智能机器狗训练营

视频链接：

项目简介

本项目基于ESP8266主控芯片开发的智能桌面宠物机器狗，参考嘉立创智能机器狗设计方案，具备低成本、易上手的特点（总成本约80元），适用于电子制作初学者学习与实践。作品融合物联网控制、机械结构与嵌入式开发技术，用户可通过手机Wi-Fi（AP模式）远程操控其动作，并搭配0.96英寸OLED屏幕（SSD1306/SSD1315驱动）实现电子宠物动态交互。

学习价值

项目涵盖电子电路设计（原理图与PCB绘制）、软件开发（vscode）、3D打印结构建模、软硬件联调全流程。该项目可作为桌面伴侣，兼具趣味性与技术深度，适用DIY爱好者二次开发。

项目功能

1.手机连接ESP8266创建的WiFi热点，浏览器访问设备IP 192.168.4.1。
2.‌宠物交互‌：触发预设动作和表情动画。
3.‌界面切换‌：显示时间、城市天气。
4.‌电量监控‌：实时显示电池电压及剩余电量百分比。

硬件设计

主控与通信‌：采用ESP8266芯片，集成Wi-Fi功能，支持无线遥控。
电源管理‌：使用21700/4000mAh 3.7V动力锂电池，为节约空间用厚双面胶粘贴于壳体内；搭配‌IP5306充电/放电电路‌，升压输出稳定5V，以满足舵机运行的需求，为后续扩展提供必要的电源。
交互模式：增加ASR-PRO模块，提供Wi-Fi手机遥控 + 离线语音指令识别。
低成本：核心部件包含舵机（20元）、OLED屏（4.5元）、主控（11元），兼顾功能与性价比。
易于维护：集成CH340N下载电路与复位电路，提高开发效率。
其他优化：

预留扩展接口，方便使用0.96OLED屏幕或扩展TFT屏幕进行连接。
type-c接口，支持一键下载和充电功能。
引出可用IO口并预留5V取电位。
增加触摸电路，提高人机交互功能。

电路解析

1、电源管理：

IP5306支持电池充电、5V升压输出，即一片IP5306等于充电电路+5V升压电路。对于小型便携式设备来说，其内部一般只有一小块锂电池，需要具备充电功能，同时设备内部的供电要求5V和3.3V，这对于锂电池3.2~4.2V的工作电压来说，需要先将电池电压升压到5V，再使用LDO降低到3.3V。
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而IP5306完美的实现了上面两个功能，且提供最大2.4A的输出电流，转换效率高达92%。在空载状态下，系统会自动进入休眠，充电效率高，用于简化电路设计和pcb空间占用。同时IP5306支持边充边放，4颗LED电量显示，无需后续考虑电池的充放电切换问题。本设计采用ESOP-8封装，SW5为唤醒按钮，为避免插接件接触面积小导致的发热等问题，PCB布线应尽量粗。
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按键方式
IP5306支持通过按键进行功能切换
按键持续时长50ms~2s，开启升压输出；
1s内连续短按两次，关闭升压输出；

Type-C接口

LDO稳压电路：

由于3.3V主要向主控、屏幕和向主控的IO2提供高电平启动信号，使esp-12f在通电时运行模式、下载模式），所需电流不大，不需要DCDC降压芯片，直接采用更简单的AMS1117-3.3V线性稳压器，将电池的电压降压为3.3V为主控和屏幕供电，C3，C4电容滤波，提高系统稳定性。
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主控电路：

ESP-12F 是由安信可科技开发的 Wi-Fi 模块，该模块核心处理器ESP8266 在较小尺寸封装中集成了业界领先的 Tensilica L106 超低功耗 32 位微型MCU，带有16位精简模式，主频支持 80 MHz 和 160 MHz，支持 RTOS，集成Wi-Fi MAC/ BB/RF/PA/LNA。ESP-12F Wi-Fi 模块支持标准的 IEEE802.11 b/g/n 协议，完整的TCP/IP 协议栈。用户可以使用该模块为现有设备添加联网功能，也可以构建独立的网络控制器。
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启动模式：
启动模式是指设备在上电或复位时进入的工作模式。对不同的GPIO引脚施加不同的电平进入不同的启动模式。经过查询模组的规格书，可通过设置以下引脚的电平状态分别进入下载模式和运行模式。
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故GPIO0、EN、RST、GPIO2必须上拉到VCC，GPIO15必须下拉到GND进入到运行模式；只需将GPIO0下拉到GND则进入下载模式。

