宠物自动喂食装置|创意进度帖

zca123

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周计划：https://bbs.eeworld.com.cn/thread-380398-1-1.html

以下将按照周机会回帖汇报...

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板子比想象中要小巧。

从左到右依次为板载仿真器，自带USB转UART、通过跳线帽链接到主芯片，右边是两个按键；两个LED；一个可调电阻。没有其他多余的外设。

板子的3个晶振封装都不常见。分别是32.768K的实时时钟；仿真器的晶振，用于USB的时钟，25M（16M？）？；板子上唯一一次未焊接的器件也是一个晶振，16M，主振荡器。

LED旁边的跳线帽用于ADC模拟信号的接入。除了管脚的引出，板子上留出了各种仿真和下载接口，方便拓展。

板子的四周布了一圈的地线，这中做法不是很常见，走线和文字有浮雕和镂空的feel，比较精致；曰本系的layout engineer风格不太一样啊。



配套的光盘很用心，把几乎需要的所有资料都包含了进去。通过引导方式启动，一路next到最后就安装了全部的软件，过程中几乎为遇到任何的纠结，但是需要联网注册一个激活码。




所有软件、资料如上图。其中demo上位机软件展示了相当一部分功能，现在的单片机功能都差不多。导航小工具里包含了可能会用到的所有文档，所以不必再费心思到互联网上搜寻文档,包括：原理图、start guide、硬件指导、软件指导...当然还可以自己添加在论坛下载的中文手册进去。

总体来说，考虑得相当得周到。很用心，赞！

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自动喂食装置涉及到机械装置的制作难度超过了我的预期。因为要想制作一款实用的喂食器外观不能太丑，个人DIY活动不能开模、用料也很局限，所以很难达到商用的成品的美观，摘一张来自淘宝的图片

第二的困难是控制的机械部分，不是特定的模具、实在不好做。但是既然给自己定了这个任务，就要努力去完成,丑点就丑点吧。国庆放假回老家，进度落后了。目前我想到的机械部分的方案如下:
两个大矿泉水瓶，上面那个用于盛狗粮，下面的在底部开槽，做出粮皿。在中间做流量控制和控制开关。

由于瓶口很小，且是漏斗型，所以狗饼干会慢慢掉下来。只有控制好瓶盖处就好了。

瓶盖处的开关也是个麻烦事。我想到了3个办法，第一个如下图

在下面的瓶子里放一个圆筒状的东西，用电机带动他转动，平时是堵住的。每转一圈，就有一段时间狗饼干可以从开口处掉下来。
这样测试了一下，效果还是可以。但是有个问题是，我没办法很好的找到转筒的中心点。所以转起来就不稳当。

还有一个办法是如下图所示的桨：

竖着放在接口处，电机带动着转。但是不知道效果如何。
另外一种办法是，如下图的桨：

在里面平这放，当转起来以后有一半的时间是打开的，一半的时间是关断的。
这两种桨可以避免找不到中心轴的问题。但是具体效果还不得而知...因为尺寸刚好合适的桨也不好找。

对于机械部分，很是恼火。我在这里请各位帮忙出出点子，该如何来做这机械部分，大家不妨都来聊聊，讲讲奇思妙想。
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    电机：买了带减速齿轮的步进电机，这样做可以更精确地控制转动的角度，如下图：


大电机是步进3.75°，小电机是15°+100:1的减速。
   驱动：由于ULN2003的最大电流只有500ma，带大电机会比较吃力，所以准备采用芯片BA6845F，配合四线双相步进电机。

    通讯：为了实现手机端的控制，准备用美国RN公司的RN-171，低功耗UART转wifi透传模块。在PC上可虚拟成串口，在手机端可解析TCP包来实现通讯，甚至远端控制。

   人机交互：如果用液晶屏或者数码管＋矩阵键盘的方式来实现，在外观上只会让实物变得更丑，所以直接通过wifi模块进行设置就好了。我要做的是编写基于PC的上位机配置软件，第二步的基于安卓的，基于安卓的要留着慢慢搞了。

