基于单片机的宠物喂食器电路设计毕业设计

摘要本设计所研究的是实现一个宠物自动喂食器，即先将宠物饲料放入其中，通过设定五个喂食时刻点，当抵达这一时刻点后，系统发出喂食信号吸引宠物，自动进行喂食。本设计要紧研究如何设定五个时刻点并发出喂食信号。宠物喂食器系统要紧包括单片机操纵、自动开关和蜂鸣器提示、倒计时间设定系统。喂食器的喂食进程，通过键盘设定五个倒计时刻，当依次抵达这五个时刻时，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。本设计解决了工作时或节假日时由于主人不在不能对宠物进行喂食，幸免了宠物由于饮食不正常所产生的问题。

在整个系统中，利用单片机对各个系统进行控制。倒计时系统时刻通过六位七段数码管显示出来。利用键盘设定五个倒计时刻，单片机不断的读取时刻，并判定是不是抵达喂食时刻。开关系统电阻和发光二极管表示，发光二级管收到低电平常导通表示开关打开投放喂食。同时接有蜂鸣器，当抵达喂食时刻后蜂鸣器发出响声吸引宠物进行喂食。关键词：智能；按时喂养；单片机AT89S52；AbstractThestudydesignistoachieveanautomaticpetfeeder,petfeedintowhichwillsetthefivefedpoint,whenyoureachthispointintime,automaticallyfeeding.Themainpointofhowtosetthetimewithinthepetfoodputout.PetfeedersystemincludesMCUcontrol,automaticswitchandmusicalertsystem,theremainingtimesettingsystem.Feederfeedingprocess,thefiveremainingtimesetbythekeyboard,whentheorderreachesthefivetime,whilethetimerchiptosendasignalrelayandmusic,musicplaybackchip,apieceofmusicattractedthepet,therelayswitchisclosedSothataredlightemittingdiode,saidswitchdeliveryoffood.Thisdesignsolvestheholidayswhenworkornotisnottheownerofthepettofeed,toavoidthepetfoodisnotnormalbecausetheproblemsarising.Throughoutthesystem,theuseofsinglechipcontrolsystemofeach.Countdowntothesystemtimebysixoutofsevensegmentdigitaldisplay.Usingthekeyboardtosetthefiveremainingtime,microcontrollerreadsthestoptimeandtodeterminewhetherthefeedingtimearrives.Switchingsystembytherelayandthelight-emittingdiode,saidswitchisclosedwhentherelayreceivedhighlight-emittingdiode,saidswitchisrunningfeeding.Tiphasamusicsystem,whenthearrivaltimeafterfeedingapieceofmusictipsmusicplaybackchiptofeedpets.Keywords:intelligent;automaticfeeding;MCU目录中文摘要英文摘要1绪论 11．1设计意义 11．2设计要求 12设计方案 22．1按键模块 22．2自动开关模块 22．3蜂鸣器模块 22．4显示模块 33硬件电路的设计 33．1单片机 33．1．1AT89S52单片机的简介 33．1．2AT89S52的时钟介绍 53．1．3单片机中断的介绍 73．2电源电路 83．3时钟电路 83.4复位电路 93．5LED数码管显示 103．5．1数码管显示简介 103．5．2数码管编码表 113．6开关操纵 113．7单片机的去抖动 124电路的软件部份 13参考文献 46附录1 47附录2 48附录3 49致谢 501绪论1．1设计意义单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价钱比受到人们的重视和关注，应用普遍，进展快速。