用Arduino Uno製作一個智慧自動寵物餵食器（續）

Published by Tiberia Todeila at 2020.01.08

第4步：添加RFID

RFID是該系統的核心。當你的寵物靠近餵食器時，RFID將讀取標籤上的值，並決定是否提供更多的食物。RFID系統採用SPI通信，將標籤的值存儲在EEPROM記憶體中。在這種情況下，如果發生系統故障(例如斷電等引發的問題)，資訊將被保存到記憶體中。

有關Arduino SPI通信的更多資訊，請參閱Arduino 通信協議課程。

就RFID而言，必須添加以下程式館:

SPI
MFRC522
EEPROM

圖13:添加了RDIF的接線圖

圖14:RFID與其他元件連接的示意圖

我們有兩個RFID標籤。紅的會裝在寵物身上。作為測試組，藍的會裝在外人身上(不是你寵物的其他東西)。該系統有兩個功能:

白天:上午8時至晚上8時，餵食器每4小時投放3次食物。當食物被投放出來以後，蜂鳴器會發出聲音作為訊號，它會叫你的寵物過來進食。當有聲音時，寵物就會知道該吃飯了，它會靠近自己的碗(食物容器)。當標籤靠近RFID閱讀器時，食物就會被投放出來
晚上:不會發出聲音，但如果寵物在早上0點以後接近RFID，則將被餵食一次。

圖15:在串口監視器上所顯示的分配標籤

第5步:安裝馬達

我們將使用伺服馬達SG90。伺服角度的大小是(0-180度)。我們的鎖具系統將類似於一個角度控制的鎖具(當“鎖具”打開/解鎖時，可控制投餵多少食物)。

以下是一些要點:

0 度:“鎖具”完全斷路，沒有食物投放;
180 度:“鎖具”完全打開，食物全部投放;
在0-180之間:你可以選擇投放多少食物。

圖16:完整的項目接線圖

第6步:製作機械部分

在我們討論馬達的程式設計之前，我們需要製作餵食器的支架。現在就需要研究一下餵食器的機械部分。我們需要以下材料:

金屬板(或木板)- 35×25 釐米
瓶子(或塑膠容器)
打開/斷路食物分配器所需要用到的2塊硬質材料

把瓶子固定在金屬板上
用鑽在金屬板上鑽4個洞，為碗留出空間(這個距離取決於你的碗/食物容器有多高。之後，你需要把瓶子倒過來，用兩根線固定到金屬板上。

圖17:用兩根線把瓶子(食物分配器)連到金屬板上

“鎖具”系統不能懸在半空中，所以我們要用一塊堅硬的材料來固定它。這為食物分配器提供了一個很好的開口。我們需要用鑽頭或膠帶將其固定在金屬板上，這樣它就不會塌下來，以防你把太多食物放在分配器裡。如下圖所示，為了防止鎖具的錯位，需要彎曲金屬部分的外緣。

圖18:支架安放位置

放置伺服馬達
我們需要把馬達接到金屬板上。我在金屬板上鑽了個洞，以便牢牢地固定伺服馬達。接下來，我們需要將伺服馬達連接到機械系統上，透過滑動鎖蓋來打開和斷路鎖具。這是透過線纜將蓋板的中間(靠近外緣)連接到馬達上的(圖17)。只要確保蓋板順利地打開和斷路，你可以用任何材料來製作這個裝置。

圖19:在合適的地方鑽一個用來連接馬達的孔

到這裡，你差不多就要完工了。接下來，你只需要把餵食器固定到你想要的地方。請確保這個地方足夠安全，你的寵物無法輕易地拆除餵食器即可。

圖20:在支架附近接好馬達

為了保證精度，請不要弄彎連接食物分配器蓋板和馬達的線纜，否則馬達的馬力會因此削弱。

圖21:完工後的寵物自動餵食器

圖22:最終成品

#include <Wire.h>
#include <Time.h>
#include <TimeLib.h>
#include <DS1307RTC.h>
#include <Servo.h>
#include <EEPROM.h>     
#include <SPI.h>        
#include <MFRC522.h>

#define SS_PIN 10
#define RST_PIN 9

Servo myservo;

boolean match = false;        
boolean programMode = false;  
boolean replaceMaster = false;

int lightSensor = 0;
int distanceSensor=1;
int pos = 0; 
int successRead; 

byte storedCard[4];  
byte readCard[4];   
byte masterCard[4];

MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN); 

void setup() {
 Serial.begin(9600);
 setSyncProvider(RTC.get); 
 
 myservo.attach(9);
 
 Serial.begin(9600); 
 SPI.begin();          
 mfrc522.PCD_Init();   
 if (EEPROM.read(1) != 143) {
   do {
     successRead = getID();           
   }
   while (!successRead);                  

   for ( int j = 0; j < 4; j++ ) {       
     EEPROM.write( 2 + j, readCard[j] ); 
   }
   EEPROM.write(1, 143);                 
   
