基单片机智宠物投喂系统设计
Design of intelligent pet feeding system based on MCU
容摘
着现生活工作压力加相互间进行沟通交流次数减少难缓解压力诉苦选择饲养宠物工作场公区限制时宠物寄放家中宠物需进食果合理进食会影响宠物身体健康情绪导致预计事情发生
针设计研究实现智投喂功宠物投喂系统解决宠物出现外出旅行节者外工作情况宠物够寻找粮食进食避免宠物进食时间规律导致宠物身体出现状况问题该系统单片机+DS1302时钟功模块+称重功模块+继电器功模块+LCD显示功模块+蜂鸣器+步进电机等进行组合设计实现功：宠物饲料放入容器中宠物通设定宠物进食时间点时间系统蜂鸣器发出声响宠物听声响知道该进食设计研究设定进食时间点发出提醒声音智宠物投喂系统包括单片机控制宠物身手动开关声音提醒设计倒计时通键盘设定宠物进食时间次达进食时间发光二极会明蜂鸣器发出响声食品会投放出宠物便知道进行食通LCD1602显示出宠物进食时间倒计时通单片机读取键盘设定宠物进食时间达设定宠物进食时间系统进行动投喂指定重量进行食物投喂达指定重量动关闭时系统设置手动控制钮功饲通教会宠物钮宠物饿时候进行进食
关键词：智投喂 定时控制 宠物喂食 重量控制
Abstract
With the increasing pressure of people＇s life and work the number of times that people can communicate with each other is reduced People who are difficult to relieve the pressure and complain choose to keep pets However due to the limitations of the workplace and public areas pets can only be placed at home at ordinary times and they also need to eat If they can＇t get a reasonable diet it will affect their health Kanghe mood leads to some unexpected things
In view of this this design studies a pet feeding system which can realize intelligent feeding function It solves the problem that pet owners can＇t find their own food to eat when they are traveling having holidays or working outside and avoids the problem that pet＇s body may be in a state due to irregular feeding time The system is designed by SCM + DS1302 clock function module + weighing function module + relay function module + LCD display function module + buzzer + stepper motor etc it realizes the following functions pet feed is put into the container pet owner sets multiple feeding time points when the time arrives the system buzzer makes a sound and the pet knows after hearing the sound It＇s time for Tao to eat This design mainly studies how to set the eating time point and make a warning sound The intelligent pet feeding system mainly includes singlechip microcomputer control pet＇s own manual switch and voice reminder design countdown The feeding time of pets can be set through the keyboard When the feeding time is reached in turn the LED will illuminate the buzzer will make a sound the food will be put out and the pets will know that they can eat LCD1602 shows the countdown of pet feeding time Read the feeding time of the pet set by the keyboard through the singlechip microcomputer When the set feeding time of the pet is reached the system will automatically feed the pet according to the specified weight When the specified weight is reached the system will automatically shut down At the same time the system also sets the function of manual control button The owner can press the button by teaching the pet to eat when he is hungry