单片机具有体积小、速度快、抗干扰能力强，环境要求不高，性能靠得住和价钱低廉等优势,通常在其外部配置外围电路就可组成一完整的操纵系统。由于具有以上优势，在我国，单片机已普遍应用与工业自动化操纵、自动检测、智能仪器仪表、家电电器、电力电子、武器装备、机电一体化设备等方方面面。单片机,亦称单片微电脑或单片微型运算机。它是把中央处置器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入/输出端口(I/0)等要紧运算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型运算机。此刻愈来愈多的家庭都饲养有猫、狗等宠物，可是由于工作等缘故，宠物的饮食规律得不到必然的保障，宠物喂食器能够解决这一问题，宠物自动喂食器能够按时定量的进食，且设计简单方便，有必然的有效价值。1．2设计要求利用单片机的按时功能设计一个宠物自动喂食盒的电路，要求：能够通过键盘输入至少3个倒计不时刻，每一个倒计不时刻到后，发出宠物开始喂食信号；扩展功能：依照年/月/日/时/分的格式输入宠物进食时刻；2设计方案分析此题，依照设计要求先确信了本系统的整体设计原理框图如图1：按键模块单片机自动开关模块按键模块单片机自动开关模块蜂鸣器显示模块图1系统整体设计原理框图2．1按键模块采纳7个触键开关，可实现五个倒计时刻依次键入，同时还有两个调时按键，再一个复位按键。2．2自动开关模块采纳三极管和发光二极管近似表示。本系统是基于52单片机的宠物自动喂食的设计，用电阻和发光二极管代替比较容易，当发光二级管接收到一个低电平常开关闭合，发光二极管导通发出绿光表示自动投食。2．3蜂鸣器模块采纳一个三极管和一个蜂鸣器，由蜂鸣器发出响声吸引宠物过来进食。当发光二极管亮灯时，蜂鸣器接收到一个低电平，蜂鸣器器发出响声吸引宠物过来进食。2．4显示模块选用数码管显示，用一般的数码管显示简单的数字、符号、字母。只需一次显示5个倒计时刻，而且每一个时刻只需显示6个数字，即年/月/日。3硬件电路的设计3．1单片机3．1．1AT89S52单片机的简介AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微操纵器，具有8K在系统可编程Flash存储器。利用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash许诺程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗按时器，2个数据指针，三个16位按时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，许诺RAM、按时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电爱惜方式下，RAM内容被保留，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。3．1．1．1要紧性能与MCS-51单片机产品兼容8K字节在系统可编程Flash存储器1000次擦写周期全静态操作：0Hz～33Hz三级加密程序存储器32个可编程I/O口线三个16位按时器/计数器八个中断源全双工UART串行通道低功耗空闲和掉电模式掉电后中断可唤醒看门狗按时器双数据指针掉电标识符AT89S52双列直插式引脚图图AT89S52双列直插式引脚图3．1．1．3端口介绍P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，现在能够作为输入口利用。作为输入利历时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的缘故，将输出电流（IIL）。另外，和别离作按时器/计数器2的外部计数输入（T2）和时器/计数器2的触发输入（T2EX）。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，现在能够作为输入口利用。作为输入利历时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的缘故，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR）时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口利用很强的内部上拉发送1。在利用8位地址（如MOVX@RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些操纵信号。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，现在能够作为输入口利用。