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標(biāo)題: 使用Arduino制作自動(dòng)寵物喂食機(jī) [打印本頁]

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作者: luyuanup    時(shí)間: 2020-11-6 00:09
標(biāo)題: 使用Arduino制作自動(dòng)寵物喂食機(jī)

今天，我們將要制作一個(gè)基于Arduino開發(fā)板的自動(dòng)寵物喂食機(jī)，它可以及時(shí)的自動(dòng)為你的寵物提供食物。該項(xiàng)目采用一個(gè)DS3231的RTC（實(shí)時(shí)時(shí)鐘）模塊，用于設(shè)置寵物需要喂食的時(shí)間和日期。因此，根據(jù)您寵物進(jìn)食的時(shí)刻表，設(shè)備會(huì)自動(dòng)放下或填充食物。

在本項(xiàng)目中，我們使用一個(gè)1602的LCD模塊顯示時(shí)間，通過使用連接到Arduino UNO的DS3231 RTC模塊獲得。此外，它還使用一個(gè)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)容器以提供食物，同時(shí)還提供一個(gè)4 * 4的矩陣鍵盤，用來手動(dòng)設(shè)置喂食寵物的時(shí)間。您可以根據(jù)您想要喂給寵物的食物量來設(shè)置旋轉(zhuǎn)角度和容器開啟時(shí)間。食物量也可能由于你的寵物是小狗、小貓還是鳥兒而略有不同。

所需的材料

●    Arduino UNO開發(fā)板

●    4 * 4的矩陣鍵盤

●    LCD顯示模塊1602

●    一個(gè)按鈕

●    伺服電機(jī)

●    電阻

●    連接導(dǎo)線

●    面包板

電路原理圖

在這款基于Arduino的寵物喂食機(jī)的項(xiàng)目中，為了獲取時(shí)間和日期，我們使用了RTC（實(shí)時(shí)時(shí)鐘）模塊。我們使用4 * 4矩陣鍵盤以及LCD模塊1602手動(dòng)設(shè)置寵物的喂食時(shí)間。伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)容器并按照用戶設(shè)定的時(shí)間放下食物。 LCD用于顯示日期和時(shí)間。

使用3D打印的寵物喂食機(jī)模型

我們使用3D打印機(jī)設(shè)計(jì)了這款A(yù)rduino寵物喂食機(jī)的容器。您也可以通過從這里下載文件來打印相同的設(shè)計(jì)。用于打印此模型的材料是PLA。它包含四個(gè)部分，如下圖所示：

按照下圖所示組裝四個(gè)部件并連接伺服電機(jī)：

DS3231 RTC模塊簡介

DS3231是一個(gè)RTC（實(shí)時(shí)時(shí)鐘）模塊。在大多數(shù)電子項(xiàng)目中，它用于保持日期和時(shí)間。該模塊自帶了紐扣電池，即使主電源被移除或MCU硬件復(fù)位，也可使用該紐扣電池來保持日期和時(shí)間。所以一旦我們?cè)谶@個(gè)模塊中設(shè)置了日期和時(shí)間，它會(huì)一直保持下去。在我們的電路中，我們使用DS3231根據(jù)寵物主人設(shè)置的時(shí)間來喂寵物，就像鬧鈴一樣。當(dāng)時(shí)鐘達(dá)到設(shè)定的時(shí)間時(shí)，它操作伺服電機(jī)打開容器門，食物落入寵物食物碗中。

注意：首次使用此模塊時(shí)，您必須設(shè)置日期和時(shí)間。

代碼和說明

自動(dòng)寵物喂食機(jī)的完整的Arduino代碼在本章的末尾給出。

Arduino有使用伺服電機(jī)和LCD模塊1602的默認(rèn)的庫文件。但是對(duì)于Arduino使用RTC模塊DS3231 和4 * 4矩陣鍵盤，您必須下載并安裝這些庫。這兩個(gè)庫的下載鏈接如下：

●    DS3231 RTC（實(shí)時(shí)時(shí)鐘）模塊庫

●    4 * 4矩陣鍵盤庫

在下面的代碼中，我們定義了庫，“#include <DS3231.h>”用于RTC模塊，“#include <Servo.h>”用于伺服電機(jī)，“#include <LiquidCrystal.h>”用于16 * 2 LCD ，以及“#include <Keypad.h>”用于4 * 4矩陣鍵盤。

• #include <DS3231.h>
• #include <Servo.h>
• #include <LiquidCrystal.h>
• #include <Keypad.h>
  

[color=rgb(51, 102, 153) !important]復(fù)制代碼

在下面的代碼中，我們定義了4 * 4矩陣鍵盤的鍵盤映射，并為鍵盤的行和列分配了Arduino引腳。

• char keys[ROWS][COLS] = {
•   {'1','2','3','A'},
•   {'4','5','6','B'},
•   {'7','8','9','C'},
•   {'*','0','#','D'}
• };
• byte rowPins[ROWS] = { 2, 3, 4, 5 };
• byte colPins[COLS] = { 6, 7, 8, 9 };
  

[color=rgb(51, 102, 153) !important]復(fù)制代碼

在這里，我們通過在代碼中使用下面的命令來創(chuàng)建鍵盤。

• Keypad kpd = Keypad( makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS );
  