Key words：intelligent feeding timing control pet feeding weight control
目 录
第章 绪 1
11研究背景 1
12研究意义目 1
13研究现状 2
14研究目标容 2
15章结 3
第二章 系统整体设计方案 4
21 设计需求 4
22 设计思路 4
23 系统搭建方案 4
231方案确定 4
232方案具体构思 4
24 关键硬件选型 5
241控制芯片模块 5
242键功模块 5
243显示屏模块 5
244重量检测模块 6
245驱动电机模块 6
246语音模块 6
247时钟模块 6
248温度模块 7
25章结 7
第三章 系统硬件设计 8
31 单片机系统电路 8
32 时钟电路 8
33 复位电路 9
34 电源电路 9
35 DS1302时钟电路 10
36 LCD1602显示电路 10
37继电器电路 11
38重量检测电路 11
39报警电路 12
310键电路设计 12
311步进电机设计 13
312章结 13
第四章 系统软件设计 14
41 软件设计思路 14
42 程序设计 14
43 子程序设计 14
431 LCD1602程序设计 15
432 键程序设计 15
433 中断服务程序设计 16
434 时钟程序设计 17
435 重量检测程序设计 18
44 章结 19
第五章 系统制作调试 20
结 23
参 考 文 献 24
致谢 25
附录 26
第章 绪
11研究背景
智宠物投喂器种非常方便设备轻松解决部分宠物爱者遇难题普通喂养宠物徒手放置宠物食品样会浪费力物力时会减少宠物数量增长法满足更现代宠物精神寄托需求提出种智宠物投喂器够动宠物投食种设备单片机控制整系统步进电机控制投放宠物食品价格说相较便宜功特性非常稳定增加温度检测时间日历方便宠物观察时刻身体否处健康状态科技飞速发展生活水质量断提高宠物爱者逐渐增宠物理市场慢慢开成爱心宠物理店民营企业致富种方式根样背景设计够实现智控制宠物投喂系统
12研究意义目
着中国社会济飞速发展城市建设快速建成居民家庭喜欢外出老年数量越越问题呈现出情感寄托精神需宠物行业慢慢崛起时越越饲养宠物宠物关心问题宠物喂养宠物顾目前说宠物进食方式通宠物工放置食品然达命令宠物进行进食社会中处繁忙状态生活时间基离开工作学导致时候会没时间顾宠物外时间较长年回家者外旅游时宠物进食出现较问题针市场需求设计款智宠物投喂器现许会选择饲养宠物常家者外时间长原会乱宠物身饮食时间饮食规律设计款智宠物投喂器设定固定时间宠物时吃重量解决宠物饲养问题
宠物品设计研究意义够直观展现国宠物品行业发展现状利预测前趋势未走准确握国外宠物行业相竞争力强弱问题产品竞争力角度提出效科学策合理建议现越越饲养宠物政府会慢慢关注宠物行业宠物品会额销量缩短国国外宠物品设计差距
13研究现状
目前市场宠物投喂器较简单没太实性功宠物投喂器足满足现代宠物需求着宠物想宠物拥健康状况单片机动化装置方面应设计款智宠物投喂系统第二届中国北京国际宠物品博览会关注动投喂器说明宠物品市场快速发展宠物商品变越越动化智化博览会展现智化投喂设备智化宠物品通单片机特性控制宠物品宠物品变更加灵活符合绿色电子求许国外宠物产业技术发展领先中国技术发展国外探索宠物喂养宠物培训健康状况等方面十分体现出国外济发展情况相较中国说国外宠物产业探讨问题层次更加深根样宠物选择样宠物品够满足宠物身需求时够提升宠物实感受宠物品时愉悦性满足宠物真实需求时判断宠物品否实适标准现进口宠物品呈两极分化趋势欧美宠物品品类众价格方面较偏高水种低价位产品源东南亚宠物品产业针现国市场宠物品投喂设备较普通价格处较高水中国部分宠物难接受设计款智宠物投喂系统单片机具体积较抗外界干扰力较强烈部响应速度较快捷价格低廉数够接受设计外围电路构成整控制系统智宠物投喂系统研究探索持续发展程研究程中总新疑问浮现疑问需进行广泛资料收集时刻关注新动态发展根时代变化加改进
14研究目标容
预期实现目标：
（1）定时喂食够定时宠物提供实物
（2）声音提示设置时间达时发出声音提示宠物听会进行入食
（3）实时时间显示显示前实时时间
（4）设置投喂时间根宠物种类宠物时投喂时间方式设置合适宠物投喂时间设置三次投喂时间设计思路：通外部键盘模块设定投喂时间程序中通定时器中断实现首先定时器初始值设定完毕通中断查询方式定时器运作设置投喂时间达目标时间时候进行复位程序中扫描标志位状态根标志位执行相应功
（5）通软件语音进行仿真载入程序然软件检测模拟否够发出声音检测否够达预期达功成功相关参数选择合适元器件完成搭建语音模块整体电测试前需提前录制语音信息录制完成接入电路进行系统整体测试
创新处独立键盘电机驱动实时时钟温度计LCD显示语音模块驱动结合设计出目前功较全面智宠物投喂系统系统工作前先语音键语音模块开始录制语音信息录制完成键停止录音接通电源通键盘模块设定投喂时间LCD1602显示前时间宠物设定时间单片机工作时候断判断时间时间达设定时间时语音模块播放录制语音提醒宠物进食电机开始工作拉动容器输出口宠物食品慢慢掉落出容器出口盖回转原位置
15章结
章设计研究背景意义研究前国现状国外宠物产业发展差距宠物产业社会发展前景发展趋势设计智宠物投喂系统研究容研究采方法进行阐述分析选题交代设计容
第二章 系统整体设计方案
21 设计需求
利单片机定时功效果设计智宠物投喂设备电路外围电路通键盘输入3具年月日时分倒计时时间时间达设定宠物投喂时间发出宠物开始投喂信号具扩展功：年月日分格式输入宠物目标进食时间输入3次进食时间基础进行称重实现定量投喂外具备宠物手动投喂钮功宠物根饥饿状态进行进食
22 设计思路
图21示单片机智宠物投喂系统组成框图该系统组成结构中包括：键设置时钟芯片步进电机语音播放显示模块称重模块单片机
该系统工作程：通HX711压力传感器检测前食物重量通LCD液晶显示前时间温湿度前食物重量采键进行设置投喂时间投喂粮食重量时间达投喂时间粮食剩余量设置粮食重量电机会正转模拟进行投食重量达设置标准电机反转模拟停止投喂宠物键进行投食
