硬件编程 · 猫咪自动喂食器 · 2026-09-25

需求洞察

目标用户是白天上班、经常加班或短期外出的养猫家庭。真实痛点不是“猫不会吃饭”，而是主人无法按时回家添粮，猫在固定饭点反复叫唤，长期饿一顿饱一顿容易引发肠胃问题。市面上成品喂食器动辄两三百元，且很多只能本地定时，无法远程确认是否出粮。自己动手做一台 ESP32 喂食器，既能按计划自动投喂，又能通过 MQTT 接入家庭自动化平台，随手在手机上补喂一次，成本还不到百元。它值得做的原因有三点：一是解决真实刚需，二是硬件门槛低，三是可扩展性强，后续能加称重、摄像头或语音提醒。

方案设计

感知层：ESP32 通过 NTP 获取网络时间，作为定时基准；预留微动开关检测粮仓盖状态，判断是否缺粮或未关盖；MQTT 订阅主题接收远程喂食指令。

控制层：ESP32 双核运行，主循环处理 MQTT 心跳、定时比较和步进电机脉冲；喂食逻辑采用非阻塞方式，避免堵塞网络。

执行层：28BYJ-48 步进电机配合 ULN2003 驱动板，带动螺旋杆旋转，把猫粮从储粮桶推到出粮口；SG90 舵机在出粮前打开挡板，出粮后关闭，防止猫粮受潮和猫爪伸入。

日志/联网层：ESP32 连接 WiFi 后接入 MQTT，发布喂食时间、出粮份数、设备在线状态和缺粮告警；同时支持订阅远程命令，实现“手机一点，立即出粮”。

物料清单

接线与结构

按给定引脚：步进电机 IN1-IN4 接 ESP32 GPIO25、GPIO26、GPIO27、GPIO14；舵机信号接 GPIO13。ULN2003 和舵机使用独立 5V 供电，ESP32 与驱动板共地。微动开关一端接 GPIO34，另一端接 GND，用于检测粮仓盖；GPIO34 仅输入，不影响原定引脚。结构上，粮桶底部开孔安装螺旋杆，步进电机固定在桶底外侧；舵机安装在出粮口上方，用连杆控制挡板。舵机电流较大，务必不要从 ESP32 的 3.3V 取电，否则容易复位。

核心代码

#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#include <ESP32Servo.h>
#include <Stepper.h>

const char* ssid = "你的WiFi";
const char* password = "你的密码";
const char* mqttServer = "broker.emqx.io";
const int mqttPort = 1883;

WiFiClient espClient;
Servo gateServo;
Stepper feeder(2048, 25, 26, 27, 14); // IN1-IN4
const int servoPin = 13;
const int lidPin = 34;

unsigned long lastFeed = 0;
const unsigned long feedInterval = 21600000; // 6小时

void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
  String msg;
  for (int i = 0; i < length; i++) msg += (char)payload[i];
  if (msg == "feed") feedOnce();
}

void feedOnce() {
  gateServo.write(90);       // 打开挡板
  delay(300);
  feeder.step(512);          // 约1/4圈，出粮一份
  delay(300);
  gateServo.write(0);        // 关闭挡板
  client.publish("cat/feeder/log", "fed");
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(lidPin, INPUT_PULLUP);
  gateServo.attach(servoPin);
  gateServo.write(0);
  feeder.setSpeed(10);
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) delay(500);
  configTime(8 * 3600, 0, "pool.ntp.org");
  client.setCallback(callback);
  while (!client.connected()) client.connect("cat-feeder");
  client.subscribe("cat/feeder/cmd");
}

void loop() {
  if (!client.connected()) client.connect("cat-feeder");
  client.loop();
  if (millis() - lastFeed > feedInterval) {
    feedOnce();
    lastFeed = millis();
  }
  if (digitalRead(lidPin) == HIGH) {
    client.publish("cat/feeder/alert", "lid_open_or_empty");
  }
}