   软件：核心是瑞萨单片机了。必须要用的外设是它的定时器和实时时钟，uart。我看了手册，实时时钟貌似跟一般的单片机不太一样，它是时钟格式的数据，类似时钟芯片。一天中大部门时间都是在低功耗模式下的实时时钟。只有当设定的喂食时间到了以后，跳出低功耗模式，产生驱动步进电机需要的时序，来实现喂食。淘宝上无论多漂亮多贵的喂食器都还没有实现互联网的接入，这或许是我这个丑陋喂食器的真正方便之处。
  为了防止停转和校准角度，加入红外对管，对扇叶角度实时监控。留出通讯接口，用于拓展外设。
  等机械部分解决以后，下周的工作主要是原理图绘制。

[ 本帖最后由 zca123 于 2013-10-7 22:34 编辑 ]

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对了，还应该增加余量监控的功能

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瑞萨单片机的标配开发环境是CubeSuite+，在官网上下载以后就能直接使用，省去了注册和和谐的步奏，挺实在的。

工程主要包括了：

R5F104LE文件为只读；

CA78K0R相当于KEIL里的PROJECTOPTION,是工程和编译配置，可读可写；

RL78 E20 是与开发板配套的仿真器设置文件；

Code Generator 是图形化配置软件，第一次默认不开启，可在tool里设置开启，比较有用；

以点灯为例，熟悉Code Generator的使用：

首先应该配置系统的时钟：

但是双击clock的结果却是端口重配置界面，是64+ pin单片机的管脚复用与配置，用于开启某些管脚的备选功能，如图中的UART2管脚。配置完成后点击Fix settings按钮，以后不可再更改。

真正的时钟配置在第二个选项卡，为了适应5V和3.3V系统，我把EVDD的范围设置到了2.7-5.5V，

红色部分可选择系统的主频，上限跟电压有关。其他几个选项卡可以选择是否片上仿真和包括CRC校验和内存保护在内的安全设置；

双击PORT，用于配置IO的状态，这个非常容易理解

板载的LED是P7.7，我拓展板上的LED是P0.5和P0.6，设置为输出。

Timer是定时器配置了，可用于产生LED翻转的信号

每个定时器都有很多种模式，还可以配置溢出时间；

如果仅仅是闪烁灯，这些外设就够了，其他外设配置方法类似，可以对照着“硬件指南”手册来看。最后生成代码：

软件自动生成了很多文件并添加到了工程：

其中带user的多为中断服务函数和需要用户自己添加的，而不带user的多为初始化和配置文件。

由于软件已经帮我写好了IO口、定时器、系统时钟的初始化代码，所以我只需要在main函数中添加即可。

这些函数可以在对应的.C文件中找到实体；其中EI()和配置文件里的DI()为中断使能和屏蔽语句。可以在帮助文件中找到说明：

在timer_user.C文件中软件已经生产了对应的中断服务函数的壳，自己添加翻转IO的代码即可：

然后选择编译，下载即可实现LED的闪烁。

总的来说，CubeSuite+的界面还算亲民，操作还算方便。使用Code Generator可以比较省事的初始化配置。这种方式非常常见与一些16位的MCU中，比如MSP430也有图形化配置软件。这种方式对于一次性配置的外设比较方便，需要经常改写的不适用，算是一个不错的小工具。

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几乎没有什么，留了NOKIA5110屏的接口，看重他的低功耗(差不多一个LED的功耗)通讯设计的串口服务器模块，以实现与电脑、手机、以及互联网的无缝链接。模块接口直接串入了50R的电阻，防止电平兼容性带来的大电流。在电源部分分压过后链接到瑞萨单片机的模拟输入口，对电源电压的监控。

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器件都是很简单的器件，原理也不复杂。发的顺X（和谐）捷（可以选颜色不加钱），就做的白色。

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板子差不多一周回来了，不算快，中规中矩吧。

最大的败笔是把功率驱动器的封装画错了，伤心死人。才知道原来SOP16还有几种不同的封装。无奈回学校，请朋友帮刻了一个转接板，然后背面再铣掉，留下薄薄的一层，然后画了他3个小时帮我焊上，最小间距是8mil，手工很强啊。

