基于单片机的智能宠物投喂系统的设计

摘要随着人们现在生活和工作的压力加大，相互间可以进行沟通交流的次数减少，难以缓解压力和诉苦的人们，选择饲养宠物，但是由于工作场所和公共地区的限制，平时只能将宠物寄放在家中，由于宠物也需要进食，且如果不能得到合理的进食，会影响宠物的身体健康和情绪，导致一些不可预计的事情发生。针对于此，本设计研究一个可以实现智能投喂功能的宠物投喂系统。解决了宠物主人出现外出旅行、过节或者在外工作的情况下，宠物不能够自己寻找自己的粮食进食，避免了宠物进食时间不规律导致宠物身体可能出现状况的问题。该系统由单片机+DS1302时钟功能模块+称重功能模块+继电器功能模块+LCD显示功能模块+蜂鸣器+步进电机等进行组合的设计，实现如下功能：宠物饲料放入容器当中，宠物主人通过设定多个宠物进食时间点，时间一到，系统蜂鸣器发出声响，宠物听到这个声响之后，知道该进食了。本设计主要研究如何设定进食时间点并发出提醒声音。智能宠物投喂系统主要包括单片机控制、宠物自身手动开关和声音提醒、设计倒计时。可以通过键盘设定宠物的进食时间，当依次到达这进食时间，发光二极管会照明，蜂鸣器发出响声，食品会投放出来，宠物便知道可以进行食用。通过LCD1602显示出来宠物进食时间的倒计时。通过单片机读取键盘设定的宠物进食时间，当达到设定的宠物进食的时间，系统将进行自动投喂按指定重量进行食物投喂，当达到指定重量后自动关闭。与此同时，系统还设置了手动控制按钮功能，饲主通过教会宠物自主按下按钮，宠物在饿的时候可以自己进行按下进食。关键词：智能投喂定时控制宠物喂食重量控制

