1  选题背景与意义

        近年来，伴随 “轻养宠” 理念兴起，仓鼠因体型小巧、饲养空间需求低、互动门槛低等优势，成为城市年轻群体及家庭养宠的首选 “入门级宠物”。据《2024 年中国宠物行业白皮书》数据，我国 “小宠类”（含仓鼠、兔子、蜜袋鼯等）宠物饲养率从 2020 年的 8.2% 升至 2023 年的 15.6%，其中仓鼠占比超 60%；对应的小宠用品市场规模从 2020 年的 28 亿元增至 2023 年的 65 亿元，家用仓鼠箱作为核心刚需品，市场需求年增速超 30% 。但城市化养宠场景存在空间有限、环境干扰多的问题，且现有仓鼠箱普遍存在功能适配不足、环境调控缺失、用户操作不便等痛点，导致 “产品供给” 与 “科学饲养需求” 严重断层。

        仓鼠作为应激敏感型夜行动物，对温湿度（适宜 20-28℃）、氨气浓度（需＜10%）、光照稳定性的高要求，也需通过智能调控实现精准环境管理，传统人工调控难以达到持续稳定的效果，这些场景限制共同推动智能家用仓鼠箱从 “需求” 走向 “必需”。研究家用仓鼠箱首要意义在于提升宠物仓鼠的生存福利与健康水平，实现 “仓鼠健康” 与 “用户便利” 的双赢。 推动从 “养活” 到 “养好” 的观念转变，进而提升对小型宠物的保护意识，促进整体动物福利理念升级。

2  技术框架

技术框架：STM32单片机+WiFi无线通信技术+腾讯云平台+微信小程序+微信公众号提醒

开发环境：STM32开发环境：Keil μVision5开发环境；上位机开发环境：腾讯云平台+微信小程序

3  实现功能

1. 温湿度监测与调控：选用DHT11温湿度传感器实时监测仓鼠箱内的温度和湿度，当温度高于设定阈值的最大值时，自动打开风扇进行降温，直到温度降低至阈值最小值停止；当温度低于设定阈值的最小值时，自动打开加热片进行加热，直到温度升高至阈值最大值停止；当湿度高于设定阈值的最大值时，自动打开风扇进行除湿，直到湿度降低至阈值最小值停止。   
2. 水位监测：选用两个水位传感器进行高低水位安装，一个安装于10cm处(低水位传感器)，一个安装在30cm处（高水位传感器），当饮水器的水位低于低水位时，自动开启水泵为饮水器加水，直到到达高水位，水泵停止加水。
3. 光线监测：选用5516光敏电阻传感器实时监测仓鼠箱的光线，当光线低于设定阈值，自动开灯补光和打开遮阳帘 ，光线大于设定阈值最大值，自动关闭遮阳帘（步进电机模拟）。
4. 排泄物监测：采用MQ-135空气质量传感器实时监测仓鼠箱内的氨气浓度，当氨气浓度大于设定阈值的最大值，自动打开风扇通风换气，蜂鸣器告警提醒，并通过微信公众号推送消息提醒用户“仓鼠已排泄，请及时处理 ”。
5. 紫外线灯杀菌：可以手动和定时开关紫外线灯对仓鼠箱环境进行杀菌，定时模式下，可以按每天/每周/固定时间段，定时进行打开紫外线灯进行杀菌 。
6. 定时定量喂食：为防止仓鼠喂食  过度，需要对其进行食量控制，拟采用控制食物投放的秒数来进行食量的控制(舵机模拟)。
7. 屏幕可视化：通过屏幕显示实时显示仓鼠箱内的温度、湿度、光线、水位情况等监测数据。
8. 设定阈值：可以根据四季气候和实际情况设定温度、湿度、氨气浓度的阈值。
9. 远程监测：通过WiFi无线通信技术将监测数据上传至腾讯云平台，在腾讯云平台可以实现对数据进行记录以及曲线分析，用户可以远程通过微信小程序来实现仓鼠箱数据的查看、阈值的设定和设备控制等功能，以及定时定量时间的设定。

4  系统总体设计

1. 核心控制模块：STM32 单片机

STM32 单片机是系统的 “大脑”，负责接收所有检测模块的数据，并根据预设逻辑或用户指令，向 “执行控制模块” 发出操作指令，协调整个系统的运行（如处理温湿度数据后，决定是否启动加热 / 通风；接收水位数据后，判断是否启动加水）。

2. 检测感知模块（输入类模块）

该类模块负责采集仓鼠箱内的环境与状态信息，为单片机提供决策依据：

• 温湿度检测模块：监测箱内温度、湿度，判断是否在仓鼠适宜区间（如温度 20 - 28℃、湿度 40% - 60%）。
• 低 / 高水位检测模块：监测水壶 / 水槽的水位，“低水位” 触发 “加水” 指令，“高水位” 防止加水过量。
• 光照检测模块：感知箱内光照强度，配合 “遮阳控制模块” 模拟仓鼠夜行性动物的避光需求。
• 空气质量检测模块：检测箱内氨气（粪便发酵产物）等有害气体浓度，超标时触发 “通风控制模块”。
• 按键控制模块：提供本地手动操作接口，用户可直接在设备上设置参数（如手动启动喂食、消毒）。

3. 执行控制模块（输出类模块）

该类模块根据单片机指令，执行具体动作，调节仓鼠箱环境或提供提示：

• 屏幕显示模块：本地实时显示箱内温湿度、水位、光照、空气质量等数据，方便用户直观查看。
• 蜂鸣器报警模块：当环境参数异常（如温湿度超标、水位过低）时，发出警报提醒用户。
• 加热控制模块：箱内温度过低时，启动加热元件（如加热垫），维持适宜温度。
• 通风控制模块：空气质量超标或温度过高时，启动通风设备（如风扇），更新箱内空气。
• 加水控制模块：水位低于 “低水位” 时，自动启动水泵 / 阀门为水壶补水。
• 消毒控制模块：定时或按需启动消毒装置（如紫外灯、消毒喷雾），保障箱内卫生。
• 喂食控制模块：按预设时间或远程指令，自动投放仓鼠饲料。
• 遮阳控制模块：根据 “光照检测模块” 数据，调节遮阳部件（如遮光帘），控制箱内光照强度。

4. 通信交互模块

实现 “本地设备 - 云端 - 手机端” 的远程交互：

• WiFi 无线通信模块：作为设备与外界通信的桥梁，通过MQTT 协议（轻量级物联网通信协议，适合低带宽场景）连接到腾讯云平台。
• 养殖人员手机端：用户通过手机 APP，可远程查看仓鼠箱内的实时数据（温湿度、水位等），也能远程发送指令（如手动喂食、调整遮阳），实现 “不在家也能养宠”。

5  实物效果图