作为输入利历时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的缘故，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）利用。在flash编程和校验时，P3口也接收一些操纵信号。3．1．2AT89S52的时钟介绍单片机的工作进程是：取一条指令、译码、进行操作，再取一条指令、译码、进行微操作，如此自动的一步一步的由微操作依序完成相应指令规定的功能。各指令的微操作在时刻上由严格的顺序，各类微操作的时刻顺序称作为时序。3．1．2．1AT89S52的时钟信号产生方式AT89S52单片机的时钟信号通常有两种产生方式：一是内部时钟方式，二是外部时钟方式。内部时钟方式如下图。在AT89S52单片机内部有一振荡电路，只要在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接石英晶体，就组成了自激振荡器并在单片机内部产生时钟信号。图中电容器C一、C2的作用是稳固频率，快速起振，电容值在5～30pF；晶振CYS的振荡器频率为～12MHz。图内部时钟方式外部时钟方式是把已有时钟信号引入到单片机内，如下图。此方式多用于多片AT89S52单片机同时工作。以便于各单片机同步。一样要求外部信号高电平的持续时刻大于20ns，且为频率低于12MHz的方波。关于采纳CHMOS工艺的单片机，外部时钟要紧由XTAL1端引入，而XTAL2端引脚应悬空。图外部时钟方式3．1．2．2AT89S52的时钟信号晶振周期为最小的时序单元。晶振信号经分频器形成两相错开的时钟信号P1和P2.时钟信号的周期也称为S状态，它是晶振周期的两倍。即一个时钟周期包括两个晶振周期。在每一个时钟周期的前半周期，相位1有效，在每一个时钟周期的后半周期，相位2有效。每一个时钟周期有两个节拍P1和P2，CPU以两相时钟P1和P2为大体节拍指挥各个部件和谐工作。晶振信号12分频后形成机械周期。一个晶振周期包括12个晶振周期或6个时钟周期。因此每一个机械周期的12个晶振脉冲能够表示为S1P1S2P2……S6P6。晶振周期和机械周期是单片机内计算其他时刻值的大体时序单位。如晶振频率为12HZ，那么机械周期为1us，指令周期为1-4us。3．1．3单片机中断的介绍在设计顶用到了外部中断INT0/INT1和按时器T0。它们的中断请求标志别离为IE0,IE1和TF0。这些中断请求标志位别离由特殊功能寄放器TCON和TMOD的相应位锁存。在那个设计中，中断许诺寄放器是首要介绍的。3．1．3．1中断许诺寄放器IE操纵CPU对中断源的开放或屏蔽。中断的开放和屏蔽实现2级操纵，一个总开关中断操纵所有的中断。IE的格式如下：IEEAESET1EX1ET0EX0位地址AFHACHABHAAHA9HA8H

当EA=0时，所有的中断请求被屏蔽，CPU不同意任何请求。当EA=1时，CPU开中断，现在只要五个中断源的中断请求许诺为1，那么开中断。3．1．3．2TMOD-工作方式操纵寄放器用于选择按时器/计数器的工作模式，字节地址为89H,8位分2组，高4位操纵T1，低4位操纵T0,其格式如下：D7D6D5D4D3D2D1D0TMODGATEC/TM1M0GATEC/TM1M0下面对工作方式选择位做说明：M1M0---工作方式选择位，M1M0共有4种编码，别离对应4种工作方式。如表1：表1工作方式选择M1M0工作方式00方式0，为13位定时器/计数器01方式1，为16位定时器/计数器10方式2，8位的常数自动重新装载的定时器/计数器11方式3，仅适应于T0,T0分为两个8位的计数器，停止计数中断的触发方式：电平触发方式和下降沿触发方式。3．2电源电路单片机电源(220v转5v)设计电源电路采纳LM7805集成稳压器作为稳压器件，用典型接法，220V电源整流滤波后送入LM7805稳压，在输出端接一个470U和电容进一步滤除纹波，取得5V稳压电源。电路如下图 图电源电路图3．3时钟电路单片机工作的时刻基准，决定单片机工作速度。时钟电路确实是振荡电路，向单片机提供一个正弦波信号作为基准，决定单片机的执行速度。AT89S51单片机时钟频率范围：0—33MHz，本电路选择。电路如下图。图时钟电路图3．4复位电路单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确信的初始状态，并从初态开始工作。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳固后，若是RST引脚上有一个高电平并维持2个机械周期(24个振荡周期)以上，那么CPU就能够够响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位，那个地址选用手动按钮复位。