智宠物喂食系统设计实现
摘
着生活质量提升饲养宠物成现代社会种潮流宠物提供正常日常日常需便成宠物饲琐碎务设计智宠物动喂食系统通研究实现预先设定时间宠物进行智动投喂操作智宠物喂食系统分：STC89C52单片机矩阵键板模块电源模块LCD1602显示屏模块DS1302电路模块传感器模块SG90舵机模块蜂鸣器模块等组成中通STC89C52单片机核心传感器控制器完成宠物投喂操作系统整投喂程：通矩阵键板模块预先设定投喂时间达预设时间系统会动通观测LCD1602显示屏模块检测托盘否食粮剩余剩余记录显示食粮余量判定继续粮量接着蜂鸣器模块会启动提醒功吸引宠物前进食完成宠物智投喂然次宠物投喂食粮剩余量进行记录统计出科学食粮投喂量模拟实现现实中智喂食功设计效解决宠物饲陪守宠物时候宠物进行投喂确保解决宠物饮食方面规律带问题系统设计简单优良具定实价值
关键词：智宠物喂食系统STC89C52单片机压力传感器动投喂
Abstract
With the improvement of life quality keeping pets has become a trend in modern society Providing pets with normal daily needs has become a trivial task for pet owners This design is intelligent pet automatic feeding system and trying to achieve intelligent automatic feeding operation for pets in preset time The intelligent pet feeding system is composed of STC89C52 MCU matrix keypad module power module LCD1602 display module DS1302 circuit module SG90 steering gear module and buzzer moduleAs for the operating system the core is STC89C52 SCM As for the operating system the core is STC89C52 SCM combining with the sensor and controller to complete feeding pets The whole feeding process is mainly as follows First of all by using the matrix by the keypad module it is set in advance good feeding time arrived at the preset time system automatically by observing the LCD1602 display module to detect whether the food is surplus If yes record and display food allowance and continue to give more food Then a buzzer module will start to remind function attract pet food and complete the intelligent feeding pets
Key words intelligent pet feeding system STC89C52 SCM pressure sensor automatic feeding
目录
第章 引言 1
1 研究背景概况： 1
2 国外发展现状趋势： 1
3 系统设计容文组织结构： 2
31 系统设计容： 2
32 文组织结构： 2
第二章 硬件芯片介绍 4
1 控芯片选取介绍： 4
2 显示模块选取介绍： 4
3 传感器AD转换器芯片选取介绍： 5
4 时钟芯片选取介绍： 6
第三章 系统设计方案 7
1 功分析： 7
2 系统设计流程图： 7
3 系统设计原理图： 8
31控制电路部分： 9
32显示电路部分： 9
第四章 系统硬件设计 10
1 整体电路设计： 10
2 电源电路设计： 10
3 复位电路设计： 10
4 晶振电路设计： 11
5 显示电路设计： 12
6 舵机驱动电路设计 12
7 矩阵键电路设计： 13
8 警报电路设计： 14
9 时钟电路设计： 14
10 传感器电路设计： 15
第五章 系统软件设计 16
1 程序流程图： 16
2 矩阵键模块软件设计流程图： 17
3 LCD显示模块软件设计流程图： 18
4 传感器舵机驱动模块软件设计流程图： 18
5 警报模块软件设计流程图： 19
第六章 系统测试 21
1 测试设备环境： 21
2 系统测试结果分析： 21
3 系统测试结： 24
总结 25
参考文献 26
致谢 27
第章 引言
1 研究背景概况：
科技断进步时代变化宠物行业中国突飞猛进发展饲养宠物家庭增加宠物饲会常忙旅游学探访亲友出差工作等造成没富裕时间精力料家宠物特非常时期特殊务说出差者旅行顾家宠物交付宠物托料方面需济压力方面会宠物时饮食惯规律造成定形象放心宠物生活法专心工作学事情
