孫博 于洋

【關(guān)鍵詞】喂養(yǎng)系統(tǒng) Android STM32

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)老齡化的步伐加快， 獨(dú)生子女家庭和丁克家庭越來(lái)越多， 人們的休閑消費(fèi)和情感寄托方式也呈多樣化發(fā)展。家中飼養(yǎng)的犬貓不再扮演看門(mén)和捉老鼠的角色，成為人類(lèi)休閑時(shí)的玩伴，人與寵物間的關(guān)系隨著時(shí)間的流逝也日益濃厚。但是生活和工作的快節(jié)奏，已經(jīng)不能讓人們有充裕的時(shí)間來(lái)陪伴和照顧自己心愛(ài)的寵物，有時(shí)甚至無(wú)法按時(shí)喂養(yǎng)自己的寵物。往往在早上上班前喂食一頓，下班回來(lái)再喂食一頓。如遇上外出旅行、出差等無(wú)法攜帶寵物時(shí)，就只能將寵物寄養(yǎng)在價(jià)格不菲的寵物店里。長(zhǎng)期以往，饑一頓、飽一頓很容易造成寵物暴飲暴食的習(xí)慣，最終出現(xiàn)消化不良等疾病。

目前市場(chǎng)上關(guān)于寵物喂養(yǎng)的裝置為數(shù)不多，并且產(chǎn)品功能單一，只是簡(jiǎn)單的測(cè)量寵物環(huán)境和固定時(shí)間喂食。用戶長(zhǎng)時(shí)間離開(kāi)家后，無(wú)法實(shí)時(shí)喂養(yǎng)寵物并了解寵物的動(dòng)態(tài)。為了滿足用戶遠(yuǎn)程喂養(yǎng)寵物的需求，設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)智能喂養(yǎng)系統(tǒng)。本系統(tǒng)的創(chuàng)新之處在于，用戶可以使用手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制寵物喂食同時(shí)可以實(shí)時(shí)觀看寵物進(jìn)食和活動(dòng)情況。即便用戶身在異地，出差多日，也可以很好的喂養(yǎng)寵物。

1 智能喂養(yǎng)系統(tǒng)功能架構(gòu)

智能喂養(yǎng)系統(tǒng)主要完成遠(yuǎn)程控制喂食、實(shí)時(shí)視頻互動(dòng)的功能。遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)智能喂養(yǎng)系統(tǒng)由APP軟件和硬件中的STM32主控模塊、圖像采集模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊組成。系統(tǒng)整體框架如圖1所示。

遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)智能喂養(yǎng)系統(tǒng)主要功能如下：

（1）操作手機(jī)軟件與喂養(yǎng)裝置進(jìn)行通信，遠(yuǎn)程喂養(yǎng)寵物；

（2）在手機(jī)上隨時(shí)查看家中寵物的活動(dòng)狀態(tài)和進(jìn)食情況；

（3）真正意義上實(shí)現(xiàn)科學(xué)喂養(yǎng)寵物，讓寵物的健康有保障。

2 智能喂養(yǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 硬件總體設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)采用STM32系列微處理器作為本系統(tǒng)的主控制器，STM32是以ARMCortex-M3為基礎(chǔ)的STMicroelectronics嵌入式32位微處理器，具有成本低、性能高、功能多，能耗少等優(yōu)勢(shì)。從性能的角度出發(fā)，微處理器又可以分為基本型、互聯(lián)型以及增強(qiáng)型幾個(gè)種類(lèi)，根據(jù)產(chǎn)品的不同性能要求，進(jìn)行靈活的調(diào)整。

STM32作為系統(tǒng)主控制器，L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)食物儲(chǔ)存格轉(zhuǎn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)喂食功能，STM32通過(guò)底層驅(qū)動(dòng)來(lái)控制圖像采集模塊UVC500采集視頻信息，STM32芯片控制無(wú)線模塊與手機(jī)客戶端保持通信，通過(guò)WIFI信號(hào)實(shí)現(xiàn)在客戶端遠(yuǎn)程控制喂食及實(shí)時(shí)顯示寵物活動(dòng)視頻。電源模塊的主要功能是為整個(gè)硬件電路提供電源，保證電路能夠正常工作。硬件設(shè)計(jì)的總體系統(tǒng)框圖如圖2所示。

2.2 軟件總體設(shè)計(jì)

