基于瑞萨RA MCU自制猫咪智能饮水机方案

以下文章来源于立创商城，作者立创商城

项目功能介绍

开机通过WIFI自动受时。

每小时闹钟一次，开启水泵换水并根据温度（是否大于30度）控制打开时间，30s，60s。（闹钟每小时0分开启，已调通）

检测到猫咪经过，水泵自动开启一段时间。

自定义炫彩RGB。

检测水槽是否有水，若缺水蜂鸣器警报并关闭RGB灯光。

检测电池电压，若电池电量不足时蜂鸣器发出间歇警报并关闭RGB灯光。（效果和缺水类似，但是警报声不同）

可通过电池供电，也可以通过TYPE-C供电（同时也能给电池充电）。

板载串口调试接口，也可以通过SWD调试。

WiFi控制水泵开启。

可以扩展触摸按键开启水泵。

众所周知猫咪总是不喜欢喝自己碗里的水，就想给自己的猫咪做一个智能饮水机。网上上一搜发现智能猫咪饮水机价格普遍溢价太高，就想自己做一个。

于是便在网上找了个便宜的饮水机改造，非常便宜十来块拿下，此刻便拥有了水槽和USB水泵。正好借此次机会获得元器件，制作一个功能更强的智能饮水机。

项目结构

 

实物外观

电路板实物图

温湿度、人体感应、OLED模块

智能饮水机正面

智能饮水机侧面（充电接口）

硬件电路

1.MCU核心电路

#R7FA2E1A72DFL芯片特性：

48MHz Arm Cortex-M23

64kB的闪存以及16kB SRAM

4kB数据闪存，提供与EEPROM类似的数据存储功能

1.6V-5.5V的宽工作电压范围

增强型电容式触摸感应单元（CTSU）

12位ADC，LPACMP，温度传感器

32位通用PWM定时器，16位通用PWM定时器，低功耗异步通用定时器

实时时钟

SCI（UART、简单SPI、简单I2C）

独立的SPI接口/I2C多主接口

安全功能

加密功能

2.WIFI电路（可换成蓝牙）

ESP8266购买时最好买带有AT固件的，没有的话需要自己下载

3.液位检测传感器、人体感应传感器、

温湿度传感器、OLED模块

液位传感器

人体感应传感器

响应速度快、静态功耗小、灵敏度高、体积小巧简单安装，已装好透镜和焊接好排针，配上电源，无需调试。

#特点说明：

本产品输出的高电平时间可调，2.5秒到1小时，出厂时设定的输出时间是2.5秒，如需要更改，可更改一个贴片电阻

封锁时间，2秒，不可调节

出厂定义为可重复触发，无法变更

本模块的供电压是3.3V到15V，极限电压是2.8V到18V5模块输出时序是：上电后输出高电平2秒，然后变成低电平进入待机状态。若更改延时时间，模块上电输出高电平的时间会相应增长，可理解为上电后进入正常工作状态的启动时间会增长

装上光敏原价后，白天不工作，晚上工作，不装光敏元件，全天工作（默认是没有安装光敏元件的）

此模块很灵敏，注意安装位置，尽量避开热源辐射源（出风口/阳直）

本模块灵敏度可调，需更改一个贴片电阻

温湿度传感器（注意引脚顺序）

湿度测量范围：0~100%RH

湿度测量精度：±3%RH

温度测量范围：-40~125℃

温度测量精度：±0.3℃

工作电压：2.4~5.5VDC（宽电压）

I2C接口输出

0.96寸OLED模块（注意引脚顺序）

高分辨率：128*64

超广可视角度：大于160°

超低功耗：正常显示时0.06W

宽供电范围：直流3.3V-5V

工业级：工作温度范围-30C~70C

体积小：27mm*27mm*2mm

通信方式：IIC

亮度、对比度可以通过程序指令控制

使用寿命不少于16000小时

1OLED屏幕内部驱动芯片：SSD1306

4.水泵电路

P111输出高电平时，水泵开启（LED2亮）：

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R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, WaterPump, BSP_IO_LEVEL_HIGH);//开启水泵
R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, WaterPump, BSP_IO_LEVEL_LOW);//关闭水泵

 

5.蜂鸣器、RBG电路

P104输出高电平时，蜂鸣器发声：

左右滑动查看完整内容

 

R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, Buzzer, BSP_IO_LEVEL_HIGH);//开启蜂鸣器
R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, Buzzer, BSP_IO_LEVEL_LOW);//关闭蜂鸣器

 

WS2812b核心显示代码：

左右滑动查看完整内容

 

setPixelColor(i, green, red, blue);//第几个WS2812B 颜色值（通过SPI传输）

 

6.串口调试电路

默认直接连接到RA MCU上，接上跳线可以用于烧录和调试ESP8266。

Type-C接入可用于打印调试信息，如上图日期显示。

7.电池电量检测

18650锂电池的上限和下限电压分别为4.2V和2.75V。

18650锂电池单节标称电压一般为：3.6V或3.7V。

18650锂电池最小放电终止电压一般为：2.75V ，低于这个电压容易导致电池容量严重下降乃至报废。大部分锂电池放电不能将空载电压放到3.2V以下的，否则过度放电会损害电池。

程序里我们设置电池电压小于3.6V时发出警报并关闭水泵和RGB。

8.电源电路（锂电池充放电保护，升压，LDO）

※最好先焊接电源模块调试好5V输出后再焊接其他模块模块

最大充电电流：1000mA

充电截止电压：4.2V

电池过放保护电压：2.4V

最大输出电流：2A（建议1A内使用）

输出电压：4~12V

type-c电源输入，红灯常亮，说明在充电。充满电后蓝灯亮起。当输入端有电源时，从电源输入端获得电流，如果没有接电源，从电池获得电流，电池电压低于2.4V时，自动关闭输出。第一次接入电池时，可能无电压输出，需要在电源输入端上电激活保护电路。当使用手机充电器供电时，必须要能输出1A以上，否则可能会不能正常充电。

软件代码

※ copy工程的要注意更改WiFi账号和密码

※ 代码工程详情点击文末“阅读原文”查看。

ESP8266初始化及相关代码在：

ESP8266.c与ESP8266.h

OLED初始化及相关代码在：

oled.c、oled.h、oledfont.h

SHT30初始化及相关代码在：

sht3x.c与sht3x.h

WS2812B初始化及相关代码在：

ws2812b.c与ws2812b.h

主程序在hal_entry.c中编写