宠物饲养方面研究成年国外研究热点[1]说国外宠物行业方面发展着成宠物产品频频出现众视角范围产品体积结构偏售价高昂偏离众需求[2]
文针国宠物行业现实情况宠物喂食概念智化结合嵌入式技术开发设计出基单片机系统宠物喂食系统宠物悉心顾宠物饲带套高效便捷廉价智宠物投喂产品宠物饲学工作等需外出忽视宠物顾焦虑时该系统产品宠物喂食变更加便捷健康科学
2 国外发展现状趋势：
智制造行业国发展起步较晚现阶段相世界发达国家说旧着十分明显差距美国宠物智喂食技术方面造诣谓独占鳌头功设备算种类繁目暇接着技术开发引进智宠物喂食系统款物联网热门产品够通手机IPAD等移动终端通APP实现喂食器控制监测[3][4]宠物智喂食器包含功：远程高清视频双语音通讯精准定时投喂定量投喂着产品完善加更性化功智夜灯断网断电动运行等
济角度分析根2019中国宠物行业白皮书[5]出数知2018年11月2019年8月作出完全统计覆盖国二三四线城镇家庭抚育宠物状况中家庭宠物猫犬总量便高达亿相较2018年家庭抚育宠物猫犬总量着约9增幅庞宠物行业市场消费规模非常巨中宠物猫犬消费市场规模达2024亿元相较年消费市场规模增长18消费群体分析抚育宠物宠物饲年轻95刚步入社会群体说显然济实力会略显囊中羞涩
设计款科学便捷实惠智宠物喂食设备着研究意义未智宠物家居行业着非性需进步探索研究
3 系统设计容文组织结构：
31 系统设计容：
系统设计运C语言编程嵌入式技术相结合实现款够宠物进行科学喂养简易便捷智宠物家居产品宠物饲生活品质着提升[6]系统设计容示：
1) 该系统核心通采STC89C52单片机搭建系统通STC89C52单片机结合C语言编程设定专功周围外接元器件进行调控作[7]
2) 采低耗美观微型电路设计实现宠物智化喂食操作判断科学投喂量做出精准投喂操作
32 文组织结构：
第章 绪介绍设计研究背景概况调查该设计国外发展现状发展趋势简说明设计容文组织结构
第二章 硬件芯片介绍介绍设计涉芯片模块选择功介绍
第三章 系统设计方案介绍设计思路原理概括设计功作功模块总述设计整体电路原理图
第四章 系统硬件设计分析设计硬件电路设计思路细致划分电路设计模块功作
第五章 系统软件设计分析设计系统软件流程思路细致讲解软件模块功作
第六章 系统测试系统模块功进行完整性测试分析系统测试结
全文进行深度总结讲述该系统重开始结束遇困难产品发展方帮助老师学朋友亲表示致谢
第二章 硬件芯片介绍
1 控芯片选取介绍
考虑系统功需求造价成操作简易运智宠物喂食系统综合参考发现运STC公司生产STC89C52单片机作控芯片非常合适[8]中系统STC89C52单片机引脚图图1示：
1) STC89C52作8051增强型单片机高速高低功耗超强抗干扰新代单片机
2) 工作电压33V ~55V间芯片工作时温度范围40 ~+75℃拥8K字节程序应空间512字节RAM单片机集成
3) 拥两种时钟周期（612）三16位定时器（T0T1T2）做8051单片机指令代码相互兼容受影响
图1 STC89C52单片机引脚图
2 显示模块选取介绍
LCD1602液晶显示器置运HD44780控制器具较强功指令集实现字符移动闪烁等功款方便户提供实时时间工作模式定时响应等信息显示中系统LCD1602液晶显示器图2示：
1) LCD1602液晶显示器45 ~55V工作电压正常运行工作电流20MA着16*2字符显示容量
2) 液晶显示模块运行标志忙时会外部操作指令接收数指令干扰影响
3) 寄存指令码存放指令寄存器中时写入数读出数果寄存指令存放数寄存器中字符发生器显示数会动写入数
图2 LCD1602液晶显示器
3 传感器AD转换器芯片选取介绍
该系统传感器模块中采专门高精度压力传感器设计HX711 AD转换器芯片具响应快抗干扰力强集成度高等显著特点效提升系统性节约系统研究成需芯片寄存器进行编程操作[9][10]中系统传感器AD转换器芯片图3示：
1) HX711 AD转换器芯片30 ~55V工作电压正常运行适应工作环境温度范围20 ~+80℃
2) 低噪声编程放器稳压电路中芯片AD转换器压力传感器供电
图3 传感器AD转换器芯片
4 时钟芯片选取介绍
该系统采价格低廉稳定性高操作简单广泛应微型电路中DS1302时钟芯片DS1302时钟芯片增强型更加效年月日时分秒进行计时具闰年补偿校正功[11]中系统DS1302时钟芯片引脚图图4示：
1) DS1302芯片25~55V工作电压正常运行
2) 具12寄存器31*8位通暂存RAM
3) 利串行数传输突发断电电路中开启掉电保护
图4 DS1302时钟芯片引脚图
第三章 系统设计方案
1 功分析：
系统实现宠物进行智投喂操作功功分控模块电源模块矩阵键模块舵机模块显示模块传感器模块六部分中控模块STC89C52单片机控搭建系统控制连接元件设备控制功电源模块USB接口供电方式矩阵键模块简单4*4矩阵键板A102J排阻连接控芯片智宠物喂食系统进行定时投喂时间调控功模式切换设定投喂时间进行初始化舵机模块SG90舵机组成宠物喂食操作开启关闭阀门进行控制功显示模块LCD1602显示屏投喂功模式实时时间预设喂食时间投喂粮食总量粮食剩余总量进行显示功传感器模块HX711AD转换器芯片压力传感器相互配合宠物粮食投喂量宠物粮食剩余量进行限制监测功
2 系统设计流程图：
图5 智宠物投喂系统流程图
系统STC89C52单片机控模块电源模块矩阵键模块传感器模块蜂鸣器模块舵机模块LCD显示模块时钟模块组成系统设计流程图图5示
1) STC89C52单片机：作控模块通连接IO口部分进行调控作时键矩阵模块手动输入数进行处理