AbstractWiththeincreasingpressureofpeople'slifeandwork,thenumberoftimesthatpeoplecancommunicatewitheachotherisreduced.Peoplewhoaredifficulttorelievethepressureandcomplainchoosetokeeppets.However,duetothelimitationsoftheworkplaceandpublicareas,petscanonlybeplacedathomeatordinarytimes,andtheyalsoneedtoeat.Iftheycan'tgetareasonablediet,itwillaffecttheirhealthKanghemoodleadstosomeunexpectedthings.Inviewofthis,thisdesignstudiesapetfeedingsystemwhichcanrealizeintelligentfeedingfunction.Itsolvestheproblemthatpetownerscan'tfindtheirownfoodtoeatwhentheyaretraveling,havingholidaysorworkingoutside,andavoidstheproblemthatpet'sbodymaybeinastateduetoirregularfeedingtime.ThesystemisdesignedbySCM+DS1302clockfunctionmodule+weighingfunctionmodule+relayfunctionmodule+LCDdisplayfunctionmodule+buzzer+steppermotor,etc.itrealizesthefollowingfunctions:petfeedisputintothecontainer,petownersetsmultiplefeedingtimepoints,whenthetimearrives,thesystembuzzermakesasound,andthepetknowsafterhearingthesoundIt'stimeforTaotoeat.Thisdesignmainlystudieshowtosettheeatingtimepointandmakeawarningsound.Theintelligentpetfeedingsystemmainlyincludessingle-chipmicrocomputercontrol,pet'sownmanualswitchandvoicereminder,designcountdown.Thefeedingtimeofpetscanbesetthroughthekeyboard.Whenthefeedingtimeisreachedinturn,theLEDwillilluminate,thebuzzerwillmakeasound,thefoodwillbeputout,andthepetswillknowthattheycaneat.LCD1602showsthecountdownofpetfeedingtime.Readthefeedingtimeofthepetsetbythekeyboardthroughthesingle-chipmicrocomputer.Whenthesetfeedingtimeofthepetisreached,thesystemwillautomaticallyfeedthepetaccordingtothespecifiedweight.Whenthespecifiedweightisreached,thesystemwillautomaticallyshutdown.Atthesametime,thesystemalsosetsthefunctionofmanualcontrolbutton.Theownercanpressthebuttonbyteachingthepettoeatwhenheishungry. Keywords：intelligentfeedingtimingcontrolpetfeedingweightcontrol目录第一章绪论 第一章绪论1.1研究背景智能宠物投喂器是一种非常有用且方便的设备，可以轻松解决大部分宠物爱好者遇到的难题。普通的喂养宠物都是人们徒手放置宠物食品，这样会浪费很多的人力物力，同时也会减少宠物数量的增长，无法满足更多现代人对宠物的精神寄托的需求。所以提出一种智能宠物投喂器能够自动给宠物投食的一种设备，并由单片机来控制整个系统，以步进电机来控制投放的宠物食品，价格上来说也相对于比较便宜，功能特性也非常地可靠、稳定，并且增加了温度检测和时间日历，方便宠物主人观察时刻的身体是否处于健康状态。科技飞速的发展，和人们生活水平质量不断提高，宠物爱好者也逐渐增多，宠物管理市场也慢慢打开，成为了很多有爱心的宠物管理店以及民营企业致富的一种方式。根据这样的背景，设计了能够实现智能控制的宠物投喂系统。1.2研究意义与目的随着中国社会经济的飞速发展，城市建设快速建成，很多居民家庭不喜欢外出和老年人数量越来越多的问题呈现出来，为了人们的情感寄托以及精神上的需要，宠物行业也慢慢崛起。同时越来越多的人饲养宠物。宠物主人最为关心的问题是宠物的喂养以及宠物的照顾，目前来说宠物的进食方式还是通过宠物主人人工放置食品然后下达命令给宠物进行进食。在当今社会中，人们都处于繁忙的状态，生活时间上基本离不开工作与学习，导致很多时候都会没时间去照顾自己的宠物。当人们在外时间比较长、过年回家或者在外旅游时，宠物进食就出现了比较大的问题。针对市场的需求，我设计了这款智能宠物投喂器。现在许多人都会去选择饲养宠物，但因为经常不在家或者在外时间过长的原因，会打乱宠物自身的饮食时间和饮食规律，设计这款智能宠物投喂器，可以设定固定时间以及宠物平时吃的重量，大大解决了很多宠物饲养的问题。对宠物用品设计的研究，其意义在于能够直观展现我国宠物用品行业发展的现状，有利于预测当前的趋势以及未来的走向，准确把握国内外在宠物行业相比之下竞争力强弱的问题，从产品竞争力的角度提出有效的科学对策和合理建议。因为现在的人越来越多饲养宠物，政府会慢慢关注宠物这一行业，宠物用品也会大额销量，也缩短了我国和国外宠物用品设计的差距。1.3研究现状 目前市场上的宠物投喂器都比较简单，没有太多的实用性功能，这些宠物投喂器都不足以满足现代宠物主人的需求。随着宠物主人想要宠物拥有好的健康状况，以及单片机在自动化装置方面的应用，设计这款智能宠物投喂系统。在第二届中国北京国际宠物用品博览会上，很多人关注他们的自动投喂器，这说明宠物用品市场在快速发展，宠物商品变得越来越自动化以及智能化，博览会上展现了很多智能化的投喂设备和智能化的宠物用品。通过单片机的特性来控制宠物用品，使得宠物用品变得更加灵活，符合“绿色”电子的要求。