现简版宠物自动喂食。同时，此款设计整套模型由3D打印技术支持，由于模型设计存在缺陷，打印的模型只是缩放的大小，但整体功能同样实现。
（三）社会意义
如今的社会，竞争日益激烈，每一个行业的人都在不停的努力，也在不断的创新，不断提高，各业为了获取更大的利润，都推出了很多的新奇产品，来吸引消费者，让消费者享受便利。通过长时间的取证，我们发现不少的家庭在宠物喂养上都有着不少的困惑，有些人最烦的是自己没有时间好好喂养的宠物，让自己的宠物饿死，所以这款设计就要推广出来。人力成本的高昂，机械化得以推广开来，使得饲养员的工作得以解脱。机械化的操作让人们可以解放双手，智能化的设计也让宠物更加的茁壮成长。所以，这样的一款设计能够满足很多的要求，也很符合社会的定律。 二、系统方案设计
（一）总体设计方案构思
这款设计需要实现自动喂养鱼食的功能需要细分到各个模块去实现，当我们按下12或24h的按键，倒计时模块开始倒计时，显示模块开始显示时间，当倒计时时间结束时，舵机开始转动，转动食物仓，投下鱼食，实现自动喂食。首先要具备一个Arduino UNO开发板来作为主要的主控系统，控制整个电路正常工作，还要有倒计时间的模块电路，设置可以通过两个按键随意更改自己想要的倒计时时间按键模块（12/24h），舵机自动投放食物。直流电源电路的模块给整个电路供电，喂食过程中实现自动喂食。
分析整个设计，满足所需要求之后，确定了一个大体原理设计框图如图21所示。其中包含：Arduino 2560开发板、显示电路、时钟电路、电源电路、舵机、按键电路。
/
图21系统整体原理框
（二）系统两大核心设计
1、Arduino开发板设计
(1) Arduino开发板选择
Arduino开发板十分的灵活多变，很容易上手，也是现在的一款主流产品。它有着像数字I/O口、模拟I/O口、同时支持着SPI、IIC、UART等非常多的接口来通信。它能通过很多的装置来改变和影响环境，通过各式各样的传感器来感应环境，十分的全面。它不会有许多的单片机底层代码和一些不容易理解的汇编语言，只是非常简单的使用函数来实现它。同时它的环境也是非常的易于编写，可塑性非常大，让操作者可以自由发挥，可持续能力也非常的强。Arduino开发板性价比非常高，也十分容易编程，所以我们在这里选择Arduino MEGA2560来作为我们这款设计的核心系统。
【Keywords】：Pet automatic feeding; 3D model; Arduino development board. 目 录
一、引言 1
（一）研究背景 1
（二）功能概述 1
（三）社会意义 1
二、系统方案设计 2
（一）总体设计方案构思 2
（二）系统两大核心设计 2
1、Arduino开发板设计 2
2、3D打印模型简介 3
三、系统硬件设计 4
（一）按键模块 4
（二）DS3231模块 4
1、DS3231模块简介 4
2、运行原理 4
（三）舵机 5
（四） 电源设计 6
（五） 数码管显示模块 6
四、打印模型 8
（一）建模软件简介 8
（二）3D建模过程 8
五、系统软件设计 13
（一）主流程概述 13
（二）设计思想 14
1、舵机流程图 14
2、按键流程图 14
3、数码管流程图 15
六、系统调试及实物功能演示 16
（一）硬件调试方法 16
（二）软件调试遇到问题 16
（三）实物功能演示 17
结论 19
参考文献 20
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
/> 致 谢 21
附录1 电路原理图 22
附录2 主程序 23
附录3 实物图 30
一、引言
（一）研究背景