2) 电源模块：系统供电方式USB端口连接该设计整系统元件进行供电作
3) 矩阵键模块：STC89C52单片机进行数输入调节键达投喂时间功模式切换等作
4) 传感器模块：先压力传感器投食托盘进行称重配合HX711AD转换器芯片投喂量剩余量进行称重读数转换
5) 蜂鸣器模块：键预设投喂时间达投食操作进行发出警报声提醒吸引宠物前进食
6) 舵机模块：键预设投喂时间达通传感器模块粮食进行称重计算舵机动开阀门食物达限定重量时舵机动关闭阀门实现智宠物喂食操作
7) LCD显示模块：键模块输入预设投喂时间功模式类型实时时间投食托盘粮食量等数起显示作
8) 时钟模块：采DS1302时钟芯片实时时间进行计时显示LED显示屏面
3 系统设计原理图：
图6 系统电路设计原理图
设计原理图分划分：控制电路部分显示电路部分[12]系统电路设计原理图图6示
31控制电路部分：
参控制电路部分元器件：STC89C52单片机矩阵键板HX711 AD转换器芯片SG90舵机LED灯蜂鸣器控制电路：智宠物喂食系统中矩阵键电路LCD显示电路初始化清屏功功调试模式切换等HX711 AD转换器芯片压力传感器配合LCD显示电路中数显示舵机操作电路控制功蜂鸣器LED指示灯简单键操作系统喂食操作提示警报功
32显示电路部分：
中显示电路部分元器件：STC89C52单片机DS1302芯片LCD1602液晶显示屏显示电路：DS1302芯片实时时钟电路应LCD1602液晶显示屏显示功STC89C52单片机系统LCD1602液晶显示屏操作功显示
第四章 系统硬件设计
1 整体电路设计：
设计系统硬件设计总体包括STC89C52单片机控模块电源模块矩阵键模块传感器模块蜂鸣器模块舵机模块LCD显示模块整体电路设计划分分：电源电路复位电路晶振电路显示电路舵机驱动电路矩阵键电路警报电路时钟电路传感器电路
2 电源电路设计：
系统USB端口连接方式分STC89C52单片机LCD1602显示屏模块舵机驱动模块等进行供电中系统电源电路设计图7示
图7 电源电路
3 复位电路设计：
系统中复位电路作电路恢复初始状态防止程序运行出现错误时候通图3中S1键单片机复位恢复初始化中STC89C52单片机两种复位操作电复位接通电源动复位二通手动操作进行键复位单片机恢复初始化中系统复位电路设计图8示
图8 复位电路
4 晶振电路设计：
系统中晶振电路STC89C52单片机提供时钟信号功确保实现步方式设计采晶振110592MHZSTC89C52单片机时钟引脚XTAL1XTAL2相连接中系统晶振电路设计图9示
图9 晶振电路
5 显示电路设计：
系统中显示电路LCD1602液晶显示屏作显示元件该显示屏方法简易功齐全成低等中LCD1602液晶显示屏数传输处理STC89C52单片机控制中LCD液晶显示屏命令选择端单片机P25端口控制数选择端单片机P26端口控制端单片机P27端口控制系统LCD液晶屏显示电路设计图10示
图10 显示电路
6 舵机驱动电路设计
系统中舵机驱动电路采SG90舵机点优点相步进电机操作精度高成低廉等驱动原理通配合HX711 AD转换器芯片发出信号进行控制发生舵机机械杆发生精准角度偏移牵动储备粮食开关阀门宠物口粮倒入达投喂限定值舵机次发生精准角度偏移精准控制补投喂量系统舵机驱动电路设计图11示
图11 舵机驱动电路
7 矩阵键电路设计：
系统中矩阵键电路4*4矩阵键板A102J排阻连接STC89C52单片机控芯片 拥十六位独立键智宠物喂食系统进行功模式切换预设时间设定实时时间调整投喂限值调控中S1S2S3S4四键位功模式进行切换键余键S5S16投喂预设时间设定实时时间调整投喂限值调控着输入修改功系统键矩阵电路设计图12示
图12 矩阵键电路
8 警报电路设计：
系统中警报电路普通蜂鸣器简易LED灯联串联普通PNP型硅三极STC89C52单片机P20引脚口控制形成蜂鸣器警报电路LED灯蜂鸣器矩阵键复位键键位做出视听感官方面实时警报信号反应系统达预设投喂时间做出视听感官方面实时警报反应系统警报电路设计图13示
图13 警报电路
9 时钟电路设计：
系统中时钟电路采低功耗DS1302时钟芯片加32768KHZ晶振电路DS1302时钟芯片时钟引脚X1X2相连接形成晶振电路DS1302时钟芯片加控制确保DS1302时钟芯片提供实时时钟信号步实现DS1302时钟芯片串行时钟SCLK数输入输出IO复位脚CE分连接STC89C52单片机P21P22P23引脚连接形成精准实时时钟电路系统时钟电路设计图14示
图14 时钟电路
10 传感器电路设计：
系统中传感器电路采专门高精度电子称设计HX711 AD转换器芯片传感器电路中着稳定电压集成度高抗干扰强响应速率快等优点中HX711 AD转换器芯片DTSCK引脚分STC89C52单片机P36P37引脚相连接配合压力传感器形成传感器电路快速效托盘粮食总量进行读数等更实现智宠物喂食系统投喂前粮食余量计算喂食操作时需补粮食量判定起关重作系统传感器电路设计图15示
图15 传感器电路
第五章 系统软件设计
1 程序流程图：
系统程序流程设计相简便系统作模块行初始化模块寄存器进行配置务系统程序流程图图16示
图16 程序流程图
中程序功：
1) LCD1602显示模块进行初始化清屏操作然通控制DS1302时钟芯片LCD1602写入字符字符串数显示实时时间
2) 矩阵键模块进行初始化操作相应LCD1602显示模块写入投喂设定时间投喂量限值功模式等操作
3) 开始定时器进行初始化操作设定16位定时器模式想定时器设置高8位第8位初始值定时器时钟信号0开始计算开始计算观察LCD1602显示屏时间预设时间否