许多国外的宠物产业的技术和发展都领先于中国的技术与发展，国外主要探索对宠物的喂养、对宠物的培训、健康状况等方面，也十分体现出国外的经济发展情况。相较于中国来说，国外宠物产业探讨问题的层次更加深一些，根据不一样的宠物来选择不一样的宠物用品，能够很好的满足宠物自身的需求，同时也能够提升宠物在实用或感受宠物用品时的愉悦性。能满足宠物的真实需求时判断宠物用品是否实用、适用的标准。现在进口的宠物用品呈两极分化的趋势，一是欧美的宠物用品的品类众多，价格方面也比较偏高水平；另一种是低价位产品，它是源自于东南亚宠物用品产业。针对现在国内市场上的宠物用品和投喂设备比较普通，并且价格处于比较高的水平，使得中国的大部分宠物主人难以接受。设计了这款智能宠物投喂系统，单片机具有体积较小，抗外界的干扰能力比较强烈，内部响应速度也比较快捷而且价格低廉，大多数人都能够接受，并设计好外围电路即可构成一整个控制系统。对智能宠物投喂系统的研究和探索是一个持续发展的过程，在研究过程中，总有一些新的疑问在浮现，这些疑问还得需要我们进行广泛的资料收集，时刻关注最新的动态发展，根据时代变化加以改进。1.4研究目标和内容 预期实现目标如下：（1）定时喂食。能够定时地给宠物提供实物。（2）声音提示。设置的时间到达时发出声音提示，宠物听到后会进行入食。（3）实时时间显示。显示当前的实时时间。（4）设置投喂时间。根据宠物种类以及宠物主人的平时投喂时间方式来设置合适的宠物投喂时间，可设置三次投喂时间。设计思路：通过外部键盘模块设定投喂时间，在程序中通过定时器及中断来实现。首先把定时器的初始值设定完毕，通过中断查询的方式，使得定时器运作，当设置的投喂时间到达目标时间的时候进行复位。在主程序中扫描标志位的状态，根据标志位执行相应的功能。（5）通过软件来对语音进行仿真，载入程序，然后在软件上检测和模拟是否能够发出声音，检测是否能够达到预期所达到的功能，成功则对比相关参数，选择合适的元器件，完成搭建。且语音模块整体上电测试之前，需要提前录制好语音信息录制完成后接入电路，进行系统的整体测试。创新之处，将独立键盘、电机驱动、实时时钟、温度计、LCD显示及语音模块的驱动结合，设计出目前功能较为全面的智能宠物投喂系统。系统工作之前先按下语音按键，语音模块开始录制语音信息，录制完成后按键停止录音。接通电源，通过键盘模块设定投喂时间，用LCD1602显示当前时间以及宠物主人设定的时间。单片机工作的时候不断判断时间，时间达到设定的时间时，语音模块播放录制语音提醒宠物进食，电机开始工作，拉动容器的输出口，宠物的食品慢慢掉落出来，容器出口盖回转到原来位置上。1.5本章小结 本章主要从设计的研究背景及意义，研究当前国内现状，与国外宠物产业发展的差距，宠物产业在当今社会的发展前景和发展趋势，设计的智能宠物投喂系统的主要研究内容和研究采用的方法进行阐述，分析了选题的依据和交代了设计的主要内容。第二章系统整体设计方案2.1设计需求利用单片机的定时功能效果，设计一个智能宠物投喂设备的电路以及外围电路，通过键盘输入3个具有年月日时分的倒计时时间，当时间到达设定的宠物投喂时间后，发出宠物开始投喂信号；其并具有扩展的功能：按照年、月、日、小、分的格式，一个一个地输入宠物目标地进食时间并且输入3次进食地时间；在这基础上进行自主称重实现定量的投喂。除此之外，还具备宠物手动投喂按钮功能，可以让宠物根据饥饿状态进行自主进食。2.2设计思路 如图2-1所示，为单片机智能宠物投喂系统组成框图。该系统组成结构，其中包括：按键设置、时钟芯片、步进电机、语音播放、显示模块、称重模块和单片机。 该系统工作过程如下：通过HX711压力传感器检测当前食物重量，通过LCD液晶显示当前时间、温湿度和当前食物重量、采用按键进行设置多个投喂时间和投喂的粮食重量。当时间到达投喂时间，并且粮食剩余量小于设置的粮食重量，电机会正转，模拟进行投食，重量达到设置标准之后，电机反转，模拟停止投喂。也可让宠物自己按键进行投食。图2-1单片机宠物投喂系统框架2.3系统搭建方案2.3.1方案确定 采用STC89C52这款单片机，通过1602液晶屏实时显示出按键输入的设定时间，并且显示出当前的实时时间，以压力传感器来测量粮食的重量，并对定量投喂的控制，同时设置一个自主进食按钮，可以通过宠物自己手动按压进行定量投喂。2.3.2方案具体构思 本次设计一个智能宠物投喂系统，需要实现的功能有：显示实时时间，温湿度测试、语音提醒和智能控制。通过单片机来控制整个系统的电路，要有显示时间的模块电路，录制好语音信息，通过按键设置语音，电机模拟控制投喂粮食。电源电路供电给给整个电路，投喂过程中有亮灯提示。2.4关键硬件选型2.4.1主控制芯片模块 采用STC公司生产的STC89C52单片机芯片如图2-2所示，这款芯片是8bit微处理器，Flash存储器为8K，并且支持ISP下载，使用方便，可靠性好在线编程可擦除等优点。图2-2STC89C52芯片2.4.2按键功能模块由于矩阵键盘价格较高，对其进行设计给软件程序加大了难度且该系统设计使用仅有几个按钮。本系统将采用独立按键式，通过采用I/O线连接组成单独的按键电路，系统正常工作的时候，一个按键采用一根I/O线，每一个按键都不会影响其他其他按键正常工作的工作状态。2.4.3显示屏模块 采用LCD液晶显示屏，液晶显示屏具有很多显示功能，可以显示出文字和数字、可以显示出图形出来，显示的东西看起来比较清晰，对于本次设计，这个LCD1602的液晶屏是一个不错的选择如图2-3，价格一般，需要的借口线较多，但会比较方便。图2-31602液晶显示屏2.4.4重量检测模块 采用模拟量输出的称重传感器HX711模块如图2-4所示，该传感器是通过应变片的形变产生微小的电压变化，实现重量与电压的线性输出，电压输出范围（0-5V）满足单片机检测需要，有利于单片机实现检测。图2-4HX711模块2.4.5驱动电机模块 采用步进电机进行粮食投喂，其控制的精度高，虽然价格偏贵，但是提高了系统设计成本。2.4.6语音模块 利用单片机发出的方波，采用无源蜂鸣器，因为无源蜂鸣器内部没有震荡源，当有直流信号输入的时候，并不会发出鸣响，并且无源蜂鸣器可以跟LED一起运行工作。2.4.7时钟模块 实现精确的计时时钟，选择了这款DS1302时钟芯片如图2-5所示，DS0302芯片可以自动对年、月、日、时、分、秒进行计数，是一款高性能的芯片，与此同时精密度也很高，工作电压在2.5V-5.5V之间。图2-5DS1302模块2.4.8温度模块 采用数字式传感器DS18B20如图2-6所示，这款传感器为数字式传感器，测量范围比较广泛，测量的精度也较高，进行数据传输给单片机的时候，可以通过数据线将传感器DS18B20与单片机相连接，并可去除A/D模块，使得系统电路变的更加简单，看起来比较简洁。图2-6DS18B20温度模块2.5本章小结 本章主要进行系统的整体设计方案阐述，介绍了设计思路以及设计方案。针对确定的设计方案，以及考虑价格等各个因素，单片机选择STC89C52，选择LCD1602作为显示屏，选择数字式传感器DS18B20作为温度检测。