一种智能宠物喂食器的设计

项　志　赵　娟



一种智能宠物喂食器的设计

项志赵娟

（荆楚理工学院电子信息工程学院 湖北荆门 448000）

文章设计了一种基于T89S52单片机控制的智能宠物喂食器，可实现提前放食物在投食器的储物箱中，当设置好的投食时间到达时自动发出报警信号引起宠物注意，然后自动投放食物给宠物。系统由单片机主控系统、扬声器、步进电机模拟投食模块、闹钟模块、万年历、光控开关几部分组成，整个设计结构简单，操作方便，功能齐全，能够自动化投食，可为无时间照顾宠物的人解决烦恼，让那些宠物在无人照顾的情况下也能正常饮食，弥补了传统喂养的不足。

定时喂养；单片机AT89S52；万年历

随着科技的发展和人们生活的提高，饲养宠物的人越来越多，而研究表明饲养宠物在喂食方面有很多不方便的，上班、外出、学习等场合不可能带着宠物，那么他们的喂食就无法得以保障。有些老人空闲时间多，但是自己照顾自己有一些问题，找个宠物陪伴也无法保证宠物的喂食。导致许多国家存在很多的流浪狗、流浪猫。传统的喂养方式需要饲养者亲力亲为，造成时间、人力上的大量浪费，对于一般家庭来说，是需要占用很多不必要的时间，毕竟工作学习后，是很疲劳的。对于饲养企业来说，成本需求过高，严重影响了他们的发展。智能宠物喂食器无疑是可以解决现此类问题的，让宠物在无人看管时，给予日常饮食，省时省力，弥补了传统喂养的不足。宠物自动喂食器的适用范围大，几乎什么年龄段的使用者都可以轻松上手，而且设计简单方便，适用价值也高，因此宠物自动喂食器的市场是很广阔的，相信可以为大多数宠物伺养者所用。

该设计利用AT89 S52 单片机作为主控芯片，通过单片机对各个模块进行控制，实现食物投放功能。在投食器上设置定时闹钟，每当定时闹钟响起就是食物的投放时间，利用闹钟的响声提醒并引起宠物的注意。通过显示器显示时间，当时间到达时就会发出信号，此时步进电机运转，开始投食，步进电机运转时间的长短决定食物投放的多少。食物投放时间的设置采用按键电路来实现，一般会根据不同的宠物灵活的设置投食时间，以满足不同宠物一天的食物需求，同时还设置了光控开关，用以探知宠物的具体位置。

1 系统方案设计

本设计能够实现闹钟提醒功能、温度测试功能、时间显示功能、自动投放功能，因此选用单片机去控制电路，步进电机去自动投食。整个系统包括显示模块、时钟模块、电源模块、电机模块、按键模块、传感器模块、照明模块、闹钟模块和单片机主控制模块。系统整体框图如图1所示。

图1　 系统整体设计原理框图

主控模块采用AT89 S52 单片机，功能比较齐全；显示模块采用的是LCD1602 液晶屏作为，显示直观、灵活、体积小、功耗少，只需要适当改变程序无需改变硬件电路就可以进行相应数据的变换；时钟模块采用DS1302 ，时间误差比较小，而且可对时间进行自动计时，性能和精度都比较高；闹钟模块中扬声器的功能是为了引起宠物的注意主动过来进食，是喂食的传输媒介之一。如果用一般的蜂鸣器智能是单纯的发音，效果不是特别好，再次我们采用WT588 D芯片进行语音播报，播放日常生活中的语音，宠物进食效率大幅度提高，设计比较简单。整个系统通过AT89 S52 进行主控，利用按键模块对单片机进行设置，通电后液晶显示屏能够显示时间和日期，当投食时间达到后会有照明灯供应，时间、日期通过通过按键矫正，宠物偷食事件也是通过按键设置的，投食时间根据需要可设置多个，当时间到达后就会自动进行宠物投放，这个过程可以用电机来实现。电机转动一段时间后，就会播放录好的一段语音，吸引宠物过来进食。同时还加入了光控开光，用来检测宠物的位置，当宠物触碰到了，就会灯亮，反之，即灭。

2 系统硬件设计

体电路主要包括单片机主控电路、LCD1602 显示器电路、步进电机电路、语音电路、按键电路、DS1302 时钟电路、光电开光控制电路等组成，系统整体电路设计原理图如图2所示。

图2　 整体电路设计原理图

整体系统采用5V供电，由于AT89 S52 的P0端口为双向口，因此在使用时为了能够正常的输出高电平，在此添加了4.7K欧姆的上拉排阻。AT89 S52 单片机功耗比较低，微控制器性能比较高，具有较高的FLASH存储器，同时具有定时、存储 等功能，符合设计的需求。