4) 达预设投喂时间定时器发生中断
5) HX711 AD转换器进行初始化操作压力传感器进行数读取转换计算否键输入预定投喂限值否致
6) 舵机舵盘启动舵盘发生角度偏移HX711 AD转换器次压力传感器进行数读取转换计算达预设投喂限值舵机舵盘次发生角度偏移动停止投喂操作
7) 喂食完成蜂鸣器警报模块发出提示吸引宠物前进食程序发生中断结束
2 矩阵键模块软件设计流程图：
系统采4*4矩阵键板作键操作输入模块系统设计初始化数写入模式切换命令等操作功矩阵键模块软件设计程序流程图图17示
图17 矩阵键模块程序流程图
3 LCD显示模块软件设计流程图：
系统采LCD1602液晶显示屏作显示模块系统设计着初始化显示清屏数调整数命令读取写入等功LCD显示模块软件设计程序流程图图18示
图18 LCD显示模块程序流程图
4 传感器舵机驱动模块软件设计流程图：
系统采压力传感器配合HX711 AD转换器芯片行命令操作执行操作元件SG90舵机宠物行智投喂操作中关舵机舵盘偏移角度偏移方问题中舵机舵盘偏移通STC89C52单片机P35引脚控制舵机舵盘偏移时间HX711 AD转换器芯片数进行调整舵机舵盘会发生正偏移开启阀门反偏移关闭阀门达驱动模块实现中传感器舵机驱动模块软件设计流程图图19示
图19 传感器驱动模块程序流程图
5 警报模块软件设计流程图：
系统警报模块时LED灯蜂鸣器作警报模块系统中矩阵键写入数操作粮食投喂完成操作警报提示功警报模块软件设计程序流程图图20示
图20 警报模块程序流程图
第六章 系统测试
1 测试设备环境：
智宠物喂食系统硬件测试
1) STC89C52单片机作控芯片模块芯片整系统功中着关重作负责系统系列算法处理功
2) Lcd显示模块采型号16*2尺寸LCD1602液晶显示屏负责系统户界面系统显示操作
3) 键模块4*4键矩阵板负责系统定时定量模式切换操作
4) 称重模块HX711 AD转换器芯片加压力传感器组成负责感应系统宠物食粮称重称量数处理功
5) 舵机模块采型号SG90舵机负责系统投喂操作开关阀门控制
2 系统测试结果分析：
中智宠物喂食系统图21示
图21 智宠物喂食系统
系统测试功表1示
测试功
测试结果
结
1
户显示界面
正常
通
2
设置操作
正常
通
3
称重感应
正常
通
4
开关阀门控制
正常
通
5
数记录统计
正常
通
表1 测试功表
1) 户显示界面：
系统电LCD显示屏幕显示系统户界面通观察实时时间定时显示粮食剩余情况中户显示界面图22示
图22 户显示界面
2) 设置操作：
系统中设置操作通4*4键矩阵板进行操作设置中ABCD四功分 定时操作定量操作投喂量统计称重清零功中键操作板图23示
图23 设置操作
3) 称重感应：
系统通键设置功模式通称重模块户显示界面观测投食前粮食剩余量投食粮食现量图24示
图24 称重感应
4) 开关阀门控制：
系统通键设置功模式达设置投喂时间会根前粮食剩余量设置粮食投喂量进行算法运算达特定条件会控制阀门开关闭图25示
图25 开关阀门
5) 数记录统计：
系统进行次投喂通键设置进入数记录统计界面观测三次投喂量系统运算出优投喂粮食量图26示
图26 数记录统计
3 系统测试结：
系统行完整性功测试测试结果分析智宠物投喂系统部分模块正常运行较长时间断电运行达系统稳定达产品设计基求该系统存着操作方便户体验友影响方面智宠物喂食系统期需改良方
总结
通完成次智宠物喂食系统设计单片机理解仅仅单功芯片认识改变单片机作控模块控制驱动模块部分外围电路元件运行操作通智宠物喂食系统原理电路设计电路板焊接体会电子电路设计布局焊接精妙次毕业设计中心外围电路DS1302芯片引脚反接两边引脚反接致整电路崩溃烧坏推前努力重新购入材料继续完成毕业设计心智场巨考验幸通场考验完成次毕业设计中研究成果：
1 国外宠物行业市场进行分析饲养宠物已然成种生活热潮宠物饲力军年轻代九零行业国外发展空间非常巨具限潜提出智宠物投喂系统设计理念
2 系统采低耗性价高元器件芯片等设计套操作简便功齐全智宠物喂食系统系统时动宠物进行投喂投喂时进行提示警报测定宠物进食情况总结计算科学投喂量等功
3 中设计运C语言编程嵌入式技术相结合完成套基STC89C52单片机系统智宠物喂食系统该系统设计便捷精准远程进行宠物透视控制帮助宠物饲解放日常宠物投喂工作时间更加科学保证宠物饮食健康惯
4 前版宠物智喂食系统性价价格低廉功相单进行投食功操作果系统直停留层面追求进步会时间流逝中淘汰智宠物喂食系统需断改进升级
5 未宠物行业市场会断扩步该智宠物喂食系统满足宠物市场消费需求妨远程交互操作进行优化通互联网APP等系统进行远程操作通远程摄头加温湿度传感器等实时监测宠物状态家居情况仅解决宠物饲养问题家居安全带丝安心
参考文献
[1] 关佳佳宠物行业发展现状前景[J]代畜禽养殖业2018(08)3233
[2] 姜文萍宠物行业发展趋势方[J]中国畜牧兽医文摘201834(02)43
[3] 蒲年戚慧珊李智豪陈泽业梁广彬唐煜基微信程序宠物动喂食系统[J]物联网技术20188(09)7981
[4] 孙博洋远程实时智喂养宠物系统设计实现[J]电子技术软件工程2016(09)7576
[5] 亚洲宠物展览会2019年中国宠物行业白皮书 消费报告[R]亚洲宠物展览会2019
[6] 单片机C语言应技术[M] 西安电子科技学出版社 彭芬 2012
[7] 方彦军嵌入式系统原理设计[M]国防工业出版社2010
[8] 蔡振江单片机原理应[M]电子工业出版社2011
