基于51單片機的爬寵生活管理系統設計與實現

侯皓勻

（東南大學成賢學院電子與計算機工程學院，江蘇南京210088）

1 主要使用芯片及傳感器介紹

芯片上，采用了STC89C51，這是一種低電壓、高性能的CMOS 8位微處理器，內含4 kB可反復擦寫的只讀程序存儲器，芯片內集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，具有在系統可編程特性，是一種高效的微處理器。

傳感器上，主要采用了DHT11溫濕度傳感器，這是一款應用了專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術的溫濕度傳感器，含有已校準數字信號輸出，具有極高的可靠性和穩定性。其檢測濕度精度±5%RH，溫度精度±2℃；檢測濕度范圍20%RH～90%RH，溫度范圍0～50℃。

2 系統流程框圖及模塊介紹

系統流程框圖如圖1所示。

圖1 系統流程框圖

2.1 環境溫濕度智能管理

2.1.1 環境溫濕度采集及溫濕度區間設定

本系統采用DHT11溫濕度傳感器進行環境溫濕度采集，將溫濕度數據傳給主控芯片STC89C51，主控芯片解析數據后得到當前的溫度和濕度，而所需的溫濕度區間設定則由主控芯片通過HS003紅外接收頭接收并解析紅外遙控器發送的鍵值后進行設置。環境實時溫濕度以及設定溫濕度都顯示在LCD1602液晶屏上。

2.1.2 溫濕度智能調節及報警

當監測到環境溫濕度不在設定區間時，判斷溫濕度異常情況，根據異常情況將相應的標志位置1，當監測到處于設定區間時，則將相應的標志位置0。再通過判斷標志位，將加濕、抽濕、加溫、降溫四個模塊中所需的溫濕度處理模塊打開，對環境溫濕度進行自動化調節，在溫濕度處理模塊的啟動上，采用單片給予繼電器高低電平實現模塊開關的方法，通過弱電控制強電，避免了單片機供電不足的問題，簡單穩定而又高效。

在環境溫濕度異常狀態處理過程中，若異常狀態未得到緩解且愈演愈烈，達到需要人工干預的程度時，系統將啟動蜂鳴器進行報警。

2.2 按鍵加水及按鍵添食模塊

按鍵加水模塊及按鍵添食模塊同樣是通過接收并解析紅外遙控器鍵值，來啟動相應的繼電器達到目的。對這兩個模塊分別進行了機械設計。

2.2.1 加水模塊

加水模塊如圖2所示，其中1為電磁鐵，2為永磁體。

圖2 加水模塊

未啟動時，永磁體吸住電磁鐵鐵芯，夾緊導管，使得水箱中的水無法通過導管流入寵物的水盆中；啟動時，給電磁鐵通電，電磁鐵與永磁體磁極相同，產生互斥現象，松開導管放水；在一定的延時后斷電，回到未啟動狀態。

由“出水量=流量×時間=流速×導管橫截面積×時間”可知，在導管橫截面積不變，且流速不變的情況下，通過控制時間可以達到放出定量水的效果。

2.2.2 添食模塊

添食模塊如圖3所示，其中1為糧倉，2為定量管道，3為傳輸管道，4為推拉式電磁鐵，1、2、3都上下導通。

圖3 添食模塊

未啟動時，糧倉中的食物進入并填滿定量管道，為待添食狀態，此時定量管道由傳輸管道左邊的擋板封住下沿，防止食物下漏；啟動時，推拉式電磁鐵通電，將定量管道推到傳輸管道上方，將食物通過傳輸管道傳輸到食盆中，同時定量管道左邊的擋板封住糧倉的下沿，防止食物下漏。延時過后斷電，回到未啟動狀態。

由于定量管道的容量固定，達到了放出定量食物的效果。

2.3 應急電源模塊

考慮到城市停電問題，采用閥控式蓄電池作為備用電源。這是一種密封結構的蓄電池，不會漏酸及排酸霧，于電池蓋上設有單向排氣閥（安全閥），當電池內氣壓達到一定值時，自動打開安全閥排出氣體然后自動關閉，具有免維護性及較高的安全性。

應急電源模塊的設計參考了應急照明燈，有電時處于充電狀態，當停電時，蓄電池作為備用電源為爬寵生活管理系統進行供電。

3 結語

隨著爬寵文化在國內的傳播，爬寵這種對生活環境的溫濕度要求較高，但體積小、耐餓性強、飼養起來觀賞性及研究價值高，并具有一定互動性的寵物，將越來越受到國人的喜愛。本爬寵生活管理系統成本低，繼電器的使用使得各模塊可自由選擇，DIY性高，對于想飼養爬寵但生活節奏快的人們來說，提供了很大的便利，省時省力，降低了飼養難度，在爬寵行業市場上將具有很大的發展潛力。