显示电路主要采用LCD1602 液晶屏，体积小、功耗低、携带方便，能够显示不同的数据类型。LCD1602 连接上AT89 S52 单片机的输出，不停地读取单片机传递的数据，通过程序设置，使该部分具有万年历功能，同时整个系统所有时间都是通过1602 显示的。语音电路接的是一个WT588 D语言芯片，通过配套软件WT588 DVoiceChip编译，可以设置语音输出，操作较为简单，因为本次设计的语音部分是为了能够吸引宠物，选用这个芯片就可以很好的解决这一个问题，可以录制生活中宠物喂食时较为便捷的语音，当芯片接收到单片机输出的高电平信号，WT588 D就会传出之前保存的语音。

按键电路主要是为了便捷，为了灵活性就设置了几个按键，便于操作，主要包括一个设置选项按键，一个加号按键，一个减号按键，一个闹钟选项按键，还有一个语音按键和一个复位按键，满足了基本功能可以通过按键设置的效果，因此该按键模块采用6个按键开关，5个设置键和一个复位键。

时钟电路采用DS1302 ，功耗低、性能高、精度高、误差小，DS1302 时钟电路模块经过AT89 S52 单片机采集它的时钟数据，之后经过程序的处理，然后在LCD1602 液晶屏上显示。

步进电机电路是将电信号转化为角位移或线位移的一种开环控制元件，该系统采用的是28 BYJ-48 步进电机，是一个电压为DC5V-DC12 V的四相八拍电机，由于单片机的接口信号不够大，所以在电机之间加上了一个ULN2003 去放大，再传送到电机。

3 系统软件设计

设计采用AT89 S52 单片机为主控元件，需要编写程序进行单片机控制、按键调整万年历和喂食时间，喂食时间到了，步进电机运转，之后语音响起，自动喂食。因此本次采用的软件为Keil，主要思想是根据宠物自动喂食器的基本要求来设计的，主程序流程图如图3。

图3 　主程序流程图

显示数据子程序主要是显示时间，显示调整时间和闹钟整个过程，当调整完毕就会回到万年历界面；闹钟子程序主要是读取当前时间是否达到预设时间，当到达预设时间就会就会促使扬声器发声；步进电机特性是接收到电脉冲就会运转，但没有电脉冲的时候，就会停止运转，与设计的主喂食功能要求很符合；按键子程序的主要功能是调节时间和设定闹钟的时间，按下设置键，就进入设置界面，就可以调整时间，再次按下推出设置界面，处于万年历界面。

4 系统调试

系统硬件调试时应在焊接的时候应该按照一定的顺序进行，先划分元件，在插入板子后焊接，最后进行调制，这样便于寻找故障所在。当调试的时候发现有故障的时候要根据不同的情况，逐级检查，看看是否有虚焊、漏焊的情况；是否有开路、短路、错焊的情况；万用表是否正常，标的极性是否弄错；电源是否有短路或断路；元器件是否损坏等。

在实际调试过程中语音部分没有响声，经万用表的测试发现语音芯片部分短路，经过重新焊接解决了这一问题；测试时LCD1602 不能够全部显示，检查后，才知道LCD1602 背光没有调好，改变连接在LCD1602 上的变阻器，改变了电压，屏幕就出现了万年历；调试时发现DS1302 发热，之后发现是引脚接错，改过来之后，就没有出现这个问题了。

系统软件调试主要通过修改完善程序进行，编写完程序之后，就需要调试验证功能上完整性，在运行看是否达到理想情况。在整个软件调试中还是有许多的小问题，就如显示器上的星期显示有错误，经过返回程序观察发现，是自己在程序的编写过程中将代表字母标错，经过修改发现一周七天显示无误。

5 总结

本设计主要研究的是一个基于52单片机的自动宠物喂食系统，自动宠物喂食器主要包括单片机AT89S52、按键电路、显示模块、扬声器模块，电机模块DS1302模块。随着社会的发展，人们物质生活要求越来越高，对于自动宠物喂食器的出现给予了那些养宠物人们许多方便，有着重大的意义。

[1]张仁彦.单片机原理及应用[M].机械工业出版社,2016.

[2]王珊珊,魏虹.基于51单片机猫用自动喂食器的分析研究[J].科技风.2017(19).

10.3969/j.issn.2095-1205.2019.04.13

省教育厅计划项目《荆门市农谷信息化监控技术需求与顶层方案设计》(B2018241)。

项志(1996- )，男，本科在读，研究方向：电气工程及其自动化方面；赵娟(1979- )，女，荆楚理工学院，副教授，硕士，研究方向：通信与信息系统。

S817.3

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2095-1205(2019)04-24-02