第三章系统硬件设计3.1单片机最小系统电路 STC89C52单片机最小系统电路如图3-1所示，单片机要正常运作时，离不开最基本的工作电路：电源、晶振、复位。添加适合的元器件和电路设计并配合软件程序，实现有针对性的系统功能开发。图3-1基于STC89C52单片机最小系统电路3.2时钟电路时钟电路时单片机提供时钟基准，为单片机产生像时钟一种准确运动的震荡电路，为执行的系统任务提供顺序依据。晶振控制芯片，晶体振荡器是产生时钟频率，和电容组在一起。如图3-2所示为时钟电路图。该电路的反向放大器的输入为XTAL1，XTAL2作为输出，可以选择石晶振荡配置在反向放大器当中，如果采取使用外部时钟源驱动时，只需要接上XTAL1。时钟电路的一个机器周期有6个状态周期，两个振荡周期为一个状态周期，所以一个机器周期共有12个振荡周期，如果外接石英晶体振荡器，则周期为1/12us的振荡周期，所以一个机器周期为1us。图3-2时钟电路3.3复位电路 单片机启动的时候都需要进行复位操作，令各个元器件都处于初始的状态，各个系统的元器件从初始状态开始工作。通过按键按下RST复位操作，复位信号从复位引脚发送到施密特触发器中，当你开机时要用RST按键按钮使电路进行初始化操作，电路出现异常情况时也可通过RST进行重新启动。电路工作状态稳定时，并且振荡器正常稳定，RST引脚上输入高电平且持续两个机器周期或者大于两个机器周期，CPU复位。单片机系统的复位分为两种方式，一种为上电复位，使得RST慢慢变为低电平，一种为按键按钮复位，手动按钮复位。如图3-3为复位电路图。在系统工作时，拔下电源，插上电源重启时，系统将自动进行复位。图3-3复位电路3.4电源电路 如图3-4，是系统的电源电路，电源电路采用了USB进行电源信号滤波，为系统提供稳定的电压源，实现了电源是否正常工作的指示。图3-4电源电路3.5DS1302时钟电路 DS1302时钟电路设计如图3-5所示。该模块是实现精准的24小时制时间计时和定时时间设置的对比，主要功能是提供路灯开启和关闭时间的设定和全天候的计时。图3-5DS1302时钟电路3.6LCD1602显示电路 电路设计如图3-6所示。主要是连接单片机与显示屏接口的通信，进行显示数据的通信传输。显示模块的寄存选择引脚与单片机的P2的0号口相连，读写引脚与P2的1号口相连，使能引脚与单片机P2的2号口相连，接上一个上拉电阻，单片机的P0.1-P0.7口分别与显示模块上的D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7连接。图3-6LCD1602显示电路3.7继电器电路继电器的控制电路设计如图3-7所示。实现继电器的定时控制和按键控制，完成自动打开，以实现自动投喂等功能，由单片机的P3.0口对控制信号进行控制。图3-7继电器控制电路3.8重量检测电路 重量检测电路设计如图3-8所示。该系统采用HX711传感器，该传感器是基于应变测量的原理进行重量的测量，其中信号SCK和DT与单片机中的P1.5口和P1.6口连接，该传感器是通过电信号的方式进行信号的传输。图3-8重量检测电路3.9报警电路 报警电路主要是达到了设定的宠物进食时间，开始发出声音，产生提示音，并提醒宠物来进食。本系统设计采用的是无源蜂鸣器，使用单片机的直流信号就能够驱动。报警电路设计图如图3-9所示，电路由无源蜂鸣器、三极管和2K电阻组成。图3-9报警电路3.10按键电路设计按键电路实现参数的时间设置和手动功能。按键电路如图3-10所示。独立按键模式进行操作按键，各个按键不会相互影响状态，S2对应单片机的P2.3，依次按顺序连接起来，并对其进行控制。图3-10按键电路3.11步进电机设计 步进电机控制设计图如图3-11所示，由ULN2003芯片来进行主控设计，芯片的9-13引脚与选用的5线制步进电机进行连接，芯片的1-7引脚与单片机的P1.0-P1.6口进行连接，由单片机输出控制信号执行控制。图3-11步进电机电路图3.12本章小结本章主要讲述系统的硬件电路设计，单片机的主要电路，介绍了应用电路设计中包含了复位电路设计、电源电路设计、时钟电路设计、显示电路设计、继电器电路设计、重量检测电路设计、蜂鸣器电路设计、步进电机电路设计等，并且根据实际情况选择适合的元器件。第四章系统软件设计4.1软件设计思路通过软件编写来实现各个硬件电路功能，使其运行，硬件是身体，那么软件就是思想。完成硬件的电路后，开始编写软件实现各个模块功能。软件功能可分为两大类：一是主程序，二是子程序。主程序主要控制系统，命令各个模块的进行。子程序也称之为执行程序，实现每一个功能模块所需要的功能。串行口的波特率为9600，1位停止位，无奇偶校验。本次设计采用查询来发送，采用中断来接收，执行子程序并实现功能。4.2主程序设计 主程序设计流程如图4-1所示，该流程是初始化系统，对LCD显示进行初始化，语音功能以及步进电机控制都要进行初始化操作，显示当前的实时时间信息，通过按键设置时间，判断实时时间是否到达设置时间，是则电机转动进行投喂，也可手动按键进行喂食。图4-1主程序设计流程4.3子程序设计 系统的子程序设计是针对具体的操作功能进行模块化编程，将逐个详细介绍按键输入程序、接收键盘输入的信息程序、提示音程序和中断服务程序的设计思路。4.3.1LCD1602程序设计 LCD输入程序设计流程如图4-2所示。LCD1602液晶显示屏接通电源后，对LCD1602进行初始化，将屏幕上的数据清空，并将内部的存储信息消除掉。通过单片机控制显示屏，过一段时间，1602液晶显示屏上会显示出压力数值、温度以及时间信息。设置投喂时间和投喂粮食的重量时，按键输入投喂时间和重量数值，实时变换显示屏上的数据，1602液晶显示执行指令操作，将时间和食品重量内容显示出来。图4-2LCD程序设计流程图4.3.2按键程序设计按键程序设计如图4-3所示，本次按键电路功能不多，可以通过这些按键来设置早中晚投喂时间段和投喂的粮食重量数值。通过对低电平信号检测，在主程序中进行循环对按键按钮的信号检测，当检测发现有低电平信号时，单片机产生中断，强制进入子程序中执行信息接收。按键程序设计中总共有4个按键按钮，分别表示为加、减、确定、返回。在不同页面表示不同的功能。分别用4个函数执行不用的操作，按键下达命令时注意延时操作，避免误差。图4-3按键程序设计流程图4.3.3中断服务程序设计 中断程序设计流程如图4-4所示。该子程序实现当CPU检测到外部烟雾传感器送来的脉冲信号后，定义为附近区域出现火灾灾情信息，从而经过CPU烧写的程序处理之后，使得报警电路开始报警直到没有报警信号为止，同时这一功能可以实现手工按键投喂的功能，通过按键使得执行电机驱动。图4-4中断程序设计流程4.3.4时钟程序设计系统时钟程序设计流程如图4-5所示，该子程序实现基于DS1302的计时和时钟设定等。主要初始化时钟芯片引脚电平，然后就是单片机定时器的初始化，主要是实现秒表计时的功能。然后就进入循环处理的过程，读到时钟里的日期时间，并将数据取出来，在1602液晶显示屏上显示出来，判断是否读取到设定的时间需要启动灯光或者关闭灯光。