[9] 吴建传感器原理应 （第3版）[M]机械工业出版社2012
[10] 张波王晨阳徐传旭张晋铭李基STC89C52HX711电子秤设计[J]现代信息科技20193(08)4243+46
[11] 石浩志杨阳蕊基STC89C52单片机时钟设计实现[J]电子制作2020(Z1)9698
[12] 秦臻张林康华光电子技术基础第五版修订背景修订思路[J]电气电子教学学报2007(02)6768+73
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智宠物喂食系统设计实现
摘
着生活质量提升饲养宠物成现代社会种潮流宠物提供正常日常日常需便成宠物饲琐碎务设计智宠物动喂食系统通研究实现预先设定时间宠物进行智动投喂操作智宠物喂食系统分：STC89C52单片机矩阵键板模块电源模块LCD1602显示屏模块DS1302电路模块传感器模块SG90舵机模块蜂鸣器模块等组成中通STC89C52单片机核心传感器控制器完成宠物投喂操作系统整投喂程：通矩阵键板模块预先设定投喂时间达预设时间系统会动通观测LCD1602显示屏模块检测托盘否食粮剩余剩余记录显示食粮余量判定继续粮量接着蜂鸣器模块会启动提醒功吸引宠物前进食完成宠物智投喂然次宠物投喂食粮剩余量进行记录统计出科学食粮投喂量模拟实现现实中智喂食功设计效解决宠物饲陪守宠物时候宠物进行投喂确保解决宠物饮食方面规律带问题系统设计简单优良具定实价值
关键词：智宠物喂食系统STC89C52单片机压力传感器动投喂
Abstract
With the improvement of life quality keeping pets has become a trend in modern society Providing pets with normal daily needs has become a trivial task for pet owners This design is intelligent pet automatic feeding system and trying to achieve intelligent automatic feeding operation for pets in preset time The intelligent pet feeding system is composed of STC89C52 MCU matrix keypad module power module LCD1602 display module DS1302 circuit module SG90 steering gear module and buzzer moduleAs for the operating system the core is STC89C52 SCM As for the operating system the core is STC89C52 SCM combining with the sensor and controller to complete feeding pets The whole feeding process is mainly as follows First of all by using the matrix by the keypad module it is set in advance good feeding time arrived at the preset time system automatically by observing the LCD1602 display module to detect whether the food is surplus If yes record and display food allowance and continue to give more food Then a buzzer module will start to remind function attract pet food and complete the intelligent feeding pets
Key words intelligent pet feeding system STC89C52 SCM pressure sensor automatic feeding
目录
第章 引言 1
1 研究背景概况： 1
2 国外发展现状趋势： 1
3 系统设计容文组织结构： 2
31 系统设计容： 2
32 文组织结构： 2
第二章 硬件芯片介绍 4
1 控芯片选取介绍： 4
2 显示模块选取介绍： 4
3 传感器AD转换器芯片选取介绍： 5
4 时钟芯片选取介绍： 6
第三章 系统设计方案 7
1 功分析： 7
2 系统设计流程图： 7
3 系统设计原理图： 8
31控制电路部分： 9
32显示电路部分： 9
第四章 系统硬件设计 10
1 整体电路设计： 10
2 电源电路设计： 10
3 复位电路设计： 10
4 晶振电路设计： 11
5 显示电路设计： 12
6 舵机驱动电路设计 12
7 矩阵键电路设计： 13
8 警报电路设计： 14
9 时钟电路设计： 14
10 传感器电路设计： 15
第五章 系统软件设计 16
1 程序流程图： 16
2 矩阵键模块软件设计流程图： 17
3 LCD显示模块软件设计流程图： 18
4 传感器舵机驱动模块软件设计流程图： 18
