基于51单片机的爬宠生活管理系统设计与实现

侯皓匀

（东南大学成贤学院电子与计算机工程学院，江苏南京210088）

1 主要使用芯片及传感器介绍

芯片上，采用了STC89C51，这是一种低电压、高性能的CMOS 8位微处理器，内含4 kB可反复擦写的只读程序存储器，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，具有在系统可编程特性，是一种高效的微处理器。

传感器上，主要采用了DHT11温湿度传感器，这是一款应用了专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术的温湿度传感器，含有已校准数字信号输出，具有极高的可靠性和稳定性。其检测湿度精度±5%RH，温度精度±2℃；检测湿度范围20%RH～90%RH，温度范围0～50℃。

2 系统流程框图及模块介绍

系统流程框图如图1所示。

图1 系统流程框图

2.1 环境温湿度智能管理

2.1.1 环境温湿度采集及温湿度区间设定

本系统采用DHT11温湿度传感器进行环境温湿度采集，将温湿度数据传给主控芯片STC89C51，主控芯片解析数据后得到当前的温度和湿度，而所需的温湿度区间设定则由主控芯片通过HS003红外接收头接收并解析红外遥控器发送的键值后进行设置。环境实时温湿度以及设定温湿度都显示在LCD1602液晶屏上。

2.1.2 温湿度智能调节及报警

当监测到环境温湿度不在设定区间时，判断温湿度异常情况，根据异常情况将相应的标志位置1，当监测到处于设定区间时，则将相应的标志位置0。再通过判断标志位，将加湿、抽湿、加温、降温四个模块中所需的温湿度处理模块打开，对环境温湿度进行自动化调节，在温湿度处理模块的启动上，采用单片给予继电器高低电平实现模块开关的方法，通过弱电控制强电，避免了单片机供电不足的问题，简单稳定而又高效。

在环境温湿度异常状态处理过程中，若异常状态未得到缓解且愈演愈烈，达到需要人工干预的程度时，系统将启动蜂鸣器进行报警。

2.2 按键加水及按键添食模块

按键加水模块及按键添食模块同样是通过接收并解析红外遥控器键值，来启动相应的继电器达到目的。对这两个模块分别进行了机械设计。

2.2.1 加水模块

加水模块如图2所示，其中1为电磁铁，2为永磁体。

图2 加水模块

未启动时，永磁体吸住电磁铁铁芯，夹紧导管，使得水箱中的水无法通过导管流入宠物的水盆中；启动时，给电磁铁通电，电磁铁与永磁体磁极相同，产生互斥现象，松开导管放水；在一定的延时后断电，回到未启动状态。

由“出水量=流量×时间=流速×导管横截面积×时间”可知，在导管横截面积不变，且流速不变的情况下，通过控制时间可以达到放出定量水的效果。

2.2.2 添食模块

添食模块如图3所示，其中1为粮仓，2为定量管道，3为传输管道，4为推拉式电磁铁，1、2、3都上下导通。

图3 添食模块

未启动时，粮仓中的食物进入并填满定量管道，为待添食状态，此时定量管道由传输管道左边的挡板封住下沿，防止食物下漏；启动时，推拉式电磁铁通电，将定量管道推到传输管道上方，将食物通过传输管道传输到食盆中，同时定量管道左边的挡板封住粮仓的下沿，防止食物下漏。延时过后断电，回到未启动状态。

由于定量管道的容量固定，达到了放出定量食物的效果。

2.3 应急电源模块

考虑到城市停电问题，采用阀控式蓄电池作为备用电源。这是一种密封结构的蓄电池，不会漏酸及排酸雾，于电池盖上设有单向排气阀（安全阀），当电池内气压达到一定值时，自动打开安全阀排出气体然后自动关闭，具有免维护性及较高的安全性。

应急电源模块的设计参考了应急照明灯，有电时处于充电状态，当停电时，蓄电池作为备用电源为爬宠生活管理系统进行供电。

3 结语

随着爬宠文化在国内的传播，爬宠这种对生活环境的温湿度要求较高，但体积小、耐饿性强、饲养起来观赏性及研究价值高，并具有一定互动性的宠物，将越来越受到国人的喜爱。本爬宠生活管理系统成本低，继电器的使用使得各模块可自由选择，DIY性高，对于想饲养爬宠但生活节奏快的人们来说，提供了很大的便利，省时省力，降低了饲养难度，在爬宠行业市场上将具有很大的发展潜力。