舵机接口：

一般小型舵机的工作电压为5V-6V，故本项目的舵机采用5V供电。IO口采用下拉方式连接到主控模块。
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本项目采用SG90的180°舵机。舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲，通过控制占空比（高电平占整个周期的时间比例）来控制舵机的旋转角度。以180度角度伺服为例，那么对应的控制关系如下：
0.5ms--------------0度；
1.0ms------------45度；
1.5ms------------90度；
2.0ms-----------135度；
2.5ms-----------180度；
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SG90的线序定义如下图所示。
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OLED屏幕：

为了方便焊接，简化电路，这里使用的是SSD1315驱动的I2C接口的OLED屏幕模块，该模块自带有屏幕驱动电路，仅需接口接入即可。在此根据该屏幕模块的接口线序配置好了对应接口的线序，直接插入即可使用。
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下载接口：

为方便下载，单独引出了IO0及GND接口，当插入跳帽短接H3的IO0和GND引脚时，使ESP8266进入下载模式。反之，取下跳帽被主控部分电路拉高，进入工作模式。
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按键电路：

按键部分使用IO15引脚，IO15必须在启动时保持低电平才能进入运行模式，所以按键按下时拉高，空闲时被拉低。反之，GPIO2在启动时保持高电平才能进入运行模式。
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ADC电量检测电路：

由于电池电压最高为4.2V，MCU的ADC输入最高电压为1V，故需要设计电量检测电路，本项目通过采用电阻分压采样的方式来间接的获取电池电压值，电路图如下：
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根据上图信息利用欧姆定律可得出：
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我们需要当电池电压为4.2V时，MCU的ADC接口输入电压为1V，则根据上式得出：
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假设R6使用阻值为10kΩ，代入上式计算得出R5为320kΩ。
由于320KΩ的电阻不易寻得，故采用330kΩ替代。ADC电压检测部分宜采用精度更高的电阻。

软件设计及刷写

本项目使用VSCode中的PlatformIO插件进行开发，data文件夹里存放的html文件，src文件夹存放固件源代码。如果需要修改源代码，请自行下载源代码修改即可。如若不需要对程序进行修改，则直接下载firmware.bin程序固件和spiffs.bin文件系统固件。
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程序框图

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软件代码（部分）

1、热点名称

const char *ssid = "EDA-Robot";
const char *password = ""; // 无密码

2、舵机控制定义

int engine1 = 14;                 // 舵机引脚
int engine1offsetleftpwm = -224;    // 舵机左转补偿
int engine1offsetrightpwm = -248;  // 舵机左转补偿
int engine2 = 16;                 // 舵机引脚
int engine2offsetleftpwm = -233;   // 舵机左转补偿
int engine2offsetrightpwm = -252;  // 舵机左转补偿
int engine3 = 12;                 // 舵机引脚
int engine3offsetleftpwm = -274;    // 舵机左转补偿
int engine3offsetrightpwm = -267;  // 舵机左转补偿
int engine4 = 13;                 // 舵机引脚
int engine4offsetleftpwm = -223;   // 舵机左转补偿
int engine4offsetrightpwm = -227;  // 舵机左转补偿
int speed = 310; // 舵机转速

3、ADC电量检测定义

// 分压器比例（输入电压到 ADC 电压的比例）
const float voltageDividerRatio = 33.6; // 分压比（33.6倍缩小）
// 电压范围（电池电压）
const float minVoltage = 3.2; // 电压为0%时
const float maxVoltage = 6.4; // 电压为100%时
// 采样次数
const int numSamples = 10;
float batteryVoltage = 0; // 计算电池电压
int batteryPercentage=0;

4、按键定义

#define BUTTON_PIN 2 // GPIO2 引脚 (D4)
#define BUTTON_PIN2 15
volatile bool buttonPressed = false;     // 按键标志
volatile bool buttonPressed2 = false;    // 按键标志
unsigned long lastPressTime = 0;         // 上次按键时间
const unsigned long debounceDelay = 50;  // 消抖时间 (ms)
unsigned long lastPressTime2 = 0;        // 上次按键时间
const unsigned long debounceDelay2 = 50; // 消抖时间 (ms)