寵物在現(xiàn)代人的生活中占有極大的比重，甚至愿意將寵物當(dāng)做孩子精細(xì)地養(yǎng)活。也正因?yàn)槿绱?，由寵物而衍生出?lái)的產(chǎn)業(yè)鏈涉及方方面面，不但解決了寵物主人的煩惱，也給寵物們帶來(lái)更為幸福的生活。其中，寵物自動(dòng)喂食器就解決了寵物和主人關(guān)于喂食和吃食的煩惱。
今天我們就從半導(dǎo)體行業(yè)的角度來(lái)聊聊寵物自動(dòng)喂食器的主控芯片應(yīng)用。

寵物自動(dòng)喂食器的工作原理
寵物自動(dòng)喂食器的工作原理主要是通過(guò)芯片控制機(jī)械結(jié)構(gòu)部分的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)喂食的功能。具體來(lái)說(shuō)，用戶首先通過(guò)控制面板或手機(jī) APP 等方式設(shè)置喂食的時(shí)間、量和頻率等參數(shù)。微控制器根據(jù)這些設(shè)置指令，控制時(shí)鐘模塊和出料機(jī)構(gòu)的運(yùn)行。
當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的喂食時(shí)間時(shí)，微控制器會(huì)發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)出料機(jī)構(gòu)將食物輸送到食盆中。如果配備了傳感器，微控制器還會(huì)根據(jù)傳感器的反饋信息，調(diào)整出料量或判斷寵物是否已經(jīng)進(jìn)食完畢。
例如，如果重量傳感器檢測(cè)到儲(chǔ)料倉(cāng)中食物的剩余量不足，微控制器會(huì)發(fā)出提醒信號(hào)，通知主人及時(shí)添加食物。如果紅外傳感器檢測(cè)到寵物不在食盆附近，微控制器會(huì)暫停出料，避免食物浪費(fèi)。
而這其中的芯片則采用的是DSH3186——一款高性能的 8 位 RISC 架構(gòu)單片機(jī)

一、DSH3186 芯片的整體架構(gòu)與特點(diǎn)
DSH3186 是一款具有 8 位 RISC 架構(gòu)的高性能單片機(jī)，其設(shè)計(jì)精良，集成了眾多先進(jìn)的功能模塊。首先，它內(nèi)置了 4K×16 位一次性可編程存儲(chǔ)器（OTP ROM）和 256 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（SRAM），為程序存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理提供了充足的空間。同時(shí)，該芯片只有 39 條單字指令，簡(jiǎn)潔高效的指令集使得編程更加便捷，提高了開發(fā)效率。
此外，DSH3186 還具備 8 級(jí)存儲(chǔ)堆棧，能夠有效地管理程序的調(diào)用和返回，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在模擬特性方面，芯片擁有 24 位分辨率的高精度 ADC，內(nèi)部集成的可編程增益放大器進(jìn)一步提升了信號(hào)采集的精度和靈活性。ADC 的輸出速率可在 30Hz~3.9KHz 范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。內(nèi)帶電荷泵和穩(wěn)壓器供傳感器和調(diào)制器使用，為外部設(shè)備提供了穩(wěn)定的電源支持。

二、芯片的模擬特性詳解
24 位高精度 ADC
DSH3186 芯片集成的 24 位高精度 ADC 是其一大亮點(diǎn)。在寵物喂食器方案中，這一特性至關(guān)重要。它能夠精確地測(cè)量各種傳感器的輸出信號(hào)，如重量傳感器、液位傳感器等。通過(guò)對(duì)這些信號(hào)的準(zhǔn)確采集和處理，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)寵物食物的剩余量和水的供應(yīng)情況，為寵物主人提供準(zhǔn)確的信息。
高精度的 ADC 還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)寵物喂食器的精確控制。例如，在定量喂食功能中，通過(guò) ADC 對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和位置進(jìn)行精確測(cè)量，可以確保每次投放的食物量準(zhǔn)確無(wú)誤。同時(shí)，在監(jiān)測(cè)寵物進(jìn)食情況時(shí)，ADC 可以捕捉到微小的變化，為寵物健康管理提供數(shù)據(jù)支持。
可編程增益放大器
內(nèi)部集成的可編程增益放大器為信號(hào)處理提供了更大的靈活性。在不同的應(yīng)用場(chǎng)景下，可以根據(jù)傳感器的輸出信號(hào)強(qiáng)度調(diào)整增益，以獲得最佳的測(cè)量效果。例如，對(duì)于微弱的信號(hào)，可以增大增益以提高信噪比；對(duì)于強(qiáng)信號(hào)，可以適當(dāng)降低增益以避免信號(hào)飽和。
電荷泵和穩(wěn)壓器
內(nèi)帶電荷泵和穩(wěn)壓器為傳感器和調(diào)制器提供了穩(wěn)定的電源。在寵物喂食器中，各種傳感器和執(zhí)行器需要穩(wěn)定的電源供應(yīng)才能正常工作。電荷泵可以產(chǎn)生較高的電壓，滿足某些傳感器或調(diào)制器的特殊需求。穩(wěn)壓器則可以確保輸出電壓的穩(wěn)定性，防止電壓波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生影響。

