论文部分内容阅读
[摘 要]本文设计的是智能自动喂鱼器，即先将宠物饲料放入其中，通过设定喂食时间点，当到达这一时间点后，系统发出给控制电机信号自动进行喂食。设计中加入的万年历和温度传感器，方便记录宠物的生长周期。倒计时和日期等信息通过LCD12864液晶显示。系统操作简单，电路运行稳定，具有一定的推广价值。
[关键词]自动喂鱼器；STC89C51单片机；LCD12864液晶；万年历
中图分类号：TN02；TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）09-0140-01
1 引言
自动喂鱼器是基于单片机控制的一种非常有实用价值的智能设备。所以这种由单片机控制的自动喂鱼器，以步进电机为执行元件，其结构简单，价格便宜。具有安全、稳定、可靠、简单、实用特点，并增加了许多新功能。
2 系统方案设计
设计一个智能自动喂鱼器要想实现自动控制、正常显示时间、温度和提示的功能，就要细分到各个模块去实现。首先要具备一个单片机控制整个电路正常工作，还要有显示时间、步进电机驱动的模块电路，喂鱼时间的设置可以通过按键随意更改，步进电机转动自动投放食物。电源电路的模块给整个电路供电，喂食过程中伴随照明灯的点亮。
3 硬件模块
3.1 主控系统
单片机中央处理系统的方案设计，选用STC89C51单片机作为中央处理器，该单片机最高工作时钟频率为80MHz，片内含8KBytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部，省去了购买通用编程器，而且速度更快。内部集成MAX810专用复位电路，整个系统结构紧凑，抗干扰能力强，性价比高。
单片机模块是主要的设计部分，整个控制都是依靠单片机来完成的。
3.2 液晶显示模块LCD12864
1、LCD12864简介。带中文字库的128×64是一种具有4位、8位并行，2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体，中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64，内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集。利用该模块灵活的接口方式和简单、操作指令方便，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字，也可完成图形显示。并且电压和功耗都比较小。2、管脚说明（表1）。3、液晶显示模块LCD12864连接原理图。LCD12864显示日期、时间、温度、年份等。显示模块电路如图1所示，液晶模块的1管脚和20管脚接电源地，2管脚接电源给液晶显示器供电。
3.3 按键模块
按键模块采用8个触键开关。K1是复位按键，K2为确定键，K3为选择键，K4、K5为加减键，K6、K7、K8为定时喂鱼按键在电路中的连接如图2所示。
3.4 蜂鸣器模块
蜂鸣器模块采用的是三极管和一个蜂鸣器，由蜂鸣器对水温进行检测。当水温超过设定值上限时，蜂鸣器接收到一个高电平，进行报警。
3.5 照明灯
照明指示灯用白色LED灯代替，用来给喂鱼器提供光照，以便于鱼儿在昏暗的环境中可以找到食物。
3.6 DS1302模块
DS1302时钟电路模块由单片机采集它的时钟数据经过程序处理，最后给LCD显示。DS1302采用的是SPI三线接口，而且能够与CPU进行同步通信，可采用突发方式一次传送多个字节的RAM数据时钟信号与时钟信号。
用DS1302时钟可提供秒、分、时、星期、月和年，可以进行自动调整。工作电压范围是2.5V-5.5V。供电是双电源供电的方式。
3.7 DS18B20温度测试模块
DS18B20温度测试模块检测水温变化，温度过高蜂鸣提示，要求检查鱼缸水温。DS18B20是数字式的温度传感器，它的测量精度高，电路连接非常简单，此类传感器只需要一条数据线就能进行数据传输。
3.8 步进电机模块
1、步进电机和步进电机驱动简介。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超載的情况下，电机的转速、停止的位置取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列，具有工作电压高、电流增益高、温度范围广、负载能力强等特点。2、功能说明。喂鱼器的喂食过程是，通过键盘设定倒计时间，当依次到达设定时间时，单片机驱动发光二极管发光，步进电机转动并自动投放食物。
4 系统软件设计
本系统软件采用C语言编程主程序包括步进电机模块、按键电路、LCD12864液晶显示、DS1302电路模块、DS18B20测温模块和蜂鸣器模块等。通过开始程序初始化，则执行DS1302的时间、日期等读取显示，最后依次循环这些相同的操作。
5 结论
本设计所研究的是基于单片机技术的智能喂食系统，实现一个智能自动喂鱼器，自动喂鱼器的发展和应用给饲养宠物者带来了很大的便利。此设备最大特点就是使用户能够操作简单、易懂、灵活；且安全、稳定、智能性高、性价比高，是一款小功率的智能喂食系统。
参考文献
[1] 胡宴如主编.《模拟电子技术》.第4版.高等教育出版社.2014.