图21 单片机宠物投喂系统框架
23 系统搭建方案
231方案确定
采STC89C52款单片机通1602液晶屏实时显示出键输入设定时间显示出前实时时间压力传感器测量粮食重量定量投喂控制时设置进食钮通宠物手动压进行定量投喂
232方案具体构思
次设计智宠物投喂系统需实现功：显示实时时间温湿度测试语音提醒智控制通单片机控制整系统电路显示时间模块电路录制语音信息通键设置语音电机模拟控制投喂粮食电源电路供电整电路投喂程中亮灯提示
24 关键硬件选型
241控制芯片模块
采STC公司生产STC89C52单片机芯片图22示款芯片8bit微处理器Flash存储器8K支持ISP载方便性线编程擦等优点
图22 STC89C52芯片
242键功模块
矩阵键盘价格较高进行设计软件程序加难度该系统设计仅钮系统采独立键式通采IO线连接组成单独键电路系统正常工作时候键采根IO线键会影响键正常工作工作状态
243显示屏模块
采LCD液晶显示屏液晶显示屏具显示功显示出文字数字显示出图形出显示东西起较清晰次设计LCD1602液晶屏错选择图23价格般需口线较会较方便
图23 1602液晶显示屏
244重量检测模块
采模拟量输出称重传感器HX711模块图24示该传感器通应变片形变产生微电压变化实现重量电压线性输出电压输出范围（05V）满足单片机检测需利单片机实现检测
图24 HX711模块
245驱动电机模块
采步进电机进行粮食投喂控制精度高然价格偏贵提高系统设计成
246语音模块
利单片机发出方波采源蜂鸣器源蜂鸣器部没震荡源直流信号输入时候会发出鸣响源蜂鸣器LED起运行工作
247时钟模块
实现精确计时时钟选择款DS1302时钟芯片图25示DS0302芯片动年月日时分秒进行计数款高性芯片时精密度高工作电压25V55V间
图25 DS1302模块
248温度模块
采数字式传感器DS18B20图26示款传感器数字式传感器测量范围较广泛测量精度较高进行数传输单片机时候通数线传感器DS18B20单片机相连接AD模块系统电路变更加简单起较简洁
图26 DS18B20温度模块
25章结
章进行系统整体设计方案阐述介绍设计思路设计方案针确定设计方案考虑价格等素单片机选择STC89C52选择LCD1602作显示屏选择数字式传感器DS18B20作温度检测
第三章 系统硬件设计
31 单片机系统电路
STC89C52单片机系统电路图31示单片机正常运作时离开基工作电路：电源晶振复位添加适合元器件电路设计配合软件程序实现针性系统功开发
图31基STC89C52单片机系统电路
32 时钟电路
时钟电路时单片机提供时钟基准单片机产生时钟种准确运动震荡电路执行系统务提供序晶振控制芯片晶体振荡器产生时钟频率电容组起图32示时钟电路图该电路反放器输入XTAL1XTAL2作输出选择石晶振荡配置反放器中果采取外部时钟源驱动时需接XTAL1时钟电路机器周期6状态周期两振荡周期状态周期机器周期12振荡周期果外接石英晶体振荡器周期112us振荡周期机器周期1us
图32 时钟电路
33 复位电路
单片机启动时候需进行复位操作令元器件处初始状态系统元器件初始状态开始工作通键RST复位操作复位信号复位引脚发送施密特触发器中开机时RST键钮电路进行初始化操作电路出现异常情况时通RST进行重新启动电路工作状态稳定时振荡器正常稳定RST引脚输入高电持续两机器周期者两机器周期CPU复位单片机系统复位分两种方式种电复位RST慢慢变低电种键钮复位手动钮复位图33复位电路图系统工作时拔电源插电源重启时系统动进行复位
图33复位电路
34 电源电路
图34系统电源电路电源电路采USB进行电源信号滤波系统提供稳定电压源实现电源否正常工作指示
图34 电源电路
35 DS1302时钟电路
DS1302时钟电路设计图35示该模块实现精准24时制时间计时定时时间设置功提供路灯开启关闭时间设定全天候计时
图35 DS1302时钟电路
36 LCD1602显示电路
电路设计图36示连接单片机显示屏接口通信进行显示数通信传输显示模块寄存选择引脚单片机P20号口相连读写引脚P21号口相连引脚单片机P22号口相连接拉电阻单片机P01P07口分显示模块D0D1D2D3D4D5D6D7连接
图36 LCD1602显示电路
37继电器电路
继电器控制电路设计图37示实现继电器定时控制键控制完成动开实现动投喂等功单片机P30口控制信号进行控制
图37 继电器控制电路
38重量检测电路
重量检测电路设计图38示该系统采HX711传感器该传感器基应变测量原理进行重量测量中信号SCKDT单片机中P15口P16口连接该传感器通电信号方式进行信号传输
图38 重量检测电路
39报警电路
报警电路达设定宠物进食时间开始发出声音产生提示音提醒宠物进食系统设计采源蜂鸣器单片机直流信号够驱动报警电路设计图图39示电路源蜂鸣器三极2K电阻组成
图39 报警电路
310键电路设计
键电路实现参数时间设置手动功键电路图310示独立键模式进行操作键键会相互影响状态S2应单片机P23次序连接起进行控制
图310 键电路
311步进电机设计
步进电机控制设计图图311示ULN2003芯片进行控设计芯片913引脚选5线制步进电机进行连接芯片17引脚单片机P10P16口进行连接单片机输出控制信号执行控制
图311 步进电机电路图
312章结
章讲述系统硬件电路设计单片机电路介绍应电路设计中包含复位电路设计电源电路设计时钟电路设计显示电路设计继电器电路设计重量检测电路设计蜂鸣器电路设计步进电机电路设计等根实际情况选择适合元器件
第四章 系统软件设计
41 软件设计思路
通软件编写实现硬件电路功运行硬件身体软件思想完成硬件电路开始编写软件实现模块功软件功分两类：程序二子程序程序控制系统命令模块进行子程序称执行程序实现功模块需功
串行口波特率96001位停止位奇偶校验次设计采查询发送采中断接收执行子程序实现功
42 程序设计
程序设计流程图41示该流程初始化系统LCD显示进行初始化语音功步进电机控制进行初始化操作显示前实时时间信息通键设置时间判断实时时间否达设置时间电机转动进行投喂手动键进行喂食