5 警报模块软件设计流程图： 19
第六章 系统测试 21
1 测试设备环境： 21
2 系统测试结果分析： 21
3 系统测试结： 24
总结 25
参考文献 26
致谢 27
第章 引言
1 研究背景概况：
科技断进步时代变化宠物行业中国突飞猛进发展饲养宠物家庭增加宠物饲会常忙旅游学探访亲友出差工作等造成没富裕时间精力料家宠物特非常时期特殊务说出差者旅行顾家宠物交付宠物托料方面需济压力方面会宠物时饮食惯规律造成定形象放心宠物生活法专心工作学事情
宠物饲养方面研究成年国外研究热点[1]说国外宠物行业方面发展着成宠物产品频频出现众视角范围产品体积结构偏售价高昂偏离众需求[2]
文针国宠物行业现实情况宠物喂食概念智化结合嵌入式技术开发设计出基单片机系统宠物喂食系统宠物悉心顾宠物饲带套高效便捷廉价智宠物投喂产品宠物饲学工作等需外出忽视宠物顾焦虑时该系统产品宠物喂食变更加便捷健康科学
2 国外发展现状趋势：
智制造行业国发展起步较晚现阶段相世界发达国家说旧着十分明显差距美国宠物智喂食技术方面造诣谓独占鳌头功设备算种类繁目暇接着技术开发引进智宠物喂食系统款物联网热门产品够通手机IPAD等移动终端通APP实现喂食器控制监测[3][4]宠物智喂食器包含功：远程高清视频双语音通讯精准定时投喂定量投喂着产品完善加更性化功智夜灯断网断电动运行等
济角度分析根2019中国宠物行业白皮书[5]出数知2018年11月2019年8月作出完全统计覆盖国二三四线城镇家庭抚育宠物状况中家庭宠物猫犬总量便高达亿相较2018年家庭抚育宠物猫犬总量着约9增幅庞宠物行业市场消费规模非常巨中宠物猫犬消费市场规模达2024亿元相较年消费市场规模增长18消费群体分析抚育宠物宠物饲年轻95刚步入社会群体说显然济实力会略显囊中羞涩
设计款科学便捷实惠智宠物喂食设备着研究意义未智宠物家居行业着非性需进步探索研究
3 系统设计容文组织结构：
31 系统设计容：
系统设计运C语言编程嵌入式技术相结合实现款够宠物进行科学喂养简易便捷智宠物家居产品宠物饲生活品质着提升[6]系统设计容示：
1) 该系统核心通采STC89C52单片机搭建系统通STC89C52单片机结合C语言编程设定专功周围外接元器件进行调控作[7]
2) 采低耗美观微型电路设计实现宠物智化喂食操作判断科学投喂量做出精准投喂操作
32 文组织结构：
第章 绪介绍设计研究背景概况调查该设计国外发展现状发展趋势简说明设计容文组织结构
第二章 硬件芯片介绍介绍设计涉芯片模块选择功介绍
第三章 系统设计方案介绍设计思路原理概括设计功作功模块总述设计整体电路原理图
第四章 系统硬件设计分析设计硬件电路设计思路细致划分电路设计模块功作
第五章 系统软件设计分析设计系统软件流程思路细致讲解软件模块功作
第六章 系统测试系统模块功进行完整性测试分析系统测试结
全文进行深度总结讲述该系统重开始结束遇困难产品发展方帮助老师学朋友亲表示致谢
第二章 硬件芯片介绍
1 控芯片选取介绍
考虑系统功需求造价成操作简易运智宠物喂食系统综合参考发现运STC公司生产STC89C52单片机作控芯片非常合适[8]中系统STC89C52单片机引脚图图1示：
1) STC89C52作8051增强型单片机高速高低功耗超强抗干扰新代单片机
2) 工作电压33V ~55V间芯片工作时温度范围40 ~+75℃拥8K字节程序应空间512字节RAM单片机集成
3) 拥两种时钟周期（612）三16位定时器（T0T1T2）做8051单片机指令代码相互兼容受影响
图1 STC89C52单片机引脚图
2 显示模块选取介绍
LCD1602液晶显示器置运HD44780控制器具较强功指令集实现字符移动闪烁等功款方便户提供实时时间工作模式定时响应等信息显示中系统LCD1602液晶显示器图2示：
1) LCD1602液晶显示器45 ~55V工作电压正常运行工作电流20MA着16*2字符显示容量
2) 液晶显示模块运行标志忙时会外部操作指令接收数指令干扰影响
3) 寄存指令码存放指令寄存器中时写入数读出数果寄存指令存放数寄存器中字符发生器显示数会动写入数
图2 LCD1602液晶显示器
3 传感器AD转换器芯片选取介绍
该系统传感器模块中采专门高精度压力传感器设计HX711 AD转换器芯片具响应快抗干扰力强集成度高等显著特点效提升系统性节约系统研究成需芯片寄存器进行编程操作[9][10]中系统传感器AD转换器芯片图3示：
1) HX711 AD转换器芯片30 ~55V工作电压正常运行适应工作环境温度范围20 ~+80℃
2) 低噪声编程放器稳压电路中芯片AD转换器压力传感器供电
图3 传感器AD转换器芯片
4 时钟芯片选取介绍
该系统采价格低廉稳定性高操作简单广泛应微型电路中DS1302时钟芯片DS1302时钟芯片增强型更加效年月日时分秒进行计时具闰年补偿校正功[11]中系统DS1302时钟芯片引脚图图4示：
1) DS1302芯片25~55V工作电压正常运行
2) 具12寄存器31*8位通暂存RAM
3) 利串行数传输突发断电电路中开启掉电保护
图4 DS1302时钟芯片引脚图
第三章 系统设计方案
1 功分析：
系统实现宠物进行智投喂操作功功分控模块电源模块矩阵键模块舵机模块显示模块传感器模块六部分中控模块STC89C52单片机控搭建系统控制连接元件设备控制功电源模块USB接口供电方式矩阵键模块简单4*4矩阵键板A102J排阻连接控芯片智宠物喂食系统进行定时投喂时间调控功模式切换设定投喂时间进行初始化舵机模块SG90舵机组成宠物喂食操作开启关闭阀门进行控制功显示模块LCD1602显示屏投喂功模式实时时间预设喂食时间投喂粮食总量粮食剩余总量进行显示功传感器模块HX711AD转换器芯片压力传感器相互配合宠物粮食投喂量宠物粮食剩余量进行限制监测功
