自动喂鱼机

自动喂鱼机

自从上次成功驱动了报废光驱上拆下来的步进电机后，就一直想做一个能够自动定时喂鱼的装置，解决我周末或者长假回老家后鱼缸没人照料的窘境。一旦连续两天不喂食，那么必有最弱小的一条鱼会被啃得面目全非，所以我急需这样一个装置。
所有有志者事竟成，一切伟大的思想和行动都有一个微不足道的开始，最终还是让我把这样一个“产品”给做出来了，先不多说了，上一张图来看看。

下面详细讲解下实现的过程吧。

硬件

通过上面的动图，能够看出这个装置其实主要分为四个部分：

  1. 饲料仓库
  2. 电机模块
  3. 电机驱动
  4. 主控板

由主控板上的软件做好时间控制，在到达喂食时间点后，通过高低电平控制电机驱动板控制电机正转一定时长，使得饲料投放装置落下，饲料从出口落出，再控制电机反转，拉起饲料投放装置。

饲料存储

这个其实没有什么好说的，和整个装置的支撑架一样，都是手工制作的。

电机

电机是从报废了的光驱上拆下来的两相双极性步进电机，可以参考之前的文章 两相双极性步进电机驱动。

电机驱动板

电机驱动板，是很久很久以前，大概12年的时候，做智能巡线小车的时候留下来的L293D驱动芯片，通过输入不同的电平组，可以驱动电压输出到不同的口以及方向。最多可以同时驱动两个直流电机，这里我直接拿来驱动这一个步进电机了。

主控板

主控板就更简单了，直接花了几块钱在淘宝淘的一个最小C51单片机系统。

软件

软件部分主要是使用了单片机的定时器来计时，然后到达指定时长后驱动电机正转反转，让饲料可以落下。

流程图：

代码

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/*****************************************************************
* File Name: stepper.c
* Description: This file is a stepper related function, includes
*             time controller, stepper controller, task controller.
* Date: 2018.11.14
* Author: Bob, Zhang
* E-mail: 156500117@qq.coom
*****************************************************************/

#include <reg52.h>

typedef unsigned char uint8_t;
typedef unsigned short uint16_t;
typedef unsigned int uint32_t;
typedef unsigned char bool;
#define false ( 0 )
#define true  ( !false )

// stepper pins
sbit steperA = P1^0;
sbit steperB = P1^1;
sbit steperA_ = P1^2;
sbit steperB_ = P1^3;

// count for 1 ms
#define TIMER_VAL_FOR_1MS (0xFC18)
int direction_change_flag = 0x00;

void delay(int aUs)
{
    static int i;
    static int us;

    us = aUs;

    while(us--)
    {
        i = 11;
        while(--i);
    }
}

// stepper left turn
void MotorLeft()
{
    static int i = 3;
   
    switch( i-- )
    {
        case 0:
		    steperA = 1;
		    steperA_ = 0;
		    steperB = 0;
		    steperB_ = 0;
		    break;
        case 1:
		    steperA = 0;
		    steperA_ = 0;
		    steperB = 1;
		    steperB_ = 0;
		    break;
        case 2:
			steperA = 0;
			steperA_ = 1;
    		steperB = 0;
	    	steperB_ = 0;
		    break;
        case 3:
		    steperA = 0;
		    steperA_ = 0;
		    steperB = 0;
		    steperB_ = 1;
	    	break;
        default:
		    break;
    }
   
    if( -1 >= i )
        i = 3;
 }

// stepper right turn
void MotorRight()
{
    static int i = 0;
   
    switch( i++ )
    {
        case 0:
		    steperA = 1;
		    steperA_ = 0;
		    steperB = 0;
		    steperB_ = 0;
		    break;
        case 1:
		    steperA = 0;
		    steperA_ = 0;
		    steperB = 1;
		    steperB_ = 0;
		    break;
        case 2:
			steperA = 0;
			steperA_ = 1;
    		steperB = 0;
	    	steperB_ = 0;
		    break;
        case 3:
		    steperA = 0;
		    steperA_ = 0;
		    steperB = 0;
		    steperB_ = 1;
	    	break;
        default:
		    break;
    }
   
    if( 4 <= i )
        i = 0;
}

// init timer
void InitTimer()
{
	TMOD = 0x01;
	TH0 = TIMER_VAL_FOR_1MS >> 8;	// 1 ms
	TL0 = TIMER_VAL_FOR_1MS & 0xFF;
	ET0 = 0x01;
	EA = 0x01;
	TR0 = 0x01;
}

// state machine
typedef uint8_t task_state_t; enum
{
	TASK_STATE_INIT_TIMER_STATE=0,
	TASK_STATE_FEED_FISH_MOTOR_LEFT_STATE,
	TASK_STATE_FEED_FISH_MOTOR_RIGHT_STATE,
	TASK_STATE_WAIT_STATE,
};

#define FEED_FISH_TIME_PERIOD 3 //( 8*60*60 ) // 8h
static const uint32_t feed_fish_period = FEED_FISH_TIME_PERIOD; // 8h
static const uint32_t feed_first_period = FEED_FISH_TIME_PERIOD + 4; // 4s
static const uint32_t feed_second_period = FEED_FISH_TIME_PERIOD + 4 + 4; // 4s

static task_state_t next_state = TASK_STATE_INIT_TIMER_STATE;

void TaskLoop()
{
	switch(next_state)
	{
		case TASK_STATE_INIT_TIMER_STATE:
			InitTimer();
			next_state = TASK_STATE_WAIT_STATE;
		break;
		case TASK_STATE_FEED_FISH_MOTOR_LEFT_STATE:
            MotorLeft();
		break;
		case TASK_STATE_FEED_FISH_MOTOR_RIGHT_STATE:
            MotorRight();
		break;
		case TASK_STATE_WAIT_STATE:
		break;
	}
}

void StateLoop()
{
	static uint32_t fedd_fish_time_count = FEED_FISH_TIME_PERIOD;

	if( fedd_fish_time_count == feed_fish_period )
	{
		next_state = TASK_STATE_FEED_FISH_MOTOR_LEFT_STATE;
	}
	else if( fedd_fish_time_count == feed_first_period )
	{
		next_state = TASK_STATE_FEED_FISH_MOTOR_RIGHT_STATE;
	}
	else if( fedd_fish_time_count == feed_second_period )
	{
		next_state = TASK_STATE_WAIT_STATE;
		fedd_fish_time_count = 0;
	}

	++fedd_fish_time_count;
}

// timer interrupt function
#define STATE_CHECK_TIME ( 1000 )
void TimerIrq( void ) interrupt 1 using 1
{
	static long time_count = 0;

	++time_count;

	// every second run once state check
	if( STATE_CHECK_TIME == time_count )
	{
		StateLoop();
		time_count = 0;
	}

	TH0 = TIMER_VAL_FOR_1MS >> 8;	// 1 ms
	TL0 = TIMER_VAL_FOR_1MS & 0xFF;
	
}

void main()
{	
    do
    {
		TaskLoop();
        delay(100);
    } while( 1 );
}