图41 程序设计流程
43 子程序设计
系统子程序设计针具体操作功进行模块化编程逐详细介绍键输入程序接收键盘输入信息程序提示音程序中断服务程序设计思路
431 LCD1602程序设计
LCD输入程序设计流程图42示LCD1602液晶显示屏接通电源LCD1602进行初始化屏幕数清空部存储信息消掉通单片机控制显示屏段时间1602液晶显示屏会显示出压力数值温度时间信息设置投喂时间投喂粮食重量时键输入投喂时间重量数值实时变换显示屏数1602液晶显示执行指令操作时间食品重量容显示出
图42 LCD程序设计流程图
432 键程序设计
键程序设计图43示次键电路功通键设置早中晚投喂时间段投喂粮食重量数值通低电信号检测程序中进行循环键钮信号检测检测发现低电信号时单片机产生中断强制进入子程序中执行信息接收键程序设计中总4键钮分表示加减确定返回页面表示功分4函数执行操作键达命令时注意延时操作避免误差
图43键程序设计流程图
433 中断服务程序设计
中断程序设计流程图44示该子程序实现CPU检测外部烟雾传感器送脉信号定义附区域出现火灾灾情信息CPU烧写程序处理报警电路开始报警直没报警信号止时功实现手工键投喂功通键执行电机驱动
图44 中断程序设计流程
434 时钟程序设计
系统时钟程序设计流程图45示该子程序实现基DS1302计时时钟设定等初始化时钟芯片引脚电然单片机定时器初始化实现秒表计时功然进入循环处理程读时钟里日期时间数取出1602液晶显示屏显示出判断否读取设定时间需启动灯光者关闭灯光
图45 系统时钟程序流程图
435 重量检测程序设计
重量检测程序设计流程图46示该部分进行重量传感器信号获取检测判断通传感器检测粮食重量目标理想投喂粮食重量进行较粮食重量控制
图46 重量检测程序设计
44 章结
章进行系统软件程序设计阐述首先说明软件系统程序设计思路程序子程序设计进行结束子程序实现LCD显示程序显示出时间数重量数值键输入程序进行信息接收中断服务程序实现手动钮投喂功系统时钟程序读日期时间
第五章 系统制作调试
准备工具元器件出电路板根电路图排版计划元器件摆放位置开始焊接选择较位置放置显示屏焊接拉电阻P0口位置附通导线连接出条导线连接单片机通电烙铁焊接晶振电路里复位电路接着焊接传感器元器件电路板然利导线元器件设计电路图连接起确保避免短路情况出现然会加焊接难度利烧录器编译软件烧录进STC89C52单片机里面5V直流电源电池供电电源开关钮观察显示屏显示屏显示东西时电路运行正常留意元器件否正常观察显示屏容数时间显示没问题
功测试实物图51示完成仿真实物模型进行调试次重量检测功定时设置功电机控制功显示功进行检测测试测试实际结果图5255示
图51功测试实物图
图52重量功测试
图53定时设置功测试
图54电机控制功测试
图55 显示功测试
结
通月努力完成设计研究智宠物投喂系统实现智宠物投喂设备宠物设置时宠物喂食时间录制喂食命令语音达时间设定电机控制粮食出通语音播放宠物进食设计款设备够宠物进行更喂养
次设计系统存着足处：没更食物放置槽粮食较单未方便宠物进食粮食水时方面继续扩展：（1）加入远程短信通知模块设备出障者屋出现问题通短信通知户（2）设置食物放置槽次开食物槽方便宠物进食实现营养均衡考虑作品做挺价格成接受制作期间遇问题导师指导点点查阅资料学知识希工作中做更更加完美
参 考 文 献
[1] 石文轩宋薇基单片机MCS51智密码锁设计[M]武汉工程职业技术学院学报2004(01)
[2] 祖龙起刘仁杰种新型编程密码锁[J]连轻工业学院学报2002(01)
[3] 叶启明单片机制作新型安全密码锁[J]家庭电子2005(10)
[4] 李明喜新型存储柜锁设计[J]机电产品开发创新2004(03)
[5] 董继成种新型安全单片机密码锁[J]电子技术2004(03)
[6] 杨茂涛种存储柜锁实现[J]福建电脑2004(08)
[7] 瞿贵荣实存储柜锁[J]家庭电子2000(07)
[8] ATmegaATmega8L8AC2006(01)
[9] Wireless World1998vol84No1509p69
[10] 王千实电子电路全[M]电子工业出版社2001p101
[11] 立民单片机应技术选编[M]北京：北京航空学出版社1998
[12] 李华MCS51系列单片机接口技术[M]北京航空航天学出版社1993
[13] 彭单片机典型系统设计实例精讲[M]北京：电子工业出版社2006
[14] 潘永雄新编单片机原理应[M]西安：西安电子科技学出版社2003
[15] 童诗白华成英模拟电子技术基础[M]北京：高等教育出版社2000
[16] 阎石数字电子技术基础[M]北京：高等教育出版社1998
[27] 樊昌信曹丽娜通信原理[M]北京：国防工业出版社2007
[28] 李瀚荪电路分析基础[M]北京：高等教育出版社1991
[19] 郭海英基单片机电子安全密码锁设计[M]现代电子技术2005(13)
[20] 希杜煜实电子电路设计[M]北京：电子工业出版社1998
[21] 康华光电子技术基础（第四版）[M]北京高等教育出版社1998
[22] 俞睆卿智家居终端研究设计[D ]海交通学2008
[23] 林旭东智家居系统相关技术发展趋势[J]创新科技导报2008656
[24] 李方浅谈种智家居系统网络技术[J]计算机网络2006年5（2）98101
[25] 陈文智嵌入式系统开发原理实践清华学出版社2005
[26] 贾宗璞许合利C语言程序设计中国矿业学出版社2007
[27] 谭浩强 C程序设计清华学出版社2005
[28] 余发山王福忠单片机原理应技术中国矿业学出版社2008
[29] 沈星星丛露微基ZigBee智家具控制系统文选粹2011第3期
[30] 冯培昌周晓云陈孝伟线传感器网络探讨[J]电气动化2005年27（5）7375
[31] 周健明江玲ZigBee网络层关键技术研究实现黄石理工学院学报200925
致谢
四年时间飞逝四年学生活里非常感谢遇老师学朋友辅导员美丽校园陪度美四年中收获东西知识友情爱情校园里阳光阴凉长凳绿茵草着热爱运动课堂着老师滔滔绝传授知识风趣校园社团活动图书馆里面安静学气氛校外兼职乐趣生中道风景线十分怀念