图4-5系统时钟程序流程图4.3.5重量检测程序设计 重量检测程序设计流程如图4-6所示，该部分主要进行重量传感器的信号的获取检测与判断，通过传感器检测粮食重量，与目标理想的投喂粮食重量进行比较，并且可以对粮食重量的控制。图4-6重量检测程序设计4.4本章小结 本章主要进行了系统软件程序的设计阐述，首先说明了软件系统程序的设计思路，对主程序和子程序设计进行结束，子程序主要实现LCD显示程序显示出时间数据和重量数值、按键输入程序进行信息接收、中断服务程序实现手动按钮投喂功能、系统时钟程序读到日期时间。第五章系统制作及调试 准备好工具和各个元器件，拿出电路板，根据电路图上的排版，计划好每个元器件的摆放位置，开始焊接，选择一个比较大的位置放置显示屏，焊接上拉电阻在P0口位置附近，并通过导线连接，再拿出一条导线连接单片机，通过电烙铁焊接晶振，电路里的复位电路，接着焊接传感器和元器件在电路板上，然后利用导线将各个元器件按照设计好的电路图连接起来，确保避免短路的情况的出现，不然会加大焊接的难度。利用烧录器把编译好的软件烧录进STC89C52单片机里面。5V直流电源电池供电，按下电源开关按钮，观察显示屏，显示屏上有显示东西时则电路运行正常，并且留意其他的元器件是否正常，观察到显示屏上有内容数据和时间显示，则没有问题。 功能测试实物如图5-1所示，完成仿真后，在实物模型进行调试，依次对重量检测功能、定时设置功能、电机控制功能、显示功能进行检测和测试。测试的实际结果如图5-2至5-5所示。图5-1功能测试实物图图5-2重量功能测试图5-3定时设置功能测试图5-4电机控制功能测试图5-5显示功能测试结论 通过几个月的努力，完成本设计所研究的智能宠物投喂系统，实现一个智能宠物投喂设备。宠物主人可以设置平时自己对宠物喂食的时间，录制好喂食命令语音，达到时间设定后，电机控制粮食出来，并且通过语音播放来让自己的宠物进食。设计的这款设备，能够对宠物进行更好的喂养。 本次设计的系统也存在着不足之处：没有更多的食物放置槽，粮食比较单一，未能方便宠物进食不同的粮食和水。同时也有几个方面可以继续扩展：（1）加入远程短信通知模块，设备出故障或者屋内出现问题可通过短信通知用户。（2）可以设置多个食物放置槽，依次打开食物槽，方便宠物进食，实现营养均衡。考虑到作品做的并不是挺好看，但是价格成本还是能接受的。制作期间也遇到过很多的问题，在导师的指导之下，一点点地去查阅资料，也学到了很多知识，希望在以后的工作中做得更好，更加完美参考文献[1]石文轩,宋薇.基于单片机MCS-51的智能密码锁设计[M].武汉工程职业技术学院学报,2004,(01).[2]祖龙起,刘仁杰.一种新型可编程密码锁[J].大连轻工业学院学报,2002,(01).[3]叶启明.单片机制作的新型安全密码锁[J].家庭电子,2005,(10).[4]李明喜.新型存储柜锁的设计[J].机电产品开发与创新,2004,(03).[5]董继成.一种新型安全的单片机密码锁[J].电子技术,2004,(03).[6]杨茂涛.一种存储柜锁的实现[J].福建电脑,2004,(08).[7]瞿贵荣.实用存储柜锁[J].家庭电子,2000,(07).[8]ATmega.ATmega8L-8AC,2006,(01).[9]WirelessWorld，1998，vol、84，No、1509，p69.[10]王千.实用电子电路大全[M]，电子工业出版社，2001，p101.[11]何立民.单片机应用技术选编[M]，北京：北京航空大学出版社，1998.[12]李华.MCS-51系列单片机使用接口技术[M]，北京航空航天大学出版社，1993.[13]彭为.单片机典型系统设计实例精讲[M]，北京：电子工业出版社，2006.[14]潘永雄.新编单片机原理与应用[M]，西安：西安电子科技大学出版社，2003.[15]童诗白,华成英，模拟电子技术基础[M]，北京：高等教育出版社，2000.[16]阎石主.数字电子技术基础[M]，北京：高等教育出版社，1998.[27]樊昌信,曹丽娜.通信原理[M]，北京：国防工业出版社，2007.[28]李瀚荪.电路分析基础[M]，北京：高等教育出版社1991.[19]郭海英.基于单片机的电子安全密码锁的设计[M].现代电子技术,2005,(13).[20]何希才,杜煜.实用电子电路设计[M].北京：电子工业出版社,1998.[21]康华光.电子技术基础（第四版）[M].北京:高等教育出版社,1998.[22]俞睆卿.智能家居终端的研究与设计[D]上海交通大学2008.[23]林旭东.智能家居系统相关技术及发展趋势[J].创新科技导报.2008.6.5-6.[24]李方.浅谈几种智能家居系统网络技术[J].计算机与网络.2006年.5（2）.98-101.[25]陈文智.嵌入式系统开发原理与实践.清华大学出版社.2005.[26]贾宗璞，许合利.C语言程序设计.中国矿业大学出版社，2007.[27]谭浩强.C程序设计.清华大学出版社，2005.[28]余发山，王福忠.单片机原理及应用技术.中国矿业大学出版社，2008.[29]沈星星，丛露微.基于ZigBee的智能家具控制系统，论文选粹，2011第3期[30]冯培昌，周晓云，陈孝伟.无线传感器网络探讨[J].电气自动化.2005年.27（5）.73-75.[31]周健明，江玲.ZigBee网络层关键技术研究与实现.黄石理工学院学报.2009.25.致谢四年的时间飞逝而过，在这四年的大学生活里，非常感谢遇到的老师、同学、朋友、辅导员和美丽的校园，陪我度过了这美好的四年，在此之中也收获了很多东西，知识、友情以及爱情。校园里阳光下阴凉的长凳、绿茵的草地上有着热爱运动的人、课堂上有着老师滔滔不绝的传授知识、风趣的校园社团活动、图书馆里面安静的学习气氛以及在校外兼职的乐趣，都是我人生当中的一道风景线，也是十分怀念的。非常感谢这次毕业设计当中佟老师对我的悉心关照，在佟老师您的指导下，逐一解决和克服各个难关，在疫情之下没能够和老师面对面解决问题，在线上慢慢指导，抽出时间来解决我的问题，并且线上询问我们毕业设计的进展情况，询问我们有没有找到合适的工作，对我们的实习进行指导和帮助，根据各个人的实际情况来给出相对应的措施与建议，非常由衷地感谢佟老师。感谢我的父母，对我的呵护与关怀，为了家庭努力工作，给我最好的生活条件，让我不愁吃穿，在你们的教育下我成为一个懂事听话的人。在未来的日子里，希望自己越来越好，成为你们的依靠，非常感激我亲爱的爸爸妈妈一直以来的照顾。感谢我的室友和同专业以及同班的人，在学习和生活上遇到了困难你们都会帮助我和支持我，也会有时候一起谈心聊天，让我感到了放松和愉悦，开开心心地聚餐。在学习上有困难会一起共同讨论，共同克服困难，一起解决问题。希望在日后里，大家前程似锦，前途无量。感谢校园带给我的学习和生活环境，有着优美的校园，祝母校能够招收到五湖四海的人才，增强校园实力。感谢四年间父母、老师、同学的细心呵护，希望未来我能够成为有价值的好青年，为祖国增添一份光彩。