2 系统设计流程图：
图5 智宠物投喂系统流程图
系统STC89C52单片机控模块电源模块矩阵键模块传感器模块蜂鸣器模块舵机模块LCD显示模块时钟模块组成系统设计流程图图5示
1) STC89C52单片机：作控模块通连接IO口部分进行调控作时键矩阵模块手动输入数进行处理
2) 电源模块：系统供电方式USB端口连接该设计整系统元件进行供电作
3) 矩阵键模块：STC89C52单片机进行数输入调节键达投喂时间功模式切换等作
4) 传感器模块：先压力传感器投食托盘进行称重配合HX711AD转换器芯片投喂量剩余量进行称重读数转换
5) 蜂鸣器模块：键预设投喂时间达投食操作进行发出警报声提醒吸引宠物前进食
6) 舵机模块：键预设投喂时间达通传感器模块粮食进行称重计算舵机动开阀门食物达限定重量时舵机动关闭阀门实现智宠物喂食操作
7) LCD显示模块：键模块输入预设投喂时间功模式类型实时时间投食托盘粮食量等数起显示作
8) 时钟模块：采DS1302时钟芯片实时时间进行计时显示LED显示屏面
3 系统设计原理图：
图6 系统电路设计原理图
设计原理图分划分：控制电路部分显示电路部分[12]系统电路设计原理图图6示
31控制电路部分：
参控制电路部分元器件：STC89C52单片机矩阵键板HX711 AD转换器芯片SG90舵机LED灯蜂鸣器控制电路：智宠物喂食系统中矩阵键电路LCD显示电路初始化清屏功功调试模式切换等HX711 AD转换器芯片压力传感器配合LCD显示电路中数显示舵机操作电路控制功蜂鸣器LED指示灯简单键操作系统喂食操作提示警报功
32显示电路部分：
中显示电路部分元器件：STC89C52单片机DS1302芯片LCD1602液晶显示屏显示电路：DS1302芯片实时时钟电路应LCD1602液晶显示屏显示功STC89C52单片机系统LCD1602液晶显示屏操作功显示
第四章 系统硬件设计
1 整体电路设计：
设计系统硬件设计总体包括STC89C52单片机控模块电源模块矩阵键模块传感器模块蜂鸣器模块舵机模块LCD显示模块整体电路设计划分分：电源电路复位电路晶振电路显示电路舵机驱动电路矩阵键电路警报电路时钟电路传感器电路
2 电源电路设计：
系统USB端口连接方式分STC89C52单片机LCD1602显示屏模块舵机驱动模块等进行供电中系统电源电路设计图7示
图7 电源电路
3 复位电路设计：
系统中复位电路作电路恢复初始状态防止程序运行出现错误时候通图3中S1键单片机复位恢复初始化中STC89C52单片机两种复位操作电复位接通电源动复位二通手动操作进行键复位单片机恢复初始化中系统复位电路设计图8示
图8 复位电路
4 晶振电路设计：
系统中晶振电路STC89C52单片机提供时钟信号功确保实现步方式设计采晶振110592MHZSTC89C52单片机时钟引脚XTAL1XTAL2相连接中系统晶振电路设计图9示
图9 晶振电路
5 显示电路设计：
系统中显示电路LCD1602液晶显示屏作显示元件该显示屏方法简易功齐全成低等中LCD1602液晶显示屏数传输处理STC89C52单片机控制中LCD液晶显示屏命令选择端单片机P25端口控制数选择端单片机P26端口控制端单片机P27端口控制系统LCD液晶屏显示电路设计图10示
图10 显示电路
6 舵机驱动电路设计
系统中舵机驱动电路采SG90舵机点优点相步进电机操作精度高成低廉等驱动原理通配合HX711 AD转换器芯片发出信号进行控制发生舵机机械杆发生精准角度偏移牵动储备粮食开关阀门宠物口粮倒入达投喂限定值舵机次发生精准角度偏移精准控制补投喂量系统舵机驱动电路设计图11示
图11 舵机驱动电路
7 矩阵键电路设计：
系统中矩阵键电路4*4矩阵键板A102J排阻连接STC89C52单片机控芯片 拥十六位独立键智宠物喂食系统进行功模式切换预设时间设定实时时间调整投喂限值调控中S1S2S3S4四键位功模式进行切换键余键S5S16投喂预设时间设定实时时间调整投喂限值调控着输入修改功系统键矩阵电路设计图12示
图12 矩阵键电路
8 警报电路设计：
系统中警报电路普通蜂鸣器简易LED灯联串联普通PNP型硅三极STC89C52单片机P20引脚口控制形成蜂鸣器警报电路LED灯蜂鸣器矩阵键复位键键位做出视听感官方面实时警报信号反应系统达预设投喂时间做出视听感官方面实时警报反应系统警报电路设计图13示
图13 警报电路
9 时钟电路设计：
系统中时钟电路采低功耗DS1302时钟芯片加32768KHZ晶振电路DS1302时钟芯片时钟引脚X1X2相连接形成晶振电路DS1302时钟芯片加控制确保DS1302时钟芯片提供实时时钟信号步实现DS1302时钟芯片串行时钟SCLK数输入输出IO复位脚CE分连接STC89C52单片机P21P22P23引脚连接形成精准实时时钟电路系统时钟电路设计图14示
图14 时钟电路
10 传感器电路设计：
系统中传感器电路采专门高精度电子称设计HX711 AD转换器芯片传感器电路中着稳定电压集成度高抗干扰强响应速率快等优点中HX711 AD转换器芯片DTSCK引脚分STC89C52单片机P36P37引脚相连接配合压力传感器形成传感器电路快速效托盘粮食总量进行读数等更实现智宠物喂食系统投喂前粮食余量计算喂食操作时需补粮食量判定起关重作系统传感器电路设计图15示