非常感谢次毕业设计中佟老师悉心关佟老师您指导逐解决克服难关疫情没够老师面面解决问题线慢慢指导抽出时间解决问题线询问毕业设计进展情况询问没找合适工作实进行指导帮助根实际情况出相应措施建议非常衷感谢佟老师
感谢父母呵护关怀家庭努力工作生活条件愁吃穿教育成懂事听话未日子里希越越成非常感激亲爱爸爸妈妈直顾
感谢室友专业班学生活遇困难会帮助支持会时候起谈心聊天感放松愉悦开开心心聚餐学困难会起讨克服困难起解决问题希日里家前程似锦前途量
感谢校园带学生活环境着优美校园祝母校够招收五湖四海增强校园实力感谢四年间父母老师学细心呵护希未够成价值青年祖国增添份光彩
附录
系统总电路图
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基单片机智宠物投喂系统设计
Design of intelligent pet feeding system based on MCU
容摘
着现生活工作压力加相互间进行沟通交流次数减少难缓解压力诉苦选择饲养宠物工作场公区限制时宠物寄放家中宠物需进食果合理进食会影响宠物身体健康情绪导致预计事情发生
针设计研究实现智投喂功宠物投喂系统解决宠物出现外出旅行节者外工作情况宠物够寻找粮食进食避免宠物进食时间规律导致宠物身体出现状况问题该系统单片机+DS1302时钟功模块+称重功模块+继电器功模块+LCD显示功模块+蜂鸣器+步进电机等进行组合设计实现功：宠物饲料放入容器中宠物通设定宠物进食时间点时间系统蜂鸣器发出声响宠物听声响知道该进食设计研究设定进食时间点发出提醒声音智宠物投喂系统包括单片机控制宠物身手动开关声音提醒设计倒计时通键盘设定宠物进食时间次达进食时间发光二极会明蜂鸣器发出响声食品会投放出宠物便知道进行食通LCD1602显示出宠物进食时间倒计时通单片机读取键盘设定宠物进食时间达设定宠物进食时间系统进行动投喂指定重量进行食物投喂达指定重量动关闭时系统设置手动控制钮功饲通教会宠物钮宠物饿时候进行进食
关键词：智投喂 定时控制 宠物喂食 重量控制
Abstract
With the increasing pressure of people＇s life and work the number of times that people can communicate with each other is reduced People who are difficult to relieve the pressure and complain choose to keep pets However due to the limitations of the workplace and public areas pets can only be placed at home at ordinary times and they also need to eat If they can＇t get a reasonable diet it will affect their health Kanghe mood leads to some unexpected things
In view of this this design studies a pet feeding system which can realize intelligent feeding function It solves the problem that pet owners can＇t find their own food to eat when they are traveling having holidays or working outside and avoids the problem that pet＇s body may be in a state due to irregular feeding time The system is designed by SCM + DS1302 clock function module + weighing function module + relay function module + LCD display function module + buzzer + stepper motor etc it realizes the following functions pet feed is put into the container pet owner sets multiple feeding time points when the time arrives the system buzzer makes a sound and the pet knows after hearing the sound It＇s time for Tao to eat This design mainly studies how to set the eating time point and make a warning sound The intelligent pet feeding system mainly includes singlechip microcomputer control pet＇s own manual switch and voice reminder design countdown The feeding time of pets can be set through the keyboard When the feeding time is reached in turn the LED will illuminate the buzzer will make a sound the food will be put out and the pets will know that they can eat LCD1602 shows the countdown of pet feeding time Read