一種智能寵物喂食器的設計

項　志　趙　娟

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一種智能寵物喂食器的設計

項志趙娟

（荊楚理工學院電子信息工程學院 湖北荊門 448000）

文章設計了一種基于T89S52單片機控制的智能寵物喂食器，可實現提前放食物在投食器的儲物箱中，當設置好的投食時間到達時自動發出報警信號引起寵物注意，然后自動投放食物給寵物。系統由單片機主控系統、揚聲器、步進電機模擬投食模塊、鬧鐘模塊、萬年歷、光控開關幾部分組成，整個設計結構簡單，操作方便，功能齊全，能夠自動化投食，可為無時間照顧寵物的人解決煩惱，讓那些寵物在無人照顧的情況下也能正常飲食，彌補了傳統喂養的不足。

定時喂養；單片機AT89S52；萬年歷

隨著科技的發展和人們生活的提高，飼養寵物的人越來越多，而研究表明飼養寵物在喂食方面有很多不方便的，上班、外出、學習等場合不可能帶著寵物，那么他們的喂食就無法得以保障。有些老人空閑時間多，但是自己照顧自己有一些問題，找個寵物陪伴也無法保證寵物的喂食。導致許多國家存在很多的流浪狗、流浪貓。傳統的喂養方式需要飼養者親力親為，造成時間、人力上的大量浪費，對于一般家庭來說，是需要占用很多不必要的時間，畢竟工作學習后，是很疲勞的。對于飼養企業來說，成本需求過高，嚴重影響了他們的發展。智能寵物喂食器無疑是可以解決現此類問題的，讓寵物在無人看管時，給予日常飲食，省時省力，彌補了傳統喂養的不足。寵物自動喂食器的適用范圍大，幾乎什么年齡段的使用者都可以輕松上手，而且設計簡單方便，適用價值也高，因此寵物自動喂食器的市場是很廣闊的，相信可以為大多數寵物伺養者所用。

該設計利用AT89 S52 單片機作為主控芯片，通過單片機對各個模塊進行控制，實現食物投放功能。在投食器上設置定時鬧鐘，每當定時鬧鐘響起就是食物的投放時間，利用鬧鐘的響聲提醒并引起寵物的注意。通過顯示器顯示時間，當時間到達時就會發出信號，此時步進電機運轉，開始投食，步進電機運轉時間的長短決定食物投放的多少。食物投放時間的設置采用按鍵電路來實現，一般會根據不同的寵物靈活的設置投食時間，以滿足不同寵物一天的食物需求，同時還設置了光控開關，用以探知寵物的具體位置。

1 系統方案設計

本設計能夠實現鬧鐘提醒功能、溫度測試功能、時間顯示功能、自動投放功能，因此選用單片機去控制電路，步進電機去自動投食。整個系統包括顯示模塊、時鐘模塊、電源模塊、電機模塊、按鍵模塊、傳感器模塊、照明模塊、鬧鐘模塊和單片機主控制模塊。系統整體框圖如圖1所示。

圖1　 系統整體設計原理框圖

主控模塊采用AT89 S52 單片機，功能比較齊全；顯示模塊采用的是LCD1602 液晶屏作為，顯示直觀、靈活、體積小、功耗少，只需要適當改變程序無需改變硬件電路就可以進行相應數據的變換；時鐘模塊采用DS1302 ，時間誤差比較小，而且可對時間進行自動計時，性能和精度都比較高；鬧鐘模塊中揚聲器的功能是為了引起寵物的注意主動過來進食，是喂食的傳輸媒介之一。如果用一般的蜂鳴器智能是單純的發音，效果不是特別好，再次我們采用WT588 D芯片進行語音播報，播放日常生活中的語音，寵物進食效率大幅度提高，設計比較簡單。整個系統通過AT89 S52 進行主控，利用按鍵模塊對單片機進行設置，通電后液晶顯示屏能夠顯示時間和日期，當投食時間達到后會有照明燈供應，時間、日期通過通過按鍵矯正，寵物偷食事件也是通過按鍵設置的，投食時間根據需要可設置多個，當時間到達后就會自動進行寵物投放，這個過程可以用電機來實現。電機轉動一段時間后，就會播放錄好的一段語音，吸引寵物過來進食。同時還加入了光控開光，用來檢測寵物的位置，當寵物觸碰到了，就會燈亮，反之，即滅。

2 系統硬件設計

體電路主要包括單片機主控電路、LCD1602 顯示器電路、步進電機電路、語音電路、按鍵電路、DS1302 時鐘電路、光電開光控制電路等組成，系統整體電路設計原理圖如圖2所示。

圖2　 整體電路設計原理圖

整體系統采用5V供電，由于AT89 S52 的P0端口為雙向口，因此在使用時為了能夠正常的輸出高電平，在此添加了4.7K歐姆的上拉排阻。AT89 S52 單片機功耗比較低，微控制器性能比較高，具有較高的FLASH存儲器，同時具有定時、存儲 等功能，符合設計的需求。