图15 传感器电路
第五章 系统软件设计
1 程序流程图：
系统程序流程设计相简便系统作模块行初始化模块寄存器进行配置务系统程序流程图图16示
图16 程序流程图
中程序功：
1) LCD1602显示模块进行初始化清屏操作然通控制DS1302时钟芯片LCD1602写入字符字符串数显示实时时间
2) 矩阵键模块进行初始化操作相应LCD1602显示模块写入投喂设定时间投喂量限值功模式等操作
3) 开始定时器进行初始化操作设定16位定时器模式想定时器设置高8位第8位初始值定时器时钟信号0开始计算开始计算观察LCD1602显示屏时间预设时间否
4) 达预设投喂时间定时器发生中断
5) HX711 AD转换器进行初始化操作压力传感器进行数读取转换计算否键输入预定投喂限值否致
6) 舵机舵盘启动舵盘发生角度偏移HX711 AD转换器次压力传感器进行数读取转换计算达预设投喂限值舵机舵盘次发生角度偏移动停止投喂操作
7) 喂食完成蜂鸣器警报模块发出提示吸引宠物前进食程序发生中断结束
2 矩阵键模块软件设计流程图：
系统采4*4矩阵键板作键操作输入模块系统设计初始化数写入模式切换命令等操作功矩阵键模块软件设计程序流程图图17示
图17 矩阵键模块程序流程图
3 LCD显示模块软件设计流程图：
系统采LCD1602液晶显示屏作显示模块系统设计着初始化显示清屏数调整数命令读取写入等功LCD显示模块软件设计程序流程图图18示
图18 LCD显示模块程序流程图
4 传感器舵机驱动模块软件设计流程图：
系统采压力传感器配合HX711 AD转换器芯片行命令操作执行操作元件SG90舵机宠物行智投喂操作中关舵机舵盘偏移角度偏移方问题中舵机舵盘偏移通STC89C52单片机P35引脚控制舵机舵盘偏移时间HX711 AD转换器芯片数进行调整舵机舵盘会发生正偏移开启阀门反偏移关闭阀门达驱动模块实现中传感器舵机驱动模块软件设计流程图图19示
图19 传感器驱动模块程序流程图
5 警报模块软件设计流程图：
系统警报模块时LED灯蜂鸣器作警报模块系统中矩阵键写入数操作粮食投喂完成操作警报提示功警报模块软件设计程序流程图图20示
图20 警报模块程序流程图
第六章 系统测试
1 测试设备环境：
智宠物喂食系统硬件测试
1) STC89C52单片机作控芯片模块芯片整系统功中着关重作负责系统系列算法处理功
2) Lcd显示模块采型号16*2尺寸LCD1602液晶显示屏负责系统户界面系统显示操作
3) 键模块4*4键矩阵板负责系统定时定量模式切换操作
4) 称重模块HX711 AD转换器芯片加压力传感器组成负责感应系统宠物食粮称重称量数处理功
5) 舵机模块采型号SG90舵机负责系统投喂操作开关阀门控制
2 系统测试结果分析：
中智宠物喂食系统图21示
图21 智宠物喂食系统
系统测试功表1示
测试功
测试结果
结
1
户显示界面
正常
通
2
设置操作
正常
通
3
称重感应
正常
通
4
开关阀门控制
正常
通
5
数记录统计
正常
通
表1 测试功表
1) 户显示界面：
系统电LCD显示屏幕显示系统户界面通观察实时时间定时显示粮食剩余情况中户显示界面图22示
图22 户显示界面
2) 设置操作：
系统中设置操作通4*4键矩阵板进行操作设置中ABCD四功分 定时操作定量操作投喂量统计称重清零功中键操作板图23示
图23 设置操作
3) 称重感应：
系统通键设置功模式通称重模块户显示界面观测投食前粮食剩余量投食粮食现量图24示
图24 称重感应
4) 开关阀门控制：
系统通键设置功模式达设置投喂时间会根前粮食剩余量设置粮食投喂量进行算法运算达特定条件会控制阀门开关闭图25示
图25 开关阀门
5) 数记录统计：
系统进行次投喂通键设置进入数记录统计界面观测三次投喂量系统运算出优投喂粮食量图26示
图26 数记录统计
3 系统测试结：
系统行完整性功测试测试结果分析智宠物投喂系统部分模块正常运行较长时间断电运行达系统稳定达产品设计基求该系统存着操作方便户体验友影响方面智宠物喂食系统期需改良方
总结
通完成次智宠物喂食系统设计单片机理解仅仅单功芯片认识改变单片机作控模块控制驱动模块部分外围电路元件运行操作通智宠物喂食系统原理电路设计电路板焊接体会电子电路设计布局焊接精妙次毕业设计中心外围电路DS1302芯片引脚反接两边引脚反接致整电路崩溃烧坏推前努力重新购入材料继续完成毕业设计心智场巨考验幸通场考验完成次毕业设计中研究成果：
1 国外宠物行业市场进行分析饲养宠物已然成种生活热潮宠物饲力军年轻代九零行业国外发展空间非常巨具限潜提出智宠物投喂系统设计理念
2 系统采低耗性价高元器件芯片等设计套操作简便功齐全智宠物喂食系统系统时动宠物进行投喂投喂时进行提示警报测定宠物进食情况总结计算科学投喂量等功
3 中设计运C语言编程嵌入式技术相结合完成套基STC89C52单片机系统智宠物喂食系统该系统设计便捷精准远程进行宠物透视控制帮助宠物饲解放日常宠物投喂工作时间更加科学保证宠物饮食健康惯
4 前版宠物智喂食系统性价价格低廉功相单进行投食功操作果系统直停留层面追求进步会时间流逝中淘汰智宠物喂食系统需断改进升级
5 未宠物行业市场会断扩步该智宠物喂食系统满足宠物市场消费需求妨远程交互操作进行优化通互联网APP等系统进行远程操作通远程摄头加温湿度传感器等实时监测宠物状态家居情况仅解决宠物饲养问题家居安全带丝安心
参考文献
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