基于IAP15F2K61S2單片機的智能鳥籠

西北民族大學 洪淼淼 蔡 寧

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基于IAP15F2K61S2單片機的智能鳥籠

西北民族大學 洪淼淼 蔡 寧

【摘要】文章基于IAP15F2K61S2單片機設計出一款智能鳥籠。運用機械代替人工，使養鳥變得簡單，鳥籠的環境會始終保持清潔，以鳥籠為單位，可以隨時知曉愛鳥的目前生活環境。將換水、訓練、短信、GPRS定位融為一體，打造出一個溫馨而充滿趣味的飼養環境。對于鳥而言，改善了它們的生活環境，使它們生活更加規律化。

【關鍵詞】鳥籠；智能化；IAP15F2K61S2

本文受國家自然科學基金資助（項目編號：61263002）。

1 研究背景

養鳥本來就專屬于一些愛鳥的耐心人士，然而在他們工作外的時候必然會缺少對愛鳥的照顧。鳥兒得不到及時的照顧，很有可能重復飲用污水而染病上身，甚至會有生命的危險，這會使養鳥人懊悔不已，卻又無可奈何。分身無術的痛苦只有養鳥者自己心里最明白，他們必然也會想到能否雇傭別人來專門照顧自己的鳥兒，但是那樣做成本太大，不夠經濟劃算，并且也不放心把鳥交給陌生人照顧。于是設計的這一款以IAP15F2K61S2單片機為核心的智能鳥籠作品就應運而生。有了這款作品，愛鳥人士再也不用擔心了。

2 智能鳥籠的基本介紹

2.1 功能與使用說明

這款鳥籠設計以IAP15F2K61S2單片機為核心，對GTM900B、WT588D語音、時鐘、震動傳感器、385水泵、顯示器LCD1602實時控制，以達到收發短信、語音、換水、實時檢測等功能。使用時通過各個部分，顯示器可以看到日期、星期、時刻和實時溫度，通過水泵和時鐘控制，鳥籠可以實現定時換水，通過震動傳感器的實時檢測和GTM900B，鳥籠可以和養鳥者實現實時狀態通訊。整個作品使養鳥不再那么枯燥、繁瑣，愛鳥的生活環境和清潔程度會得到極大的提升，養鳥者再也不用擔心鳥兒會使室內的空氣變的難聞，養鳥從此變得更加簡單而有趣。

2.2 作品特色與技術關鍵

以IAP15F2K61S2為核心，LCD1602顯示屏清晰顯示各類檢測實時狀態；GTM900B實現短信收發和GPRS定位；WT588D語音模塊清晰的實現音樂的播放；用時鐘控制385水泵實現定時換水；震動傳感器在收到突發震動時會通過GTM900B向養鳥者發送短信；養鳥者還可以通過短信索取溫度傳感器檢測到的鳥籠溫度。

由此可知計這款鳥籠的技術關鍵要求嚴格，需對各部件的參數和規格做出篩選并進行裝配，對各方面的干擾因素進行排除以及對作品的有效使用年限和安全度進行合理評估，對電路的設計及零部件的裝配要求正確無誤，安裝的位置精準度等。

3 設計方案

智能鳥籠采用了供電模塊、顯示模塊、語音模塊、短信收發模塊、GPRS防盜追蹤模塊和換水模塊，模塊化的設計可以有效的簡化我們的電路設計，提升系統的可靠性和維護效率。每個模塊在該設計中都起著舉足輕重的作用，任何一個部位出現問題都不可能達到我們預期想要實現的效果。因此，每個獨立模塊都得經過深思熟慮的比較再選定。以下我們將對各個模塊的選擇給出論證方案：

（1）供電模塊

方案1：使用普通的家用電源給此系統供電，考慮到單片機、顯示器、語音ISD1820PY等的正常工作電壓過小，且需要將高電壓裝換成低電壓，這樣做比較耗材，也可能會對人身造成傷害。

方案2：直接加一塊8.4V的電池，其經過穩壓電路后轉換成5V電壓給其它各個模塊供電。比較安全，且易于實現，用8.4V電池直接給電機驅動供電。

綜合以上兩種方案，我們根據實際情況選擇了第二種方案。

（2）顯示模塊

方案1：選擇LCD1602液晶顯示器。由于顯示器每一個點收到信號后就會一直保持那種色彩和亮度，恒定發光，顯示畫質高而且不閃爍；它還具有數字式接口，和單片機系統的接口更加簡單可靠，操作更加方便；并且液晶顯示器是通過顯示屏的電極控制液晶分子狀態來達到顯示目的，在重量上比相同顯示面積的傳統顯示器要輕得多；其消耗在其內部的電極和驅動IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。

