宠物定时喂食器设计与开发毕业论文

目 录

1引言 ............................................................................................................................. 1

1.1研究背景 ........................................................................................................... 1 1.2功能概述 ........................................................................................................... 1 1.3社会意义 ........................................................................................................... 1 2系统方案设计 ............................................................................................................. 2

2.1总体设计方案构思 ........................................................................................... 2 2.2系统组成模块设计 ........................................................................................... 2

2.2.1单片机芯片的选择 ................................................................................. 2 2.2.2时钟显示电路 ......................................................................................... 3 2.2.3时钟芯片的选择 ..................................................................................... 3 2.2.4温度传感器的选择 ................................................................................. 4

3系统硬件设计 ............................................................................................................. 5

3.1 AT89S52单片机简介 ....................................................................................... 5 3.2 单片机模块设计 .............................................................................................. 8

3.2.1单片机主控系统 ..................................................................................... 8 3.2.2单片机的复位电路 ................................................................................. 9 3.2.3时钟电路 ............................................................................................... 10 3.3主要模块功能 ................................................................................................. 10

3.3.1液晶显示模块LCD12864 .................................................................... 10 3.3.2按键模块 ............................................................................................... 12 3.3.3蜂鸣器模块 ........................................................................................... 13 3.3.4照明灯 ................................................................................................... 13 3.3.5 DS1302 .................................................................................................. 13 3.3.6 DS18B20温度测试模块 ...................................................................... 15 3.3.7电机控阀门 ........................................................................................... 16 3.4电源电路设计 ................................................................................................. 18

3.4.1电源电路原理 ....................................................................................... 18 3.4.2电源电路模块设计思路 ....................................................................... 18

4系统软件设计 ........................................................................................................... 20

4.1主程序流程图 ................................................................................................. 20

4.1.1主流程概述 ........................................................................................... 20

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4.1.2设计思想 ............................................................................................... 21 4.2程序设计软件概述 ......................................................................................... 21 4.3软件调试 ......................................................................................................... 22 5系统调试 ................................................................................................................... 23

5.1硬件调试方法 ................................................................................................. 23 5.2硬件调试技巧 ................................................................................................. 23 5.3调试遇到问题 ................................................................................................. 24 结 论 ...................................................................................................................... 25 参考文献 ...................................................................................................................... 26 致 谢 ...................................................................................................................... 27 附录1 电路原理图 ..................................................................................................... 28 附录2 主程序 ........................................................................................................... 29 附录3 实物图 ............................................................................................................. 44

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1.1研究背景

1引言

宠物自动喂食器是一种非常有实用价值的设备，它的应用给宠物爱好者和小型饲养企业带来了很大的便利。传统的喂养方式不方便，不可靠，造成人力的大量浪费，饲养动物的数量自然受到很大的限制，这样就严重影响了中小型动物饲养企业的发展，无法满足现代人的需求。所以在这里我们提出一种由单片机控制的宠物自动喂食器，以步进电机为执行元件，其结构简单，价格便宜。具有安全、稳定、可靠、简单、实用特点，并增加了许多新功能，如温度测试功能和万年历，能更加方便记录宠物的生长周期。

随着科学技术的发展，人民生活水平的日益提高，宠物爱好者也越来越多了，宠物也步入了一个上流阶段，因此对宠物饲养管理逐渐走进市场，成为广大市民及民营企业家的致富手段甚至成为大型国有企业的经营方式。基于此，我们设计实现智能控制的宠物自动喂食器。

1.2功能概述

利用单片机的定时功能设计一个宠物自动喂食器的电路，要求：系统利用单片机（AT89S52）对各个模块进行控制，通过键盘设定喂食时间，LCD12864显示定时时间。到达这个时间时，发光二极管发光，蜂鸣器发出响声，吸引宠物过来进食并自动投放食物。加入的万年历和温度传感器，方便记录宠物的生长周期。

