重慶大學(xué)城市科技學(xué)院 曠 璨 黃希偉 周 朋 林梓良 李 敏 汪 鑫

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和物質(zhì)生活水平的提高，人們的精神和物質(zhì)文化需求日益增長(zhǎng)，當(dāng)今社會(huì)喂養(yǎng)寵物的家庭越來(lái)越多。為了解決很多人沒(méi)有時(shí)間照看寵物導(dǎo)致寵物無(wú)法得到良好照料的問(wèn)題，我們團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了能夠?qū)櫸镞M(jìn)行日常生活照料的智能寵物窩。本次設(shè)計(jì)通過(guò)單片機(jī)對(duì)直流電機(jī)、舵機(jī)、紅外傳感器模塊、藍(lán)牙模塊、煙霧傳感器模塊和溫濕度傳感器等模塊的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)寵物日常生活的照看和監(jiān)管。

1 設(shè)計(jì)目的

設(shè)計(jì)這個(gè)產(chǎn)品的目的是主人由于工作或旅游等原因外出而不能及時(shí)有效地照顧寵物的日常，智能寵物窩能自動(dòng)照料寵物，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定時(shí)定量給寵物喂食、自動(dòng)檢測(cè)食物余量、實(shí)時(shí)檢測(cè)寵物窩內(nèi)的溫濕度并調(diào)節(jié)溫濕度、電子寵物門(mén)的智能控制、火災(zāi)檢測(cè)報(bào)警和藍(lán)牙控制等功能。該寵物窩的設(shè)計(jì)比較人性化，解決了用戶不在家時(shí)寵物的飲食等基本日?；顒?dòng)（劉文定，謝克明，自動(dòng)控制原理：電子工業(yè)出版社，2013）。

2 工作原理

1)通過(guò)單片機(jī)控制LCD12864顯示正常時(shí)鐘（楊海清，周安棟，羅勇，陳牧，嵌入式系統(tǒng)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)通信中的LCD顯示設(shè)計(jì)方法：計(jì)算機(jī)與數(shù)學(xué)工程，2010。），并用按鍵設(shè)置寵物喂食的時(shí)間及其喂食量。當(dāng)正常時(shí)間和喂食時(shí)間相等時(shí)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)帶動(dòng)機(jī)械齒輪打開(kāi)閥門(mén)放出食物，直到放出食物量和設(shè)定的實(shí)物量相等，直流電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，關(guān)閉投食閥門(mén)，從而實(shí)現(xiàn)定時(shí)定量喂食（姜波，單片機(jī)原理及C51應(yīng)用設(shè)計(jì)：高等教育出版社，2017）。

2)紅外障礙檢測(cè)模塊分為紅外對(duì)管模塊和紅色LED燈。當(dāng)食物充足時(shí)，紅外對(duì)管檢測(cè)前方有食物，LED燈在熄滅狀態(tài)。反之，當(dāng)食物不足時(shí)，紅外對(duì)管沒(méi)有檢測(cè)到前方障礙， LED燈點(diǎn)亮，提醒用戶添加食物。

3)用溫濕度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)寵物窩內(nèi)環(huán)境的溫濕度，并設(shè)置一個(gè)窩內(nèi)溫度和濕度閾值。只要窩內(nèi)環(huán)境溫度大于或等于設(shè)置的溫度和濕度閾值，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)加濕器和小風(fēng)扇調(diào)節(jié)窩內(nèi)的溫濕度，給寵物營(yíng)造一個(gè)良好的生活環(huán)境。

4)寵物電子門(mén)是通過(guò)單片機(jī)控制舵機(jī)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)按下開(kāi)門(mén)/關(guān)門(mén)按鈕時(shí)，單片機(jī)傳輸PWM波控制舵機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)90度，舵機(jī)通過(guò)牽引線帶動(dòng)寵物門(mén)的開(kāi)/關(guān)。

5)如果發(fā)生火災(zāi)，煙霧傳感器檢測(cè)到一定程度的煙霧，單片機(jī)通過(guò)蜂鳴器發(fā)出警告，同時(shí)單片機(jī)控制舵機(jī)正轉(zhuǎn)開(kāi)門(mén)，方便寵物逃生（陳顯平，傳感器技術(shù)：北京航空航天大學(xué)出版社，2015）。

6)通過(guò)藍(lán)牙串口助手連接手機(jī)和藍(lán)牙模塊，實(shí)現(xiàn)在手機(jī)上控制智能寵物窩。在手機(jī)上按下不同按鍵，通過(guò)藍(lán)牙發(fā)送不同信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)識(shí)別并分析信號(hào)，再控制不同模塊工作，從而實(shí)現(xiàn)手機(jī)控制寵物窩喂食、開(kāi)/關(guān)寵物門(mén)、風(fēng)扇和加濕器的工作。

圖1 寵物窩內(nèi)控制系統(tǒng)框圖

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)分析

3.1 硬件部分

本系統(tǒng)主要包括兩個(gè)部分。一部分如圖1寵物窩內(nèi)控制系統(tǒng)框圖所示 ，包括主控芯片HT66F70A；安裝在寵物窩內(nèi)的隱蔽位置，利用I/0口連接LCD12864液晶顯示屏，紅外障礙模塊，煙霧傳感器模塊、溫濕度傳感器模塊、藍(lán)牙模塊、投食器模塊、電子門(mén)模塊、風(fēng)扇、加濕器和按鍵。另一部分如圖2喂食器模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)所示，主要是單片機(jī)控制直流電機(jī)工作帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)從而促使閥門(mén)翻轉(zhuǎn)，放出食物。

圖2 喂食器模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)

3.2 軟件部分

智能寵物窩的工作流程如圖3寵物窩具體流程圖所示，利用程序控制LCD12864液晶的顯示、紅外障礙模塊的信號(hào)檢測(cè)，煙霧傳感器的信號(hào)檢測(cè)、溫濕度傳感器的信號(hào)檢測(cè)、藍(lán)牙模塊的信號(hào)檢測(cè)、喂食器的運(yùn)轉(zhuǎn)、舵機(jī)的工作狀態(tài)、風(fēng)扇和加濕器的控制和按鍵信號(hào)的判斷檢測(cè)，從而控制寵物窩系統(tǒng)功能的具體實(shí)現(xiàn)（周林，劉嘉敏，C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)：機(jī)械工程出版社，2013）。

圖3 寵物窩具體流程圖