[2] 杨志忠主编.《数字电子技术及应用》.第3版.高等教育出版社.2011.
[3] 于彤主编.《传感器原理及应用》.第3版.机械工业出版社.2015.
[关键词]自动喂鱼器；STC89C51单片机；LCD12864液晶；万年历
中图分类号：TN02；TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）09-0140-01
1 引言
自动喂鱼器是基于单片机控制的一种非常有实用价值的智能设备。所以这种由单片机控制的自动喂鱼器，以步进电机为执行元件，其结构简单，价格便宜。具有安全、稳定、可靠、简单、实用特点，并增加了许多新功能。
2 系统方案设计
设计一个智能自动喂鱼器要想实现自动控制、正常显示时间、温度和提示的功能，就要细分到各个模块去实现。首先要具备一个单片机控制整个电路正常工作，还要有显示时间、步进电机驱动的模块电路，喂鱼时间的设置可以通过按键随意更改，步进电机转动自动投放食物。电源电路的模块给整个电路供电，喂食过程中伴随照明灯的点亮。
3 硬件模块
3.1 主控系统
单片机中央处理系统的方案设计，选用STC89C51单片机作为中央处理器，该单片机最高工作时钟频率为80MHz，片内含8KBytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部，省去了购买通用编程器，而且速度更快。内部集成MAX810专用复位电路，整个系统结构紧凑，抗干扰能力强，性价比高。
单片机模块是主要的设计部分，整个控制都是依靠单片机来完成的。
3.2 液晶显示模块LCD12864
1、LCD12864简介。带中文字库的128×64是一种具有4位、8位并行，2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体，中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64，内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集。利用该模块灵活的接口方式和简单、操作指令方便，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字，也可完成图形显示。并且电压和功耗都比较小。2、管脚说明（表1）。3、液晶显示模块LCD12864连接原理图。LCD12864显示日期、时间、温度、年份等。显示模块电路如图1所示，液晶模块的1管脚和20管脚接电源地，2管脚接电源给液晶显示器供电。
3.3 按键模块
按键模块采用8个触键开关。K1是复位按键，K2为确定键，K3为选择键，K4、K5为加减键，K6、K7、K8为定时喂鱼按键在电路中的连接如图2所示。
3.4 蜂鸣器模块
蜂鸣器模块采用的是三极管和一个蜂鸣器，由蜂鸣器对水温进行检测。当水温超过设定值上限时，蜂鸣器接收到一个高电平，进行报警。
3.5 照明灯
照明指示灯用白色LED灯代替，用来给喂鱼器提供光照，以便于鱼儿在昏暗的环境中可以找到食物。
3.6 DS1302模块
DS1302时钟电路模块由单片机采集它的时钟数据经过程序处理，最后给LCD显示。DS1302采用的是SPI三线接口，而且能够与CPU进行同步通信，可采用突发方式一次传送多个字节的RAM数据时钟信号与时钟信号。
用DS1302时钟可提供秒、分、时、星期、月和年，可以进行自动调整。工作电压范围是2.5V-5.5V。供电是双电源供电的方式。
3.7 DS18B20温度测试模块
DS18B20温度测试模块检测水温变化，温度过高蜂鸣提示，要求检查鱼缸水温。DS18B20是数字式的温度传感器，它的测量精度高，电路连接非常简单，此类传感器只需要一条数据线就能进行数据传输。
3.8 步进电机模块
1、步进电机和步进电机驱动简介。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超載的情况下，电机的转速、停止的位置取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列，具有工作电压高、电流增益高、温度范围广、负载能力强等特点。2、功能说明。喂鱼器的喂食过程是，通过键盘设定倒计时间，当依次到达设定时间时，单片机驱动发光二极管发光，步进电机转动并自动投放食物。
4 系统软件设计
本系统软件采用C语言编程主程序包括步进电机模块、按键电路、LCD12864液晶显示、DS1302电路模块、DS18B20测温模块和蜂鸣器模块等。通过开始程序初始化，则执行DS1302的时间、日期等读取显示，最后依次循环这些相同的操作。
5 结论
本设计所研究的是基于单片机技术的智能喂食系统，实现一个智能自动喂鱼器，自动喂鱼器的发展和应用给饲养宠物者带来了很大的便利。此设备最大特点就是使用户能够操作简单、易懂、灵活；且安全、稳定、智能性高、性价比高，是一款小功率的智能喂食系统。
参考文献
[1] 胡宴如主编.《模拟电子技术》.第4版.高等教育出版社.2014.
[2] 杨志忠主编.《数字电子技术及应用》.第3版.高等教育出版社.2011.
[3] 于彤主编.《传感器原理及应用》.第3版.机械工业出版社.2015.