方案2：選擇LCD12864液晶顯示器。該顯示器有字庫，顯示信息量大，但其體積大，程序編寫困難，電路設計復雜，在我們使用時會帶來一定的困難。

綜合以上兩種方案，我們選擇了第一種方案。

（3）語音模塊

方案1：一些普通的語音模塊效果不太好，播放出來不太清晰，并且消耗電能較大，浪費資源嚴重。

方案2：選用WT588D語音模塊。該模塊是一款功能強大，可以重復擦除燒寫的語音模塊，抗干擾能力強；音效果很好，適合播放清晰的語音，鳥叫聲尤其悅耳；語音播放完后就自動進入休眠狀態，芯片進入完全停止狀態，靜態休眠電流可達到10μA下，大大節約了電能；并且可以使用簡單的單片機編程方式，擺脫了以往復雜的匯編語言。適合范圍廣泛。

根據實際情況需要，我們選擇了第二種方案。

（4）短信收發和GPRS防盜定位追蹤模塊

方案1：市場上將為常見的一些模塊效果不好，控制程序繁瑣，電路設計復雜，難以達到理想效果。

方案2：選用GTM900B模塊。該模塊的抗干擾能力強，性能穩定，易于實現。

根據以上的比較，我們選擇了第二種方案。

（5）換水模塊

方案1：普通的水泵換水速度極快，不過價格較高，產生噪音大。

方案2：選用385水泵。該水泵價格不高，換水徹底，能夠給鳥籠里的生活污水抽換干凈，使鳥籠環境整潔舒適。

根據以上的比較，我們選擇了第二種方案。

4 設計說明

4.1 設計原理

以IAP15F2K61S2單片機為核心組成具有以下幾個應用功能的模塊：

（1）供電模塊：采用8.4V電池給整個系供電，用7805三端穩壓管穩出5V給單片機供電，再用一塊8.4V電池給驅動模塊供電。以此保證了整個電路的正常工作及其穩定性。

（2）顯示模塊：此模塊主要用于顯示實時的日期、星期、時刻和溫度值。

（3）語音模塊：主要由WT588D模塊和揚聲器組成，實現語音的清晰播放，揚聲器用于擴大聲響。播放錄音，可以用于自動訓練鳥的說話能力，并使其減少孤單感。

（4）短信收發模塊：通過GTM900B和各個傳感器的互相通信使得鳥籠與養鳥者進行短信通訊功能。

（5）GPRS防盜定位追蹤系統：養鳥者發送短信索取位置信息，GTM900B模塊接受到命令后與衛星進行信息通訊并返回鳥籠所在位置的經緯度。因此，可以減少被盜的概率。

（6）換水模塊：通過時鐘控制385水泵實現定時換水的功能。令鳥籠的環境干凈整潔，不會產生異味，而使鳥籠周圍環境惡臭。4.2 控制與模塊圖

圖1 控制模塊圖

5 系統綜合測試

系統的綜合測試分為硬件測試和軟件測試兩部分。

針對硬件部分，首先購買了一個鳥籠，然后手動焊接了控制電路，各個驅動電路，各個模塊電路，最后把所有部分用導線連接。將其是設計成為一個完善的系統。

針對軟件部分，根據設計構思，首先需要學習掌握這款單片機，然后學習各個模塊的單片機程序控制；短信收發和GPRS防盜定位追蹤要注意嚴格遵守時序、指令和網絡協議；顯示控制，其初始化很重要，在寫程序時必須嚴格遵守操作時序；語音控制，我們要注意其時序，嚴謹的編寫程序；水泵控制，通過時鐘數據判斷并編寫相應程序。

經過硬件和軟件的結合，系統達到了我們最初想要設計的目的。

6 總結

運用機械代替人工，會使養鳥變得簡單，鳥籠的環境會始終保持清潔，以鳥籠為單位，可以隨時隨刻知曉愛鳥的目前生活環境。將換水、訓練、短信、GPRS定位融為一體，打造出了這樣一個溫馨而充滿趣味的飼養環境。對飼養者來說，這會大大的簡化他們的工作，使他們枯燥而乏味的生活變得簡單而有趣味，對于寵物來說，這會大大改善它們的生活環境，使它們的生活變的更加規律化，生活環境變得更加清潔。

再者，在這件作品的基礎上，同樣可以得到啟發，運用類似的制造方法，為倉鼠、魚等小型動物打造出安全、溫馨的生活環境，使它們飼養者的飼養工作得以相應的減輕，相信此將會受到廣大飼養者的青睞。

參考文獻

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［2］劉金琨.智能控制［M］.北京﹕電子工業出版社，2005.

［3］徐小增，等.智能控制的方法及現狀［J］.佛山科學技術技學院學報，2002 20（4）﹕14-17.