特写：

论坛送的焊台配合饱和松香水和助焊剂就是好用，比我以前那把烙铁用起来舒服多了。最后再用酒精洗一下，板子又恢复了白白净净。

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通过定时器实现节拍实现，在定时器中断函数里定义好变量static unsigned char step以后就可以很容易驱动步进电机了。通过逻辑分析仪读波形：
单拍驱动：


    switch(step)
    {
    case (0):
            P2.0 = 1;
        P2.1 = 0;
        P2.2 = 0;
        P2.3 = 0;
        break;
    case (1):
            P2.0 = 0;
        P2.1 = 1;
        P2.2 = 0;
        P2.3 = 0;
        break;
    case (2):
            P2.0 = 0;
        P2.1 = 0;
        P2.2 = 1;
        P2.3 = 0;
        break;
    case (3):
            P2.0 = 0;
        P2.1 = 0;
        P2.2 = 0;
        P2.3 = 1;
        break;


    }
step =(step+1)%4;

这种驱动方式基本可以满足要求。

整步驱动：

   switch(step)
    {
    case (0):
            P2.0 = 1;
        P2.1 = 1;
        P2.2 = 0;
        P2.3 = 0;
        break;
    case (1):
            P2.0 = 0;
        P2.1 = 1;
        P2.2 = 1;
        P2.3 = 0;
        break;
    case (2):
            P2.0 = 0;
        P2.1 = 0;
        P2.2 = 1;
        P2.3 = 1;
        break;
    case (3):
            P2.0 = 1;
        P2.1 = 0;
        P2.2 = 0;
        P2.3 = 1;
        break;


    }
step =(step+1)%4;

这种方式可以减少失步。

半步驱动：

这种办法比前两种可以更精确的控制。

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要想实现PC，手机的远程控制，就必须要使用通用的协议。比如蓝牙和wifi。蓝牙功耗更低，wifi可以实现远程的控制。蓝牙4.0 BLE：

模块用的是CC2540，与SensorTag中的核心器件CC2541是亲兄弟。功耗非常低，但是必须得安卓4.3+蓝牙4.0。否则只能模块对模块。外接硬件对手机控制来说显然不可取。

右边那个小家伙就是RN171低功耗wifi模块。可实现串口服务器。在手机端可以通过解析TCP包来通讯。在PC端，可以通过一款叫VSPM的软件把TCP包虚拟成串口。这样可以大大简化上位机的开发。这个软件一般不支持WIN7，只有图中的版本才可以。找了好久才找到的。
。


基于WIFI的透传主要方式有两种。
①，把下位机做成路由的形式，上位机做成客户端，通过监控server端的一个确定的IP和端口，来实现通讯，好处是可以一个下位机带多个上位机；
②，利用路由器做AD,下位机和上位机都做ED，通过路由器中转。

但是这两张方式都还不能实现下位机接入互联网。因为路由器给喂狗器分配的IP地址是虚拟的IP。即使是采用了静态IP和静态路由表的方式，只能保证在局域网内部的IP地址确定。但是路由器接入公网的IP是每次都不一样的。所以远程计算机还是没办法通过一个具体的IP地址联系到喂狗器。

折腾了几天，解决的办法是通过花生壳软件申请一个免费域名，然后在路由器里把具体的端口映射到内网中给喂狗器分配的具体IP上。在远程机上监控该端口通讯。

zca123

模块是以前剩下的，资料还在，布板的时候就给补上了，通过IO口控制录音，播音，停止、选地址段等功能。很傻瓜。插卡使用

板子上还布了NOKIA5110屏。可能是我水平退步了，可能是屏坏了，用上逻辑分析器对照着时序写也还是没有调通，总是花屏。汗颜啊。

bhuigoo

:carnation::carnation::carnation:也想过，甚至想过远程可以视频的那种，可是眼高手低啊。看到楼主的实践，真心地赞赏。来学习的。标题中的花怎么不显。

[ 本帖最后由 bhuigoo 于 2013-12-5 08:46 编辑 ]

linjiang

  看起来很不错~~

要是真的拿这个给我们家lucky，估计连瓶子带狗粮都吃了~~