附录系统总电路图

怎样提高电脑系统运行速度WindowsXP的启动速度比Windows2000要快30%左右，但相对于Windows98仍然要慢了不少，不过，我们可以通过优化设置，来大大提高WindowsXP的启动速度。加快系统启动速度主要有以下方法：尽量减少系统在启动时加载的程序与服务；对磁盘及CPU等硬件进行优化设置；修改默认设置，减少启动等待时间等。这些方法大部分既可减少系统启动的时间，又可以节省系统资源，加快电脑运行速度。1.加快系统启动速度WindowsXP的启动速度比Windows2000要快30%左右，但相对于Windows98仍然要慢了不少，不过，我们可以通过优化设置，来大大提高WindowsXP的启动速度。加快系统启动速度主要有以下方法：尽量减少系统在启动时加载的程序与服务；对磁盘及CPU等硬件进行优化设置；修改默认设置，减少启动等待时间等。这些方法大部分既可减少系统启动的时间，又可以节省系统资源，加快电脑运行速度。(1)MsconfigWindowsXP的启动速度在系统安装初期还比较快，但随着安装的软件不断增多，系统的启动速度会越来越慢，这是由于许多软件把自己加在了启动程序中，这样开机即需运行，大大降低了启动速度，而且也占用了大量的系统资源。对于这样一些程序，我们可以通过系统配置实用程序Msconfig将它们从启动组中排除出去。选择“开始”菜单中的“运行”命令，在“运行”对话框中键入“Msconfig”，回车后会弹出“系统配置实用程序”对话框，选择其中的“启动”选项卡(如图1)，该选项卡中列出了系统启动时加载的项目及来源，仔细查看每个项目是否需要自动加载，否则清除项目前的复选框，加载的项目越少，启动的速度就越快。设置完成后需要重新启动方能生效。(2)BootvisBootvis是微软提供的一个启动优化工具，可提高WindowsXP的启动速度。用BootVis提升WindowsXP的启动速度必须按照正确的顺序进行操作，否则将不会起到提速的效果。其正确的操作方法如下：启动Bootvis，从其主窗口(如图2)中选择“工具”菜单下的“选项”命令，在“符号路径”处键入Bootvis的安装路径，如“C:\ProgramFiles\Bootvis”，单击“保存”退出。从“跟踪”菜单中选择“下次引导”命令，会弹出“重复跟踪”对话框，单击“确定”按钮，BootVis将引导WindowsXP重新启动，默认的重新启动时间是10秒。系统重新启动后，BootVis自动开始运行并记录启动进程，生成启动进程的相关BIN文件，并把这个记录文件自动命名为TRACE_BOOT_1_1。程序记录完启动进程文件后，会重新启动BootVis主界面，在“文件”菜单中选择刚刚生成的启动进程文件“TRACE_BOOT_1_1”。窗口中即会出现“CPU>使用”、“磁盘I/O”、“磁盘使用”、“驱动程序延迟”等几项具体图例供我们分析，不过最好还是让BootVis程序来自动进行分析：从“跟踪”菜单中选择“系统优化”命令，程序会再次重新启动计算机，并分析启动进程文件，从而使计算机启动得更快。(3)禁用多余的服务WindowsXP在启动时会有众多程序或服务被调入到系统的内存中，它们往往用来控制Windows系统的硬件设备、内存、文件管理或者其他重要的系统功能。但这些服务有很多对我们用途不大甚至根本没有用，它们的存在会占用内存和系统资源，所以应该将它们禁用，这样最多可以节省70MB的内存空间，系统速度自然也会有很大的提高。选择“开始”菜单中的“运行”命令，在“运行”对话框键入“services.msc”后回车，即可打开“服务”窗口。窗口的服务列表中列出了系统提供的所有服务的名称、状态及启动类型。要修改某个服务，可从列表双击它，会弹出它的属性对话框(如图3)，你可从“常规”选项卡对服务进行修改，通过单击“启动”、“停止”、“暂停”、“恢复”四个按钮来修改服务的状态，并可从“启动类型”下拉列表中修改启动类型，启动类型有“自动”、“手动”、“已禁用”三种。如果要禁止某个服务在启动自动加载，可将其启动类型改为“已禁用”。WindowsXP提供的所有服务有36个默认是自动启动的，实际上，其中只有8个是必须保留的(见下表)，其他的则可根据自己的需要进行设置，每种服务的作用在软件中有提示。4)修改注册表来减少预读取，减少进度条等待时间WindowsXP在启动过程中会出现一个进度条，我们可以通过修改注册表，让进度条只跑一圈就进入登录画面。选择“开始”菜单中的“运行”命令，在“运行”对话框键入“regedit”命令后回车，即可启动注册表编辑器，在注册表中找HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SessionManager\MemoryManagement\PrefetchParameters，选择其下的EnablePrefetcher键，把它的键值改为“1”即可。(5)减少开机磁盘扫描等待时间当Windows日志中记录有非正常关机、死机引起的重新启动，系统就会自动在启动的时候运行磁盘扫描程序。在默认情况下，扫描每个分区前会等待10秒钟，如果每个分区都要等上10秒才能开始进行扫描，再加上扫描本身需要的时间，会耗费相当长的时间才能完成启动过程。对于这种情况我们可以设置取消磁盘扫描的等待时间，甚至禁止对某个磁盘分区进行扫描。选择“开始→运行”，在运行对话框中键入“chkntfs/t:0”，即可将磁盘扫描等待时间设置为0；如果要在计算机启动时忽略扫描某个分区，比如C盘，可以输入“chkntfs/xc:”命令；如果要恢复对C盘的扫描，可使用“chkntfs/dc:”命令，即可还原所有chkntfs默认设置，除了自动文件检查的倒计时之外。2.提高系统运行速度提升系统运行速度的思路与加快启动的速度类似：尽量优化软硬件设置，减轻系统负担。以下是一些常用的优化手段。(1)设置处理器二级缓存容量WindowsXP无法自动检测处理器的二级缓存容量，需要我们自己在注册表中手动设置，首先打开注册表，找到“HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SessionManager\MemoryManagement\”，选择其下的“SecondLevelDataCache”，根据自己所用的处理器设置即可，例如PIIICoppermine/P4Willamette是“256”，AthlonXP是“384”，P4Northwood是“512”。(2)提升系统缓存同样也是在“HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SessionManager\MemoryManagement\”位置，把其下的“LargeSystemCache”键值从0改为1，WindowsXP就会把除了4M之外的系统内存全部分配到文件系统缓存中，这样XP的内核能够在内存中运行，大大提高系统速度。通常来说，该优化会使系统性能得到相当的提升，但也有可能会使某些应用程序性能降低。需要注意的是必须有256M以上的内存，激活LargeSystemCache才可起到正面的作用，否则不要轻易改动它。(3)改进输入/输出性能这个优化能够提升系统进行大容量文件传输时的性能，不过这只对服务器用户才有实在意义。我们可在中新建一个DWORD(双字节值)键值，命名为IOPageLockLimit。一般情况下把数据设置8~16MB之间性能最好，要记住这个值是用字节来计算的，例如你要分配10MB的话，就是10×?1024×1024，也就是10485760。这里的优化也需要你的机器拥有大于256M的内存。(4)禁用内存页面调度在正常情况下，XP会把内存中的片断写入硬盘，我们可以阻止它这样做，让数据保留在内存中，从而提升系统性能。在注册表中找到“HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SessionManager\MemoryManagement\”下的“DisablePagingExecutive”键，把它的值从0改为1即可禁止内存页面调度了。(5)关闭自动重新启动功能当WindowsXP遇到严重问题时便会突然重新开机，可从注册表将此功能取消。