the feeding time of the pet set by the keyboard through the singlechip microcomputer When the set feeding time of the pet is reached the system will automatically feed the pet according to the specified weight When the specified weight is reached the system will automatically shut down At the same time the system also sets the function of manual control button The owner can press the button by teaching the pet to eat when he is hungry
Key words：intelligent feeding timing control pet feeding weight control
目 录
第章 绪 1
11研究背景 1
12研究意义目 1
13研究现状 2
14研究目标容 2
15章结 3
第二章 系统整体设计方案 4
21 设计需求 4
22 设计思路 4
23 系统搭建方案 4
231方案确定 4
232方案具体构思 4
24 关键硬件选型 5
241控制芯片模块 5
242键功模块 5
243显示屏模块 5
244重量检测模块 6
245驱动电机模块 6
246语音模块 6
247时钟模块 6
248温度模块 7
25章结 7
第三章 系统硬件设计 8
31 单片机系统电路 8
32 时钟电路 8
33 复位电路 9
34 电源电路 9
35 DS1302时钟电路 10
36 LCD1602显示电路 10
37继电器电路 11
38重量检测电路 11
39报警电路 12
310键电路设计 12
311步进电机设计 13
312章结 13
第四章 系统软件设计 14
41 软件设计思路 14
42 程序设计 14
43 子程序设计 14
431 LCD1602程序设计 15
432 键程序设计 15
433 中断服务程序设计 16
434 时钟程序设计 17
435 重量检测程序设计 18
44 章结 19
第五章 系统制作调试 20
结 23
参 考 文 献 24
致谢 25
附录 26
第章 绪
11研究背景
智宠物投喂器种非常方便设备轻松解决部分宠物爱者遇难题普通喂养宠物徒手放置宠物食品样会浪费力物力时会减少宠物数量增长法满足更现代宠物精神寄托需求提出种智宠物投喂器够动宠物投食种设备单片机控制整系统步进电机控制投放宠物食品价格说相较便宜功特性非常稳定增加温度检测时间日历方便宠物观察时刻身体否处健康状态科技飞速发展生活水质量断提高宠物爱者逐渐增宠物理市场慢慢开成爱心宠物理店民营企业致富种方式根样背景设计够实现智控制宠物投喂系统
12研究意义目
着中国社会济飞速发展城市建设快速建成居民家庭喜欢外出老年数量越越问题呈现出情感寄托精神需宠物行业慢慢崛起时越越饲养宠物宠物关心问题宠物喂养宠物顾目前说宠物进食方式通宠物工放置食品然达命令宠物进行进食社会中处繁忙状态生活时间基离开工作学导致时候会没时间顾宠物外时间较长年回家者外旅游时宠物进食出现较问题针市场需求设计款智宠物投喂器现许会选择饲养宠物常家者外时间长原会乱宠物身饮食时间饮食规律设计款智宠物投喂器设定固定时间宠物时吃重量解决宠物饲养问题
宠物品设计研究意义够直观展现国宠物品行业发展现状利预测前趋势未走准确握国外宠物行业相竞争力强弱问题产品竞争力角度提出效科学策合理建议现越越饲养宠物政府会慢慢关注宠物行业宠物品会额销量缩短国国外宠物品设计差距
13研究现状
目前市场宠物投喂器较简单没太实性功宠物投喂器足满足现代宠物需求着宠物想宠物拥健康状况单片机动化装置方面应设计款智宠物投喂系统第二届中国北京国际宠物品博览会关注动投喂器说明宠物品市场快速发展宠物商品变越越动化智化博览会展现智化投喂设备智化宠物品通单片机特性控制宠物品宠物品变更加灵活符合绿色电子求许国外宠物产业技术发展领先中国技术发展国外探索宠物喂养宠物培训健康状况等方面十分体现出国外济发展情况相较中国说国外宠物产业探讨问题层次更加深根样宠物选择样宠物品够满足宠物身需求时够提升宠物实感受宠物品时愉悦性满足宠物真实需求时判断宠物品否实适标准现进口宠物品呈两极分化趋势欧美宠物品品类众价格方面较偏高水种低价位产品源东南亚宠物品产业针现国市场宠物品投喂设备较普通价格处较高水中国部分宠物难接受设计款智宠物投喂系统单片机具体积较抗外界干扰力较强烈部响应速度较快捷价格低廉数够接受设计外围电路构成整控制系统智宠物投喂系统研究探索持续发展程研究程中总新疑问浮现疑问需进行广泛资料收集时刻关注新动态发展根时代变化加改进
14研究目标容
预期实现目标：
（1）定时喂食够定时宠物提供实物
（2）声音提示设置时间达时发出声音提示宠物听会进行入食
（3）实时时间显示显示前实时时间
（4）设置投喂时间根宠物种类宠物时投喂时间方式设置合适宠物投喂时间设置三次投喂时间设计思路：通外部键盘模块设定投喂时间程序中通定时器中断实现首先定时器初始值设定完毕通中断查询方式定时器运作设置投喂时间达目标时间时候进行复位程序中扫描标志位状态根标志位执行相应功
（5）通软件语音进行仿真载入程序然软件检测模拟否够发出声音检测否够达预期达功成功相关参数选择合适元器件完成搭建语音模块整体电测试前需提前录制语音信息录制完成接入电路进行系统整体测试
创新处独立键盘电机驱动实时时钟温度计LCD显示语音模块驱动结合设计出目前功较全面智宠物投喂系统系统工作前先语音键语音模块开始录制语音信息录制完成键停止录音接通电源通键盘模块设定投喂时间LCD1602显示前时间宠物设定时间单片机工作时候断判断时间时间达设定时间时语音模块播放录制语音提醒宠物进食电机开始工作拉动容器输出口宠物食品慢慢掉落出容器出口盖回转原位置
15章结