三、外設(shè)特性及其在寵物喂食器中的應(yīng)用
14 位雙向 I/O 口
14 位雙向 I/O 口為芯片與外部設(shè)備的連接提供了豐富的接口。在寵物喂食器中，可以通過(guò)這些 I/O 口連接各種傳感器、執(zhí)行器和顯示設(shè)備。例如，可以連接重量傳感器、液位傳感器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、LCD 顯示屏等。通過(guò)對(duì) I/O 口的編程，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的控制和數(shù)據(jù)采集。
蜂鳴器輸出
芯片的一路蜂鳴器輸出可以用于發(fā)出各種提示音，如喂食提醒、故障報(bào)警等。在寵物喂食器中，當(dāng)食物剩余量不足或出現(xiàn)故障時(shí)，蜂鳴器可以發(fā)出聲音提醒寵物主人及時(shí)處理。
4×14 的 LCD 驅(qū)動(dòng)
DSH3186 芯片集成了 4×14 的 LCD 驅(qū)動(dòng)模塊，可以直接驅(qū)動(dòng)液晶顯示屏。在寵物喂食器方案中，LCD 顯示屏可以顯示食物剩余量、喂食時(shí)間、設(shè)置信息等。通過(guò) LCD 驅(qū)動(dòng)模塊，可以方便地實(shí)現(xiàn)這些信息的顯示，為寵物主人提供直觀的操作界面。
時(shí)鐘源選擇
芯片可選擇內(nèi)部晶振或 WDT 晶振作為時(shí)鐘源。這一特性為系統(tǒng)的時(shí)鐘選擇提供了靈活性。在不同的應(yīng)用場(chǎng)景下，可以根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的時(shí)鐘源，以滿足系統(tǒng)的性能要求。
LCD 驅(qū)動(dòng)波形和偏置電壓產(chǎn)生方式選擇
DSH3186 芯片可選擇兩種不同的 LCD 驅(qū)動(dòng)波形和不同的偏置電壓產(chǎn)生方式。這使得芯片能夠適應(yīng)不同類型的 LCD 顯示屏，提高了芯片的通用性和兼容性。
外部中斷和低電壓檢測(cè)（LVD）引腳
芯片具有兩個(gè)外部中斷引腳，可以用于響應(yīng)外部事件的觸發(fā)。在寵物喂食器中，可以連接傳感器或按鈕等設(shè)備，當(dāng)外部事件發(fā)生時(shí)，觸發(fā)中斷并執(zhí)行相應(yīng)的處理程序。
低電壓檢測(cè)（LVD）引腳內(nèi)部提供了多個(gè)電壓比較值，如 2.4V、2.5V、2.6V、2.7V、2.8V、3.6V 等。通過(guò) LVD 引腳，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電源電壓的變化，當(dāng)電壓低于設(shè)定值時(shí)，采取相應(yīng)的保護(hù)措施，如發(fā)出報(bào)警信號(hào)、自動(dòng)保存數(shù)據(jù)等。

四、DSH3186 在寵物喂食器方案中的優(yōu)勢(shì)
高性能與低功耗的完美結(jié)合
DSH3186 芯片以其高性能的 RISC CPU 和豐富的功能模塊，為寵物喂食器提供了強(qiáng)大的處理能力。同時(shí)，該芯片在設(shè)計(jì)上注重低功耗特性，能夠在滿足系統(tǒng)性能要求的前提下，最大限度地降低功耗，延長(zhǎng)電池壽命或減少能源消耗。
高精度測(cè)量與控制
芯片集成的 24 位高精度 ADC 和可編程增益放大器，使得寵物喂食器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)食物剩余量、水的供應(yīng)情況等參數(shù)的精確測(cè)量。同時(shí)，通過(guò)對(duì)電機(jī)的精確控制，可以實(shí)現(xiàn)定量喂食功能，確保寵物的飲食健康。
豐富的外設(shè)接口和功能
14 位雙向 I/O 口、蜂鳴器輸出、LCD 驅(qū)動(dòng)等豐富的外設(shè)接口和功能，為寵物喂食器的設(shè)計(jì)提供了更多的可能性。可以根據(jù)不同的需求，靈活地連接各種外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)更加智能化的功能。
可靠性與穩(wěn)定性
上電復(fù)位、低電壓復(fù)位、看門狗定時(shí)器等功能模塊，確保了芯片在各種情況下都能夠穩(wěn)定運(yùn)行。在寵物喂食器方案中，這一特性尤為重要，因?yàn)樗梢员ＷC系統(tǒng)的可靠性，避免因意外情況導(dǎo)致的故障。
易于開發(fā)和使用
簡(jiǎn)潔高效的指令集、豐富的開發(fā)工具和文檔，使得開發(fā)人員能夠快速上手，輕松開發(fā)出基于 DSH3186 芯片的寵物喂食器方案。同時(shí)，芯片的高集成度和通用性，也降低了開發(fā)成本和難度。

審核編輯 黃宇