打开注册表编辑器，找到“HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\CrashControl\”将AutoReboot键的Dword值更改为0，重新启动后设置即可生效。(6)改变视觉效果WindowsXP在默认情况下启用了几乎所有的视觉效果，如淡入淡出、在菜单下显示阴影。这些视觉效果虽然漂亮，但对系统性能会有一定的影响，有时甚至造成应用软件在运行时出现停顿。一般情况下建议少用或者取消这些视觉效果。选择桌面上“我的电脑”图标，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“属性”命令，打开“系统属性”对话框。选择“高级”选项卡，在其中的“性能”栏中单击“设置”按钮，会弹出“性能选项”对话框(如图4)，可选择“调整为最佳性能”单选框来关闭所有的视觉效果，也可选择“自定义”然后选择自己需要的视觉效果。(7)合理设置页面虚拟内存同样也是在“性能选项”对话框中，选择“高级”选项卡，在其中的“虚拟内存”栏中单击“更改”按钮，接下来选择虚拟内存为“自定义大小”，然后设置其数值。一般情况下，把虚拟设为不小于256M，不大于382M比较合适，而且最大值和最小值最好一样。(8)修改外观方案WindowsXP默认的外观方案虽然漂亮，但对系统资源的占用也多，可将其改为经典外观以获得更好的性能。在桌面空白位置单击鼠标右键，从弹出的快捷菜单中选择“属性”命令，会打开“显示属性”对话框，在“主题”选项卡选择主题为“Windows经典”，即可将外观修改为更为经济的Windows经典外观。(9)取消XP对ZIP支持WindowsXP在默认情况下打开了对zip文件支持，这要占用一定的系统资源，可选择“开始→运行”，在“运行”对话框中键入“regsvr32/uzipfldr.dll”，回车确认即可取消XP对ZIP解压缩的支持，从而节省系统资源。(10)关闭Dr.WatsonDr.Watson是WindowsXP的一个崩溃分析工具，它会在应用程序崩溃的时候自动弹出，并且在默认情况下，它会将与出错有关的内存保存为DUMP文件以供程序员分析。不过，记录DUMP文件对普通用户则毫无帮助，反而会带来很大的不便：由于Dr.Watson在应用程序崩溃时会对内存进行DUMP记录，将出现长时间硬盘读写操作，要很长一断时间程序才能关闭，并且DUMP文件还会占用大量磁盘空间。要关闭Dr.Watson可打开注册表编辑器，找到“HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\WindowsNT\CurrentVersion\AeDebug”分支，双击其下的Auto键值名称，将其“数值数据”改为0，最后按F5刷新使设置生效，这样就取消它的运行了。同样，我们可以把所有具备调试功能的选项取消，比如蓝屏时出现的memory.dmp，可在“系统属性”对话框中选择“高级”选项卡，单击“启动和故障恢复”栏中的“设置”按钮，并在弹出的“启动和故障恢复”对话框中选择“写入调试信息”为“无”(如图5)。(11)启动硬盘/光驱DMA模式打开“系统属性”对话框，选择“硬件”选择卡中的“设备管理器”按钮，打开“设备管理器”窗口，在设备列表中选择“IDEATA/ATAPI控制器”，双击“主要IDE通道”或“次要IDE通过”，在其属性对话框的“高级设置”选项卡中检查DMA模式是否已启动，一般来说如果设备支持，系统就会自动打开DMA功能，如果没有打开可将“传输模式”设为“DMA(若可用)”。(12)关掉不用的设备WindowsXP总是尽可能为电脑的所有设备安装驱动程序并进行管理，这不仅会减慢系统启动的速度，同时也造成了系统资源的大量占用。针对这一情况，你可在设备管理器中，将PCMCIA卡、调制解调器、红外线设备、打印机端口(LPT1)或者串口(COM1)等不常用的设备停用，方法是双击要停用的设备，在其属性对话框中的“常规”选项卡中选择“不要使用这个设备(停用)”。在重新启动设置即可生效，当需要使用这些设备时再从设备管理器中启用它们。(13)关闭错误报告当应用程序出错时，会弹出发送错误报告的窗口，其实这样的错误报告对普通用户而言几乎没有任何意义，关闭它是明智的选择。在“系统属性”对话框中选择“高级”选项卡，单击“错误报告”按钮，在弹出的“错误汇报”对话框中，选择“禁用错误汇报”单选项，最后单击“确定”即可。另外我们也可以从组策略中关闭错误报告：从“运行”中键入“gpedit.msc”，运行“组策略编辑器”，展开“计算机配置→管理模板→系统→错误报告功能”，双击右边设置栏中的“报告错误”，在弹出的“属性”对话框中选择“已禁用”单选框即可将“报告错误”禁用。(14)关闭自动更新“自动更新”功能对许多WindowsXP用户而言并不是必需的，可将其关闭以节省系统资源。在“我的电脑”上单击鼠标右键，从快捷菜单中选择“属性”命令，选择“系统属性”对话框中的“自动更新”选项卡，勾选“关闭自动更新，我将手动更新计算机”单选框，单击“确定”按钮即可关闭自动更新功能。如果在“服务”已经将“AutomaticUpdates”服务关闭，“系统属性”对话框中的“自动更新”选项卡就不能进行任何设置了。(15)去掉菜单延迟去掉菜单弹出时的延迟，可以在一定程度上加快XP。要修改的键值位置在“HKEY_CURRENT_USER\ControlPanel\Desktop”。修改其下的“MenuShowDelay”键，把默认的400修改为0，按F5刷新注册表即可生效。(16)清除预读文件WindowsXP的预读设置虽然可以提高系统速度，但是使用一段时间后，预读文件夹里的文件数量会变得相当庞大，导致系统搜索花费的时间变长。而且有些应用程序会产生死链接文件，更加重了系统搜索的负担。所以，应该定期删除这些预读文件。预计文件存放在WindowsXP系统文件夹的Prefetch文件夹中，该文件夹下的所有文件均可删除。(17)关闭自动播放功能在WindowsXP中，当往光驱中放入光盘或将USB硬盘接上电脑时，系统都会自动将光驱或USB硬盘扫描一遍，同时提示你是否播放里面的图片、视频、音乐等文件，如果是拥有多个分区的大容量的USB硬盘，扫描会耗费很长的时间，而且你得多次手动关闭提示窗口，非常麻烦。这种情况下我们可以将WindowsXP的自动播放功能关闭。运行“组策略”程序。在组策略窗口左边栏中，打开“计算机配置”，选择“管理模板”下的“系统”，然后在右边的配置栏中找到“关闭自动播放”并双击它，会弹出“关闭自动播放属性”对话框。在其中“设置”选项卡中选择“已启用”，“关闭自动播放”下拉列表中选择“所有驱动器”(如图6)。这样以后就不用担心WindowsXP的“自动播放”功能带来的麻烦了。如果你只是想禁止系统扫描某个驱动器(如USB硬盘)上的文件，可采用下面的方法。先连上你的USB硬盘，让系统将它识别出来。然后打开“我的电脑”，选择USB硬盘上的某个分区，按鼠标右键，会弹出磁盘属性窗口，选取“自动播放”选项卡，将所有内容的类型都选择为不执行操作。如果USB硬盘有多个分区，对所有分区都进行同样的操作，这样当你将USB驱动器拔掉再重新接上时，系统会将USB硬盘识别出来，而不会反复问你是否播放USB硬盘中的文件了。3.加快关机速度WindowsXP的关机速度要慢于启动速度，特别有些任务还需要手工结束，更加延缓了关机速度。因此，要加快关机速度，首先要开启WindowsXP的自动结束任务功能。具体步骤是：从注册表中找到“HKEY_CURRENT_USER\ControlPanel\Desktop”，把“AutoEndTasks”的键值设置为1即可。然后再修改“HungAppTimeout”为“4000(或更小)”(预设为5000)，该键值同样也在“HKEY_CURRENT_USER\ControlPanel\Desktop”下；最后一步再找到“HKEY_LOCAL_MACHINE\System\CurrentControlSet\Control\”，同样把WaitToKillServiceTimeout设置为“4000”；通过这样设置后的关机速度明显要加快了。够全面吧~~◆二、硬件优化设置◆1、关掉不用的设备