章设计研究背景意义研究前国现状国外宠物产业发展差距宠物产业社会发展前景发展趋势设计智宠物投喂系统研究容研究采方法进行阐述分析选题交代设计容
第二章 系统整体设计方案
21 设计需求
利单片机定时功效果设计智宠物投喂设备电路外围电路通键盘输入3具年月日时分倒计时时间时间达设定宠物投喂时间发出宠物开始投喂信号具扩展功：年月日分格式输入宠物目标进食时间输入3次进食时间基础进行称重实现定量投喂外具备宠物手动投喂钮功宠物根饥饿状态进行进食
22 设计思路
图21示单片机智宠物投喂系统组成框图该系统组成结构中包括：键设置时钟芯片步进电机语音播放显示模块称重模块单片机
该系统工作程：通HX711压力传感器检测前食物重量通LCD液晶显示前时间温湿度前食物重量采键进行设置投喂时间投喂粮食重量时间达投喂时间粮食剩余量设置粮食重量电机会正转模拟进行投食重量达设置标准电机反转模拟停止投喂宠物键进行投食
图21 单片机宠物投喂系统框架
23 系统搭建方案
231方案确定
采STC89C52款单片机通1602液晶屏实时显示出键输入设定时间显示出前实时时间压力传感器测量粮食重量定量投喂控制时设置进食钮通宠物手动压进行定量投喂
232方案具体构思
次设计智宠物投喂系统需实现功：显示实时时间温湿度测试语音提醒智控制通单片机控制整系统电路显示时间模块电路录制语音信息通键设置语音电机模拟控制投喂粮食电源电路供电整电路投喂程中亮灯提示
24 关键硬件选型
241控制芯片模块
采STC公司生产STC89C52单片机芯片图22示款芯片8bit微处理器Flash存储器8K支持ISP载方便性线编程擦等优点
图22 STC89C52芯片
242键功模块
矩阵键盘价格较高进行设计软件程序加难度该系统设计仅钮系统采独立键式通采IO线连接组成单独键电路系统正常工作时候键采根IO线键会影响键正常工作工作状态
243显示屏模块
采LCD液晶显示屏液晶显示屏具显示功显示出文字数字显示出图形出显示东西起较清晰次设计LCD1602液晶屏错选择图23价格般需口线较会较方便
图23 1602液晶显示屏
244重量检测模块
采模拟量输出称重传感器HX711模块图24示该传感器通应变片形变产生微电压变化实现重量电压线性输出电压输出范围（05V）满足单片机检测需利单片机实现检测
图24 HX711模块
245驱动电机模块
采步进电机进行粮食投喂控制精度高然价格偏贵提高系统设计成
246语音模块
利单片机发出方波采源蜂鸣器源蜂鸣器部没震荡源直流信号输入时候会发出鸣响源蜂鸣器LED起运行工作
247时钟模块
实现精确计时时钟选择款DS1302时钟芯片图25示DS0302芯片动年月日时分秒进行计数款高性芯片时精密度高工作电压25V55V间
图25 DS1302模块
248温度模块
采数字式传感器DS18B20图26示款传感器数字式传感器测量范围较广泛测量精度较高进行数传输单片机时候通数线传感器DS18B20单片机相连接AD模块系统电路变更加简单起较简洁
图26 DS18B20温度模块
25章结
章进行系统整体设计方案阐述介绍设计思路设计方案针确定设计方案考虑价格等素单片机选择STC89C52选择LCD1602作显示屏选择数字式传感器DS18B20作温度检测
第三章 系统硬件设计
31 单片机系统电路
STC89C52单片机系统电路图31示单片机正常运作时离开基工作电路：电源晶振复位添加适合元器件电路设计配合软件程序实现针性系统功开发
图31基STC89C52单片机系统电路
32 时钟电路
时钟电路时单片机提供时钟基准单片机产生时钟种准确运动震荡电路执行系统务提供序晶振控制芯片晶体振荡器产生时钟频率电容组起图32示时钟电路图该电路反放器输入XTAL1XTAL2作输出选择石晶振荡配置反放器中果采取外部时钟源驱动时需接XTAL1时钟电路机器周期6状态周期两振荡周期状态周期机器周期12振荡周期果外接石英晶体振荡器周期112us振荡周期机器周期1us
图32 时钟电路
33 复位电路
单片机启动时候需进行复位操作令元器件处初始状态系统元器件初始状态开始工作通键RST复位操作复位信号复位引脚发送施密特触发器中开机时RST键钮电路进行初始化操作电路出现异常情况时通RST进行重新启动电路工作状态稳定时振荡器正常稳定RST引脚输入高电持续两机器周期者两机器周期CPU复位单片机系统复位分两种方式种电复位RST慢慢变低电种键钮复位手动钮复位图33复位电路图系统工作时拔电源插电源重启时系统动进行复位
图33复位电路
34 电源电路
图34系统电源电路电源电路采USB进行电源信号滤波系统提供稳定电压源实现电源否正常工作指示
图34 电源电路
35 DS1302时钟电路
DS1302时钟电路设计图35示该模块实现精准24时制时间计时定时时间设置功提供路灯开启关闭时间设定全天候计时
图35 DS1302时钟电路
36 LCD1602显示电路
电路设计图36示连接单片机显示屏接口通信进行显示数通信传输显示模块寄存选择引脚单片机P20号口相连读写引脚P21号口相连引脚单片机P22号口相连接拉电阻单片机P01P07口分显示模块D0D1D2D3D4D5D6D7连接
图36 LCD1602显示电路
37继电器电路
继电器控制电路设计图37示实现继电器定时控制键控制完成动开实现动投喂等功单片机P30口控制信号进行控制
图37 继电器控制电路
38重量检测电路
重量检测电路设计图38示该系统采HX711传感器该传感器基应变测量原理进行重量测量中信号SCKDT单片机中P15口P16口连接该传感器通电信号方式进行信号传输
图38 重量检测电路
39报警电路
报警电路达设定宠物进食时间开始发出声音产生提示音提醒宠物进食系统设计采源蜂鸣器单片机直流信号够驱动报警电路设计图图39示电路源蜂鸣器三极2K电阻组成
图39 报警电路
310键电路设计
键电路实现参数时间设置手动功键电路图310示独立键模式进行操作键键会相互影响状态S2应单片机P23次序连接起进行控制
图310 键电路
311步进电机设计
步进电机控制设计图图311示ULN2003芯片进行控设计芯片913引脚选5线制步进电机进行连接芯片17引脚单片机P10P16口进行连接单片机输出控制信号执行控制