 }
for ( int i = 0; i < 4; i++ ) {         
   masterCard[i] = EEPROM.read(2 + i);   
   Serial.print(masterCard[i], HEX);
 }
 
}



void loop() {
 
 int valueFromLightSensor = analogRead(lightSensor);

 int valueFromDistanceSensor = analogRead(distanceSensor);
 int distance= 4800/(valueFromDistanceSensor - 20);
 Serial.println(distance);

do {
   successRead = getID();  
  
 }
 while (!successRead);  
 if (programMode) {
   if ( isMaster(readCard) ) { 
      programMode = false;
     return;
   }
   else {
     if ( findID(readCard) ) { 
       
     }
     
   }
 }
 else {
   if ( isMaster(readCard)) {    
     programMode = true;
          int count = EEPROM.read(0);   
    
    
   }
   else {
     if ( findID(readCard) ) { 
      
               if ((hour()>=8) && (hour()<=12 )){
                 if (distance>=20){
                     for(pos = 130; pos>=1; pos-=1)     
                       {
                        myservo.write(pos);              
                        delay (20);
                       }
                     for(pos = 50; pos < 180; pos += 1)  
                       {                                  
                         myservo.write(pos);              
                         delay(20);                       
                     } 
                     
                 }
               delay(10000);  
               }
               
               
      if ((hour()>=12) && (hour()<=16 )){
                 if (distance>=20){
                     
                     for(pos = 130; pos>=1; pos-=1)    
                       {
                        myservo.write(pos);             
                        delay (20);
                       }
                     for(pos = 50; pos < 180; pos += 1) 
                       {                                 
                         myservo.write(pos);             
                         delay(20);                      
                     }
                   
                     
                 }
               delay(10000);  
         }
         

if ((hour()>=0) && (hour()<=8 )){
                 if (distance>=20){
                     
                     for(pos = 130; pos>=1; pos-=1)    
                       {
                        myservo.write(pos);             
                        delay (20);
                       }
                     for(pos = 50; pos < 180; pos += 1) 
                       {                                 
                         myservo.write(pos);             
                         delay(20);                      
                     }
                   
                     
                 }
               delay(20000);  
         }
         

         
        if ((hour()>=16) && (hour()<=20 )){
                 if (distance>=20){
                     Serial.println(distance);
                     for(pos = 130; pos>=1; pos-=1)    
                       {
                        myservo.write(pos);             
                        delay (20);
                       }
                     for(pos = 50; pos < 180; pos += 1) 
                       {                                                           

myservo.write(pos);                                       

delay(20);                                          

  } 
                     
                 }
               delay(10000);  
         }
               
               
               
               
     }
         }
 }

}


int getID() {

 if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) {
   return 0;
 }
 if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) {  
   return 0;
 }
 Serial.println(F("Scanned PICC's UID:"));
 for (int i = 0; i < 4; i++) {  //
   readCard[i] = mfrc522.uid.uidByte[i];
   Serial.print(readCard[i], HEX);
 }
 Serial.println("");
 mfrc522.PICC_HaltA();
 return 1;
}

void readID( int number ) {
 int start = (number * 4 ) + 2;   
 for ( int i = 0; i < 4; i++ ) {    
   storedCard[i] = EEPROM.read(start + i);  
 }
}

boolean checkTwo ( byte a[], byte b[] ) {
 if ( a[0] != NULL )      
   match = true;      
 for ( int k = 0; k < 4; k++ ) {  
   if ( a[k] != b[k] )    
     match = false;
 }
 if ( match ) {     
   return true;     
 }
 else  {
   return false;      
 }
}

int findIDSLOT( byte find[] ) {
 int count = EEPROM.read(0);      
 for ( int i = 1; i <= count; i++ ) {   
   readID(i);               
   if ( checkTwo( find, storedCard ) ) {  
     return i;        
     break;         
   }
 }
}


boolean findID( byte find[] ) {
 int count = EEPROM.read(0);     

 for ( int i = 1; i <= count; i++ ) {  
   readID(i);            

 if ( checkTwo( find, storedCard ) ) {  

     return true;
     break; 
   }
   else {   
   }
 }
 return false;
}

boolean isMaster( byte test[] ) {
 if ( checkTwo( test, masterCard ) )
   return true;
 else
   return false;
}

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#include <Wire.h>

#include <Time.h>

#include <TimeLib.h>

#include <DS1307RTC.h>

#include <Servo.h>

#include <EEPROM.h>

#include <SPI.h>

#include <MFRC522.h>

#define SS_PIN 10

#define RST_PIN 9

Servo myservo;

boolean match = false;

boolean programMode = false;

boolean replaceMaster = false;

int lightSensor = 0;

int distanceSensor=1;

int pos = 0;

int successRead;

byte storedCard[4];

byte readCard[4];

byte masterCard[4];

MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN);

void setup() {

Serial.begin(9600);

setSyncProvider(RTC.get);

myservo.attach(9);

Serial.begin(9600);

SPI.begin();

mfrc522.PCD_Init();

if (EEPROM.read(1) != 143) {

do {

successRead = getID();

}

while (!successRead);

for ( int j = 0; j < 4; j++ ) {

EEPROM.write( 2 + j, readCard[j] );

}

EEPROM.write(1, 143);

}

for ( int i = 0; i < 4; i++ ) {

masterCard[i] = EEPROM.read(2 + i);

Serial.print(masterCard[i], HEX);

}

void loop() {

int valueFromLightSensor = analogRead(lightSensor);

int valueFromDistanceSensor = analogRead(distanceSensor);

int distance= 4800/(valueFromDistanceSensor - 20);

Serial.println(distance);

do {

successRead = getID();

}

while (!successRead);

if (programMode) {

if ( isMaster(readCard) ) {

programMode = false;

return;

}

else {

if ( findID(readCard) ) {

}

else {

if ( isMaster(readCard)) {

programMode = true;

int count = EEPROM.read(0);

}

else {

if ( findID(readCard) ) {

if ((hour()>=8) && (hour()<=12 )){

if (distance>=20){

for(pos = 130; pos>=1; pos-=1)

{

myservo.write(pos);

delay (20);

}

for(pos = 50; pos < 180; pos += 1)

{

myservo.write(pos);

delay(20);

}

delay(10000);

}

if ((hour()>=12) && (hour()<=16 )){

if (distance>=20){

for(pos = 130; pos>=1; pos-=1)

{

myservo.write(pos);

delay (20);

}

for(pos = 50; pos < 180; pos += 1)

{

myservo.write(pos);

delay(20);

}

delay(10000);

}

if ((hour()>=0) && (hour()<=8 )){

if (distance>=20){

for(pos = 130; pos>=1; pos-=1)

{

myservo.write(pos);

delay (20);

}

for(pos = 50; pos < 180; pos += 1)

{

myservo.write(pos);

delay(20);

}

delay(20000);

}

if ((hour()>=16) && (hour()<=20 )){

if (distance>=20){

Serial.println(distance);

for(pos = 130; pos>=1; pos-=1)

{

myservo.write(pos);

delay (20);

}

for(pos = 50; pos < 180; pos += 1)

{

myservo.write(pos);

delay(20);

}

delay(10000);

}

int getID() {

if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) {

return 0;

}

if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) {

return 0;

}

Serial.println(F("Scanned PICC's UID:"));

for (int i = 0; i < 4; i++) { //

readCard[i] = mfrc522.uid.uidByte[i];

Serial.print(readCard[i], HEX);

}

Serial.println("");

mfrc522.PICC_HaltA();

return 1;

}

void readID( int number ) {

int start = (number * 4 ) + 2;

for ( int i = 0; i < 4; i++ ) {

storedCard[i] = EEPROM.read(start + i);

}

boolean checkTwo ( byte a[], byte b[] ) {

if ( a[0] != NULL )

match = true;

for ( int k = 0; k < 4; k++ ) {

if ( a[k] != b[k] )

match = false;

}

if ( match ) {

return true;

}

else {

return false;

}

int findIDSLOT( byte find[] ) {

int count = EEPROM.read(0);

for ( int i = 1; i <= count; i++ ) {

readID(i);

if ( checkTwo( find, storedCard ) ) {

return i;

break;

}

boolean findID( byte find[] ) {

int count = EEPROM.read(0);

for ( int i = 1; i <= count; i++ ) {

readID(i);

if ( checkTwo( find, storedCard ) ) {

return true;

break;

}

else {

}

return false;

}

boolean isMaster( byte test[] ) {

if ( checkTwo( test, masterCard ) )

return true;

else

return false;

}

這就是本項目的第一部分。這個裝置凝聚了我對電子裝置以及軟體程式設計的熱情，也讓我免於在一天之內餵好幾次寵物。它完美地在一個簡易項目和一個實用的家庭發明之間作出了平衡。在接下來的部分，我們將探究更先進的使用者介面，那時你就可以遠端控制餵食器了。

Tiberia Todeila

Tiberia目前是羅馬尼亞布加勒斯特理工大學電氣工程學院的大四學生。她非常熱衷於設計和開發讓日常生活更輕鬆的智慧居家設備。

用Arduino Uno製作一個智慧自動寵物餵食器（續）

第4步：添加RFID

第5步:安裝馬達

第6步:製作機械部分

Tiberia Todeila

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