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单片机开发

宠物智能项圈单片机


基于STM32单片机的宠物智能项圈设计

近年来,养宠物的人越来越多,相应的宠物咬人事件也层出不穷,然而,咬人的宠物却无人认领,给宠物一个“身份证”也成为了急需解决的事情,像人有身份证一样,给宠物设计一个电子标签,用RFID技术给宠物一个“名分”。

一、宠物智能项圈设计方案

我们的所需要的功能模块有定位模块、电子标签模块、传感器模块、通信模块,由于涉及到的串口比较多,所以我们采用性能比较强大的STM32单片机作为控制核心。

主流的短距离无线通信有三种,分别是wifi技术、zigbee技术以及蓝牙技术。我们需要从中选择所需要的通信模块。智能项圈是给宠物戴的,必须是不间断的戴着,所以我们需要的通信技术是低功耗的。当宠物超过主人身边一定距离后,我们希望通过通信模块信号的减弱来触发召回功能。所以,通信范围不需要太大。明确了设计的需求后,我们再来看三种通信技术的特点。WiFi技术,WIFI是目前应用最广泛的无线通信技术,传输距离在100-300M,速率可达300Mbps,功耗10-50mA。Zigbee技术,传输距离50-300M,速率250kbps,功耗5mA,最大的优点是可自组网,强大的组网能力是其他技术不可比拟的,网络节点数理论最大可达65535个。蓝牙(Bluetooth)技术,传输距离2-30M,速率1Mbps,功耗介于zigbee和WIFI之间。蓝牙技术致力于在10~100 m的空间内使所有支持该技术的移动或非移动设备可以方便地建立网络联系、进行话音和数据通信。基于功耗方面,我们剔除WiFi,zigbee强大的组网能力在本设计中也无法体现,而蓝牙的低功耗和有限的通信距离正好满足了我们的设计需求。

图1 宠物智能项圈设计总体框图

二、宠物智能项圈各个模块的设计

2.1STM32单片机系统设计

因为尚未系统学习过单片机,但知道单片机是微型控制器,是一种集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统,在工业控制领域的广泛应用。单片机最小系统以STM32F103作为控制核心,STM32F103是具有超低功耗的ARM。Cortex-M3处理器内核,具有高性能、低成本、低功耗的优点最高工作频率可达72MHz。片上集成512KB的Flash存储器STM32F103具有五个串口,由于本项目涉及到的串口比较多,STM32的性能也比较强大,特别适合智能宠物穿戴设备的控制。

2.2蓝牙模块的设计

当我在文献上找到使用STM32单片机作为我的最小控制系统时,文献上STM32单片机使用的蓝牙模块是HC-06,但没有完整的介绍HC-06,于是,我在网上找到采用HC-05蓝牙模块与单片机相连的设计。HC-05主从一体蓝牙串口模块采用英国CSR公司BlueCore4系列的芯片,符合符合蓝牙2.0+EDR规范,可以同带同种蓝牙功能的电脑、蓝牙主机和手机等智能终端配对。HC05蓝牙模块通过串口与STM32进行通信,完成数据的发送和接收。选用STM32板子上的USART2与蓝牙模块通信。

2.3电子标签的设计

电子标签又称射频标签、应答器、数据载体;阅读器又称为读出装置、扫描器、读头、通信器、读写器(取决于电子标签是否可以无线改写数据)。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合;在耦合通道内,根据时序关系,实现能量的传递和数据交换。

2.4 GPS模块

GPS定位属于室外定位,正好符合宠物在外面到处跑的习惯。GPS使用24颗人造卫星所形成的网络来三角定位接受器的位置,并提供经纬度坐标,可以达到准确定位。但GPS定位的位置需要在可看见人造卫星或轨道所经过的地方,因此只用于室外定位。它是结合了GPS技术、图像处理技术、无线通信技术及GIS技术的定位技术,可实现跟踪定位、轨迹回放、地图制作、里程统计、车辆信息管理、监控和调度、短信通知、语音提示和报警等功能。在这个设备中,STM32单片机接收到请求GPS定位信息之后就会通过串口与GPS模块通信,GPS模块定位获取定位消息之后再将定位消息通过串口发送给STM32.STM32接收到将数据后将数据通过串口转发给GSM模块,最终GSM模块将数据发送到用户的手机上或者STM32将数据转发给蓝牙模块,通过蓝牙模块将数据发送到用户的客户端上,即可获取设备的准确位置信息。

总结

本设计的宠物智能项圈应该可以实现的功能是追踪定位、电子宠物证、温度检测、检测异常叫声并音乐(主人声音)安抚、以及唤回(语音)宠物。明确了本设计的需求后,就可以选用适当的设备模块来满足我的设计需求。定位追踪可以用定位模块,GPS定位;电子宠物证即可利用RFID技术实现对宠物的状态写入(名字、主人电话、年龄以及接种疫苗情况);温度检测、检测异常叫声并音乐(或者主人声音)安抚功能可以用多个传感器实现,当宠物的叫声频率达到某个限定值时,会启动喇叭播放其主人的录音使其安抚并通知主人,所以也需要通信模块;当宠物跑出去超过一定范围并超过一定时间后也会触发喇叭播放召回录音。主人则可在终端设备通过蓝牙连接进行各种操作和信息获取。

以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的单片机的宠物智能项圈设计技术。我们有丰富的智能电子产品定制开发经验,可以尽快评估开发周期与IC价格,也可以核算PCBA报价。我们是松翰单片机代理商、应广单片机代理商,出售并开发sonix与应广的MCU与语音IC方案。我们代理并开发杰理、安凯、全志、realtek等系列的IC与方案,还开发BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块、物联网模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。

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