在设备管理器中，将PCMCIA卡、调制解调器、红外线设备、打印机端口(LPT1)或者串口(COM1)等不常用的设备停用，在要停用设备属性对话框中的“常规”选项卡中选择“不要使用这个设备(停用)”。当需要使用这些设备时再从设备管理器中启用它们。◆2、内存性能优化

WindowsXP中有几个选项可以优化内存性能，它们全都在注册表下面位置：HKEY_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSetControlSession

ManagerMemory

Management

1）禁用内存页面调度（Paging

Executive）

XP会把内存中的片断写入硬盘，我们可以阻止它这样做，让数据保留在内存中，从而提升系统性能。256M以上内存才使用这个设置。把“DisablePagingExecutive”的值从0改为1就可以禁止内存页面调度了。

2）提升系统缓存

必须有256M以上的内存，才激活它。把LargeSystemCache键值从0改为1，一般来说，这项优化会使系统性能得到相当的提升，但也有可能会使某些应用程序性能降低。

3）输入/输出性能

内存大于256M才更改这里的值，这个优化只对server（服务器）用户才有实在意义，它能够提升系统进行大容量文件传输时的性能。建一个DWORD（双字节值）键值，命名为IOPageLockLimit，数值设8M－16M字节之间性能最好，具体设什么值，可试试哪个值可获得最佳性能。这个值是用字节来计算的，比如你要分配12M，就是12×1024×1024，也就是12582912。◆3、启动硬盘/光驱DMA模式

“系统属性”－“硬件”－“设备管理器”，在设备列表中选择“IDE

ATA/ATAPI控制器”，双击“主要

IDE

通道”或“次要

IDE

通道”，在其属性对话框的“高级设置”选项卡中检查DMA模式是否已启动，一般来说如果设备支持，系统就会自动打开DMA功能，如果没有打开可将“传输模式”设为“DMA（若可用）”（在BIOS里也应该要先设为支持DMA）。

◆4、关闭自动播放功能

运行“组策略”程序,在组策略窗口左边栏中打开“计算机配置”，选择“管理模板”下的“系统”，然后在右边的配置栏中找到“关闭自动播放”并双击它，会弹出“关闭自动播放属性”对话框，在其中“设置”选项卡中选择“已启用”，“关闭自动播放”下拉列表中选择“所有驱动器”。

◆5、设置二级缓存容量

WindowsXP有时无法自动检测处理器的二级缓存容量，需要我们手动设置。运行注册表编辑器，找到HKCU_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSetControlSession

ManagerMemory

Management,选择Dword值SecondLevelDataCache（如果没有就新建这个值），修改这个值（填时使用10进制）为你的CPU的二级缓存的大小，比如你的CPU的二级缓存是256KB，就修改Dword值SecondLevelDataCache为10进制的256即可。二级缓存大小介绍AMD系列Duron

64KB

K6-3

Thunderbird

Ath