在如今社会不少家庭都有养鱼，每天下班回家都会在鱼缸前欣赏鱼儿游动，但是每天喂养鱼食也给不少人造成了很大的困扰，工作或学习的繁忙，让不少人都忘记了喂食，让鱼儿活活饿死。所以这款自动喂鱼机就得以研发并且推广出来。它能给很多热爱动物的人带来方便，不需要常挂念鱼儿会不会饿死。饲养的动物十分的局限，在这样的情况下，人们就要为喂养宠物付出很多的心思，无法满足现在人们的快速生活方式。所以我们就想能够设计出一款由开发板主导控制的简易版宠物鱼自动喂食机器，让许多的模块组合在一起，相互作用着，构造简单，价格低廉，让许多消费者得到实惠。同时，这款设计也有很多人性化的设计，两个倒计时计时给外出的人们带来了许多的安心时间，巧妙的在底部装了夹板可以夹在鱼缸边缘，电源采用220V家用交流电永不断电，也让宠物得以长时间生存，增长了宠物的寿命。
喜欢宠物的人也越来越多，在人们的日常生活中，宠物也和人们密不可分，也有许多宠物渐渐成为了有些人的家庭成员，所以此款设计的必要性就不用多说了，我们应该好好研究这款设计，让这款设计成为将来一个主流，得以推广。
（二）功能概述
利用简单的单片机模块的倒计时功能设计一个宠物自动喂食器的电路，要求：整套设计以Arduino开发板核心，当我们按下两个可选择时间（12/24h）的按键，程序运行，DS3231 RTC模块开始运转倒计时功能，数码管显示模块开始显示倒计时时间，当时间到达预定设计时间，即数码管显示时间为0，舵机开
始运转，旋转180°，投下鱼食，给鱼喂养食物。利用3D打印的模型和整体的电路配合，实现简版宠物自动喂食。同时，此款设计整套模型由3D打印技术支持，由于模型设计存在缺陷，打印的模型只是缩放的大小，但整体功能同样实现。
（三）社会意义
如今的社会，竞争日益激烈，每一个行业的人都在不停的努力，也在不断的创新，不断提高，各业为了获取更大的利润，都推出了很多的新奇产品，来吸引消费者，让消费者享受便利。通过长时间的取证，我们发现不少的家庭在宠物喂养上都有着不少的困惑，有些人最烦的是自己没有时间好好喂养的宠物，让自己的宠物饿死，所以这款设计就要推广出来。人力成本的高昂，机械化得以推广开来，使得饲养员的工作得以解脱。机械化的操作让人们可以解放双手，智能化的设计也让宠物更加的茁壮成长。所以，这样的一款设计能够满足很多的要求，也很符合社会的定律。 二、系统方案设计
（一）总体设计方案构思
这款设计需要实现自动喂养鱼食的功能需要细分到各个模块去实现，当我们按下12或24h的按键，倒计时模块开始倒计时，显示模块开始显示时间，当倒计时时间结束时，舵机开始转动，转动食物仓，投下鱼食，实现自动喂食。首先要具备一个Arduino UNO开发板来作为主要的主控系统，控制整个电路正常工作，还要有倒计时间的模块电路，设置可以通过两个按键随意更改自己想要的倒计时时间按键模块（12/24h），舵机自动投放食物。直流电源电路的模块给整个电路供电，喂食过程中实现自动喂食。
分析整个设计，满足所需要求之后，确定了一个大体原理设计框图如图21所示。其中包含：Arduino 2560开发板、显示电路、时钟电路、电源电路、舵机、按键电路。
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图21系统整体原理框
（二）系统两大核心设计
1、Arduino开发板设计
(1) Arduino开发板选择
Arduino开发板十分的灵活多变，很容易上手，也是现在的一款主流产品。它有着像数字I/O口、模拟I/O口、同时支持着SPI、IIC、UART等非常多的接口来通信。它能通过很多的装置来改变和影响环境，通过各式各样的传感器来感应环境，十分的全面。它不会有许多的单片机底层代码和一些不容易理解的汇编语言，只是非常简单的使用函数来实现它。同时它的环境也是非常的易于编写，可塑性非常大，让操作者可以自由发挥，可持续能力也非常的强。Arduino开发板性价比非常高，也十分容易编程，所以我们在这里选择Arduino MEGA2560来作为我们这款设计的核心系统。
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