手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平。一样采纳的方法是在RST端和正电源VCC之间接一个按钮。当人为按下按钮时，那么VCC的+5V电平就会直接加到RST端。由于人的动作再快也会使按钮维持接通达数十毫秒，因此，完全能够知足复位的时刻要求。复位电路工作原理如下图，VCC上电时，C充电，在10K电阻上显现电压，使得单片机复位；几个毫秒后，C充满，10K电阻上电流降为0，电压也为0，使得单片机进入工作状态。工作期间，按下S，C放电。S松手，C又充电，在10K电阻上显现电压，使得单片机复位。几个毫秒后，单片机进入工作状态。图复位电路图3．5LED数码管显示3．5．1数码管显示简介数码管LED串口显示模块通常有两种显示方式:动态显示和静态显示。动态显示：连接方式是将每一个二极管的同名端连在一路，而每一个显示器的公共极COM各自独立的同意I/O线操纵，CPU向字段输出端口输出字型码，所有显示器同意到相同的字符，而要利用哪个显示器要取决于他们的COM的电平，而这段是由I/O端操纵的，由单片机输出。动态扫描时持续的动态扫描，只是肉眼暂留现象，乃发光二极管的余晖效应，给人的感觉是一组稳固的显示数据。静态显示：静态显示显示成效好，可是功耗大，但不占用端口，只需两个串口线输出，变成较为简单。而且采纳静态显示需要的驱动器件多，硬件本钱相对更高。比较以上两种方案，方案一硬件简单程序复杂，方案二硬件复杂程序简单，考虑到实惠和对自己的编程锻炼，选择方案动态显示。动态扫描方式是用其接口电路把所有显示器的8个笔画字段（a—g和dp）同名端连在一路，而每一个显示器的公共极COM各自独立的同意I/O线操纵。CPU向字段输出端口输出字型码时，所有显示器同意到相同的字型码，但究竟利用哪个显示，那么取决于公共极COM端，而这一端是由/WR和/RD操纵的，由单片机决定何时显示哪一名。动态扫描用分时的方式去连番操纵各个显示的COM端，时各个显示器连番亮。在连番点亮扫描进程中，每为显示器的点亮时刻极为短暂，但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的于辉效应，给人的印象就时一组稳固的显示数据。显示部份电路图：图数码管显示原理3．5．2数码管编码表7段数码管能够包括小数点的0～9的数字和部份的英文字母，为了取得不同的字符，数码管各段所加的电平也不同，编码也不一样。共阴极数码管的字型，字段和编码的关系如下表2：表2数码管编码表十六进制数hgfedcba显示代码0００１１１１１１0x3f1０００００１１０0x062０１０１１０１１0x5b3０１００１１１１0x4f4０１１００１１０0x665０１１０１１０１0x6d6０１１１１１０１0x7d7０００００１１１0x078０１１１１１１１0x7f9０１１０１１１１0x6f.１０００００００0x803．6开关操纵本电路要实现可设定5个倒计时设计要求，需要1个复位键，一个“+”和一个“-”按键，另外再加5个时刻设定按键用于实现倒计时刻设定，按键时可直接输出相应倒计时刻。3．7单片机的去抖动单片机去抖动能够用软件和硬件两种方式。硬件方式确实是加去抖动电路，例如在按键两头并联10uF的电容或通过RS触发器连接按键，硬件去抖动从全然上幸免抖动；软件方式那么采历时刻延时以躲过抖动，待信号稳固以后再进行键扫描。关于系统软件量不大的场合，采纳软件去除抖动既节约硬件开销又很有效且有效。因此本设计采纳软件去抖动。4电路的软件部份单片的利用除硬件，一样也要软件的利用，咱们写汇编程序编程CPU可执行的机械码有两种方式，一种是手工汇编，一种是机械汇编。机械汇编通过汇编软件变成机械码，用于MSC-51单片机的汇编软件有初期的A51，随着单片机开发技术的不断进展，从利用一般汇编语言到高级语言的不断进展，Keil是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件。Keilc51汇编，PLM语言和C语言的程序设计，界面友好。Keil是美国keilsoftware公司出品的52系列兼容单片机c语言开发系统。用过汇编语言后再利用C语言来开发，体会加倍深刻。程序框图：Y开始Y开始系统初始化1号键按下？1号盒倒计时时间设定开始倒计时5号键按下？2号键按下？3号键按下？4号键按下？2号盒倒计时时间设定3号盒倒计时时间设定4号盒倒计时时间设定5号盒倒计时时间设定倒计时完？YYYYY结束图程序框图源程序如下：#include<>#include<>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitb1=P1^0;sbitb2=P1^1;sbitb3=P1^2;sbitb4=P1^3;sb