1.3社会意义

在竞争日益激烈的今天，各行各业为提高竞争力，纷纷推出了各种新、奇的事物来吸引消费者。经过长时间的市场调查，发现广大市民及民营企业家大多还采用传统的人工喂养方式，这种方式不但耗费了大量的人力资源，而且由于现在的人力成本的不断增加，大大增加了企业的投入成本。此外还会由于饲养人员长时间的从事单调重复的工作，造成对工作的热情锐减，也不能使宠物的饮食规律得到保障。本设计就是为了同时满足这些需要而设计的智能宠物自动喂食器。

2系统方案设计

2.1总体设计方案构思

设计一个宠物自动喂食器要想实现自动控制、正常显示时间、温度测试和闹钟提示的功能，就要细分到各个模块去实现。首先要具备一个主控系统控制整个电路正常工作，可以由通过单片机担任这样的任务，还要有显示时间的模块电路， 闹钟的设置可以通过按键随意更改，电机控制门阀自动投放食物。电源电路的模块给整个电路供电，喂食过程中伴随照明灯的点亮。

分析设计，根据要求之后确定了本系统的整体的设计原理框图如下图2-1所示。其中包括：单片机最小系统、显示电路、时钟电路、电源电路、电机控阀门、按键电路、温度测试、照明灯和闹钟提示。

电源电路设计 AT89S52最小系统 LCD12864显示 DS1302时钟电路 DS18B20温度检测 闹钟提示 照明灯 电机控阀门 按键电路

图2-1 系统整体设计原理框图

2.2系统组成模块设计 2.2.1单片机芯片的选择

方案一：采用89C51芯片作为主控系统，Flash ROM的内部有4KB ROM的存储空间，能在3V的低压下工作，且和MCS-51系列的单片机完全兼容，但在电路设计由于它没有ISP在线编程技术的功能，当进行电路调试时，对程序的进

行修改或对程序的新增功能程序时，可能会使芯片烧坏。

方案二：若使用AT89S52，其片内ROM是Flash ROM,能在3V的超低压正常工作，而且和MCS-51系列单片机也是兼容的，此芯片内部有8KB ROM的存储空间，也有89C51的功能和在线编程可擦除技术，进行电路调试时，由于需要随时要对程序进行修改和新增一些程序的功能，因此选择AT89S52作为主控系统。

2.2.2时钟显示电路

方案一：时钟显示可以采用多位七段LED数码管显示，七段 LED数码管的显示位数有限制，且耗能多，增加一位都要在硬件和程序设计方面增加很多工作量，不利于电路的扩展，而且无法显示年、月、日、星期这些汉字，使显示不够直观、灵活。但是这种设计方案在显示位数比较少的时候性价比很高，价格也很便宜。

方案二：若采用点阵式数码管显示，由于点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字较适合,但本课题设计中的显示数字多字符很少，且这种方案耗能多，不符合现代人的节能理念，也不适宜采用此种方案。

方案三：若采用LCD液晶显示器显示，LCD液晶显示不但耗能少，而且能够显示年、月、日和星期等汉字，在显示方面变得更加灵活，当需要改变显示时，只要改变软件设计就可以，不用改变硬件电路的设计，电路的功能很容易扩展，另外，这种设计硬件也很简洁。当显示位数很少时采用LCD液晶显示的方案，价格显得昂贵。

根据以上三种方案能够看出方案三的耗能少、显示灵活、易于电路的扩展，而且软件设计和硬件设计都比较简单，所以采用方案三，即采用LCD12864液晶显示。

2.2.3时钟芯片的选择

方案一：采用单片机定时计数器来提供秒信号，使程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数的功能。此方案虽然减少芯片的数目，节约成本，但会产生较大的时间误差，因此不适合此方案。

方案二：采用DS1302芯片实现时钟，DS1302芯片可以自动对秒、时、分、周、月、年、以及闰年补偿的年进行计数。它是一种高性能的芯片，而且精度也很高，工作电压在2.5V-5.5V之间，因此，选择 DS1302作为时钟芯片。