图311 步进电机电路图
312章结
章讲述系统硬件电路设计单片机电路介绍应电路设计中包含复位电路设计电源电路设计时钟电路设计显示电路设计继电器电路设计重量检测电路设计蜂鸣器电路设计步进电机电路设计等根实际情况选择适合元器件
第四章 系统软件设计
41 软件设计思路
通软件编写实现硬件电路功运行硬件身体软件思想完成硬件电路开始编写软件实现模块功软件功分两类：程序二子程序程序控制系统命令模块进行子程序称执行程序实现功模块需功
串行口波特率96001位停止位奇偶校验次设计采查询发送采中断接收执行子程序实现功
42 程序设计
程序设计流程图41示该流程初始化系统LCD显示进行初始化语音功步进电机控制进行初始化操作显示前实时时间信息通键设置时间判断实时时间否达设置时间电机转动进行投喂手动键进行喂食
图41 程序设计流程
43 子程序设计
系统子程序设计针具体操作功进行模块化编程逐详细介绍键输入程序接收键盘输入信息程序提示音程序中断服务程序设计思路
431 LCD1602程序设计
LCD输入程序设计流程图42示LCD1602液晶显示屏接通电源LCD1602进行初始化屏幕数清空部存储信息消掉通单片机控制显示屏段时间1602液晶显示屏会显示出压力数值温度时间信息设置投喂时间投喂粮食重量时键输入投喂时间重量数值实时变换显示屏数1602液晶显示执行指令操作时间食品重量容显示出
图42 LCD程序设计流程图
432 键程序设计
键程序设计图43示次键电路功通键设置早中晚投喂时间段投喂粮食重量数值通低电信号检测程序中进行循环键钮信号检测检测发现低电信号时单片机产生中断强制进入子程序中执行信息接收键程序设计中总4键钮分表示加减确定返回页面表示功分4函数执行操作键达命令时注意延时操作避免误差
图43键程序设计流程图
433 中断服务程序设计
中断程序设计流程图44示该子程序实现CPU检测外部烟雾传感器送脉信号定义附区域出现火灾灾情信息CPU烧写程序处理报警电路开始报警直没报警信号止时功实现手工键投喂功通键执行电机驱动
图44 中断程序设计流程
434 时钟程序设计
系统时钟程序设计流程图45示该子程序实现基DS1302计时时钟设定等初始化时钟芯片引脚电然单片机定时器初始化实现秒表计时功然进入循环处理程读时钟里日期时间数取出1602液晶显示屏显示出判断否读取设定时间需启动灯光者关闭灯光
图45 系统时钟程序流程图
435 重量检测程序设计
重量检测程序设计流程图46示该部分进行重量传感器信号获取检测判断通传感器检测粮食重量目标理想投喂粮食重量进行较粮食重量控制
图46 重量检测程序设计
44 章结
章进行系统软件程序设计阐述首先说明软件系统程序设计思路程序子程序设计进行结束子程序实现LCD显示程序显示出时间数重量数值键输入程序进行信息接收中断服务程序实现手动钮投喂功系统时钟程序读日期时间
第五章 系统制作调试
准备工具元器件出电路板根电路图排版计划元器件摆放位置开始焊接选择较位置放置显示屏焊接拉电阻P0口位置附通导线连接出条导线连接单片机通电烙铁焊接晶振电路里复位电路接着焊接传感器元器件电路板然利导线元器件设计电路图连接起确保避免短路情况出现然会加焊接难度利烧录器编译软件烧录进STC89C52单片机里面5V直流电源电池供电电源开关钮观察显示屏显示屏显示东西时电路运行正常留意元器件否正常观察显示屏容数时间显示没问题
功测试实物图51示完成仿真实物模型进行调试次重量检测功定时设置功电机控制功显示功进行检测测试测试实际结果图5255示
图51功测试实物图
图52重量功测试
图53定时设置功测试
图54电机控制功测试
图55 显示功测试
结
通月努力完成设计研究智宠物投喂系统实现智宠物投喂设备宠物设置时宠物喂食时间录制喂食命令语音达时间设定电机控制粮食出通语音播放宠物进食设计款设备够宠物进行更喂养
次设计系统存着足处：没更食物放置槽粮食较单未方便宠物进食粮食水时方面继续扩展：（1）加入远程短信通知模块设备出障者屋出现问题通短信通知户（2）设置食物放置槽次开食物槽方便宠物进食实现营养均衡考虑作品做挺价格成接受制作期间遇问题导师指导点点查阅资料学知识希工作中做更更加完美
参 考 文 献
[1] 石文轩宋薇基单片机MCS51智密码锁设计[M]武汉工程职业技术学院学报2004(01)
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[3] 叶启明单片机制作新型安全密码锁[J]家庭电子2005(10)
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[7] 瞿贵荣实存储柜锁[J]家庭电子2000(07)
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[29] 沈星星丛露微基ZigBee智家具控制系统文选粹2011第3期
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致谢
四年时间飞逝四年学生活里非常感谢遇老师学朋友辅导员美丽校园陪度美四年中收获东西知识友情爱情校园里阳光阴凉长凳绿茵草着热爱运动课堂着老师滔滔绝传授知识风趣校园社团活动图书馆里面安静学气氛校外兼职乐趣生中道风景线十分怀念
非常感谢次毕业设计中佟老师悉心关佟老师您指导逐解决克服难关疫情没够老师面面解决问题线慢慢指导抽出时间解决问题线询问毕业设计进展情况询问没找合适工作实进行指导帮助根实际情况出相应措施建议非常衷感谢佟老师
感谢父母呵护关怀家庭努力工作生活条件愁吃穿教育成懂事听话未日子里希越越成非常感激亲爱爸爸妈妈直顾
感谢室友专业班学生活遇困难会帮助支持会时候起谈心聊天感放松愉悦开开心心聚餐学困难会起讨克服困难起解决问题希日里家前程似锦前途量
感谢校园带学生活环境着优美校园祝母校够招收五湖四海增强校园实力感谢四年间父母老师学细心呵护希未够成价值青年祖国增添份光彩
附录
系统总电路图
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