顯示電路主要采用LCD1602 液晶屏，體積小、功耗低、攜帶方便，能夠顯示不同的數據類型。LCD1602 連接上AT89 S52 單片機的輸出，不停地讀取單片機傳遞的數據，通過程序設置，使該部分具有萬年歷功能，同時整個系統所有時間都是通過1602 顯示的。語音電路接的是一個WT588 D語言芯片，通過配套軟件WT588 DVoiceChip編譯，可以設置語音輸出，操作較為簡單，因為本次設計的語音部分是為了能夠吸引寵物，選用這個芯片就可以很好的解決這一個問題，可以錄制生活中寵物喂食時較為便捷的語音，當芯片接收到單片機輸出的高電平信號，WT588 D就會傳出之前保存的語音。

按鍵電路主要是為了便捷，為了靈活性就設置了幾個按鍵，便于操作，主要包括一個設置選項按鍵，一個加號按鍵，一個減號按鍵，一個鬧鐘選項按鍵，還有一個語音按鍵和一個復位按鍵，滿足了基本功能可以通過按鍵設置的效果，因此該按鍵模塊采用6個按鍵開關，5個設置鍵和一個復位鍵。

時鐘電路采用DS1302 ，功耗低、性能高、精度高、誤差小，DS1302 時鐘電路模塊經過AT89 S52 單片機采集它的時鐘數據，之后經過程序的處理，然后在LCD1602 液晶屏上顯示。

步進電機電路是將電信號轉化為角位移或線位移的一種開環控制元件，該系統采用的是28 BYJ-48 步進電機，是一個電壓為DC5V-DC12 V的四相八拍電機，由于單片機的接口信號不夠大，所以在電機之間加上了一個ULN2003 去放大，再傳送到電機。

3 系統軟件設計

設計采用AT89 S52 單片機為主控元件，需要編寫程序進行單片機控制、按鍵調整萬年歷和喂食時間，喂食時間到了，步進電機運轉，之后語音響起，自動喂食。因此本次采用的軟件為Keil，主要思想是根據寵物自動喂食器的基本要求來設計的，主程序流程圖如圖3。

圖3 　主程序流程圖

顯示數據子程序主要是顯示時間，顯示調整時間和鬧鐘整個過程，當調整完畢就會回到萬年歷界面；鬧鐘子程序主要是讀取當前時間是否達到預設時間，當到達預設時間就會就會促使揚聲器發聲；步進電機特性是接收到電脈沖就會運轉，但沒有電脈沖的時候，就會停止運轉，與設計的主喂食功能要求很符合；按鍵子程序的主要功能是調節時間和設定鬧鐘的時間，按下設置鍵，就進入設置界面，就可以調整時間，再次按下推出設置界面，處于萬年歷界面。

4 系統調試

系統硬件調試時應在焊接的時候應該按照一定的順序進行，先劃分元件，在插入板子后焊接，最后進行調制，這樣便于尋找故障所在。當調試的時候發現有故障的時候要根據不同的情況，逐級檢查，看看是否有虛焊、漏焊的情況；是否有開路、短路、錯焊的情況；萬用表是否正常，標的極性是否弄錯；電源是否有短路或斷路；元器件是否損壞等。

在實際調試過程中語音部分沒有響聲，經萬用表的測試發現語音芯片部分短路，經過重新焊接解決了這一問題；測試時LCD1602 不能夠全部顯示，檢查后，才知道LCD1602 背光沒有調好，改變連接在LCD1602 上的變阻器，改變了電壓，屏幕就出現了萬年歷；調試時發現DS1302 發熱，之后發現是引腳接錯，改過來之后，就沒有出現這個問題了。

系統軟件調試主要通過修改完善程序進行，編寫完程序之后，就需要調試驗證功能上完整性，在運行看是否達到理想情況。在整個軟件調試中還是有許多的小問題，就如顯示器上的星期顯示有錯誤，經過返回程序觀察發現，是自己在程序的編寫過程中將代表字母標錯，經過修改發現一周七天顯示無誤。

5 總結

本設計主要研究的是一個基于52單片機的自動寵物喂食系統，自動寵物喂食器主要包括單片機AT89S52、按鍵電路、顯示模塊、揚聲器模塊，電機模塊DS1302模塊。隨著社會的發展，人們物質生活要求越來越高，對于自動寵物喂食器的出現給予了那些養寵物人們許多方便，有著重大的意義。

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[2]王珊珊,魏虹.基于51單片機貓用自動喂食器的分析研究[J].科技風.2017(19).

10.3969/j.issn.2095-1205.2019.04.13

省教育廳計劃項目《荊門市農谷信息化監控技術需求與頂層方案設計》(B2018241)。

項志(1996- )，男，本科在讀，研究方向：電氣工程及其自動化方面；趙娟(1979- )，女，荊楚理工學院，副教授，碩士，研究方向：通信與信息系統。

S817.3

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2095-1205(2019)04-24-02