[color=rgb(51, 102, 153) !important]復(fù)制代碼

我們分配Arduino開發(fā)板的A4和A5連接DS3231的SCL和SDA引腳。另外，將引腳分配給LCD并初始化伺服電機(jī)。

• DS3231  rtc(A4, A5);
• Servo servo_test;      //initialize a servo object for the connected servo
• LiquidCrystal lcd(A0, A1, A2, 11, 12, 13); // Creates an LC object. Parameters: (rs, enable, d4, d5, d6, d7)
  

[color=rgb(51, 102, 153) !important]復(fù)制代碼

在下面的代碼中，我們聲明了t1到t6、key和數(shù)組r[6]以及feed。

• int t1, t2, t3, t4, t5, t6;
• boolean feed = true;
• char key;
• int r[6];
  

[color=rgb(51, 102, 153) !important]復(fù)制代碼

在下面的代碼中，我們?cè)O(shè)置了所有組件用于初始化操作。比如，在代碼“servo_test.attach(10);”中，將伺服電機(jī)連接到Arduino的第10個(gè)引腳。將A0、A1和A2定義為輸出引腳，然后初始化LCD和RTC模塊。

• void setup()
• {
•   servo_test.attach(10);   // attach the signal pin of servo to pin9 of arduino
•   rtc.begin();
•   lcd.begin(16,2);
•   servo_test.write(55);
•   Serial.begin(9600);
•   pinMode(A0, OUTPUT);
•   pinMode(A1, OUTPUT);
•   pinMode(A2, OUTPUT);
• }
  

[color=rgb(51, 102, 153) !important]復(fù)制代碼

現(xiàn)在，理解的重要部分是loop函數(shù)是如何工作的。無論何時(shí)按下按鈕，它都會(huì)變?yōu)楦愣ㄆ剑�也就�?，可以通過“buttonPress = digitalRead(A3)”的方式來讀取。現(xiàn)在它進(jìn)入'if'語句并調(diào)用'setFeedingTime'函數(shù)。然后比較實(shí)時(shí)時(shí)間和用戶輸入的時(shí)間。如果條件為真，即實(shí)時(shí)時(shí)間和輸入時(shí)間相同，則伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)至100度，并在0.4秒延遲后返回其初始位置。

• void loop() {
• lcd.setCursor(0,0);
• int buttonPress;
• buttonPress = digitalRead(A3);
• if (buttonPress==1)
• setFeedingTime();
• lcd.print("Time:  ");
• String t = "";
• t = rtc.getTimeStr();
• t1 = t.charAt(0)-48;
• t2 = t.charAt(1)-48;
• t3 = t.charAt(3)-48;
• t4 = t.charAt(4)-48;
• t5 = t.charAt(6)-48;
• t6 = t.charAt(7)-48;
• lcd.print(rtc.getTimeStr());
• lcd.setCursor(0,1);
• lcd.print("Date: ");
• lcd.print(rtc.getDateStr());
• if (t1==r[0] && t2==r[1] && t3==r[2] && t4==r[3]&& t5<1 && t6<3 && feed==true)
• {
•   servo_test.write(100);                   //command to rotate the servo to the specified angle
•    delay(400);
•   servo_test.write(55);
•   feed=false;
• }
• }
  

[color=rgb(51, 102, 153) !important]復(fù)制代碼

在void setFeedingTime()函數(shù)代碼中，按下按鈕后，我們可以輸入寵物的喂食時(shí)間，然后我們必須按'D'來保存時(shí)間。當(dāng)保存的時(shí)間與實(shí)時(shí)時(shí)間匹配時(shí)，伺服開始旋轉(zhuǎn)。

• void setFeedingTime()
• {
•   feed = true;
•    int i=0;
•   lcd.clear();
•   lcd.setCursor(0,0);
•   lcd.print("Set feeding Time");
•   lcd.clear();
•   lcd.print("HH:MM");
•   lcd.setCursor(0,1);
•   while(1){
•     key = kpd.getKey();
•     char j;
•   if(key!=NO_KEY){
•     lcd.setCursor(j,1);
•     lcd.print(key);
•     r = key-48;
•     i++;
•     j++;
•     if (j==2)
•     {
•       lcd.print(":"); j++;
•     }
•     delay(500);
•   }
•   if (key == 'D')
•   {key=0; break; }
•   }
• }
  

[color=rgb(51, 102, 153) !important]復(fù)制代碼

自動(dòng)寵物喂食器的工作過程

將代碼上傳到Arduino Uno開發(fā)板后，LCD模塊將會(huì)顯示相應(yīng)的時(shí)間和日期。當(dāng)您按下按鈕時(shí)，它會(huì)詢問寵物的喂食時(shí)間，您必須使用4 * 4矩陣鍵盤輸入時(shí)間。顯示屏將顯示輸入的時(shí)間，按'D'鍵可以保存該時(shí)間。當(dāng)實(shí)時(shí)時(shí)間和輸入時(shí)間一致時(shí)，伺服電機(jī)從初始位置55⁰旋轉(zhuǎn)到100⁰，并在延遲后再次返回到初始位置。由于伺服馬達(dá)連接到了食品容器門，因此當(dāng)它移動(dòng)時(shí)，門打開并且一些食物落入碗或盤中。延時(shí)0.4秒后，伺服電機(jī)再次旋轉(zhuǎn)，并關(guān)閉閘門。整個(gè)過程在幾秒鐘內(nèi)完成。這就是您的寵物如何在您輸入的時(shí)間點(diǎn)自動(dòng)獲取食物的方式。

您根據(jù)食物量來改變時(shí)間和旋轉(zhuǎn)角度。如果您在制作類似項(xiàng)目時(shí)遇到問題，歡迎在此貼下進(jìn)行回復(fù)

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