Android是由Google公司開(kāi)發(fā)的一種基于Linux核心的操作系統(tǒng)。Android操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)源代碼，對(duì)硬件兼容性好，同時(shí)具有強(qiáng)大的應(yīng)用層API（Application Progress Interface），使其非常適合開(kāi)發(fā)人員根據(jù)產(chǎn)品需求開(kāi)發(fā)出相應(yīng)軟件。智能喂養(yǎng)系統(tǒng)的手機(jī)APP軟件是基于Android操作系統(tǒng)上，采用Sun公司的Eclipse4.3軟件作為開(kāi)發(fā)工具，使用J2ME（Java 2 Micro Edition）編程實(shí)現(xiàn)。

智能喂養(yǎng)系統(tǒng)APP軟件的設(shè)計(jì)流程是，系統(tǒng)首先加載配置，需要進(jìn)行用戶名和密碼的匹配檢驗(yàn)，保障用戶隱私安全。用戶成功登錄后，隨即進(jìn)入喂養(yǎng)系統(tǒng)操作界面進(jìn)行操作。軟件設(shè)計(jì)報(bào)錯(cuò)提醒，當(dāng)檢測(cè)到喂養(yǎng)裝置發(fā)生異常停止工作時(shí)，系統(tǒng)會(huì)反饋給用戶安全提示，提醒用戶檢查喂養(yǎng)裝置。

3 智能喂養(yǎng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 喂養(yǎng)裝置

在遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)智能喂養(yǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，科學(xué)喂養(yǎng)是通過(guò)固定每次喂食的克數(shù)，來(lái)達(dá)到科學(xué)喂養(yǎng)寵物。使用3D打印技術(shù)，制作一個(gè)上表面帶有八塊隔擋，邊緣為鋸齒的大齒輪，在每塊隔擋邊緣，上面加裝一個(gè)開(kāi)角向內(nèi)的鈍角邊框，在大齒輪頂部鈍角邊框邊緣設(shè)置一個(gè)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，用來(lái)停止電機(jī)工作。當(dāng)用戶在客戶端點(diǎn)擊喂食時(shí)，電機(jī)啟動(dòng)，正常工作，通過(guò)齒輪使隔擋轉(zhuǎn)動(dòng)，其中一個(gè)格中食物下落，進(jìn)入出食口。與此同時(shí)，鈍角邊框觸碰撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，電機(jī)停止工作，開(kāi)關(guān)恢復(fù)原位。開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)實(shí)物圖3所示。

3.2 軟件功能實(shí)現(xiàn)

用戶登錄進(jìn)入APP軟件主界面后，在主界面會(huì)有即刻喂食、實(shí)時(shí)視頻、消息推送三個(gè)選項(xiàng)。點(diǎn)擊其中一項(xiàng)，系統(tǒng)通過(guò)Intent事件跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的界面。

APP軟件主要使用Java 用戶界面開(kāi)發(fā)工具包Swing。利用Swing 各種功能強(qiáng)大的模塊化組件來(lái)創(chuàng)建優(yōu)美的用戶界面。即刻喂食界面和實(shí)時(shí)視頻界面使用AndroidListview組件進(jìn)行框架設(shè)計(jì)，Listview是Android 中最常用的UI組件之一，能夠清晰地展示列表數(shù)據(jù)，界面簡(jiǎn)潔，操作簡(jiǎn)單。在Listview組件中添加button控件，設(shè)置喂食和實(shí)時(shí)視頻兩個(gè)按鈕。即刻喂養(yǎng)界面的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖是通過(guò)自定義控件MyView來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)寫(xiě)onDraw（ ）函數(shù)方法畫(huà)出數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖。所視頻播放通過(guò)在布局文件中調(diào)用MediaPlayer類(lèi)，同時(shí)界面使用SurfaceView來(lái)實(shí)現(xiàn)，實(shí)時(shí)視頻界面如圖4示。

4 結(jié)語(yǔ)

本文詳細(xì)介紹了遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)智能喂養(yǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，利用STM32嵌入式系統(tǒng)作為控制器，實(shí)現(xiàn)了手機(jī)遠(yuǎn)程喂養(yǎng)寵物、實(shí)時(shí)觀看寵物和科學(xué)喂養(yǎng)寵物三個(gè)功能，并且后續(xù)可拓展應(yīng)用于看護(hù)家中小孩老人等場(chǎng)合中去。該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，滿足了寵物主對(duì)照顧寵物的需求，同時(shí)在寵物主外出旅行時(shí)，提供了一個(gè)性價(jià)比更高的方式。

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