基于单片机的远程控制多宠物投喂机的设计

基于单片机的远程控制多宠物投喂机的设计

摘要：在此次宠物投喂机的设计当中，利用如今主流的远程控制技术zigbee，通过CC2530无线通讯模块完成协调器和终端节点之间的通讯。再把协调器所获得的处理好的信息通过串口与PC机进行通讯，通过电脑可以看查看每个宠物投喂器周边的环境温度，也可以通过电脑设定宠物喂食的时间，当定时的时间到达时，协调器会立刻以广播的形式发送信号给各个节点，各个节点的小电机会带动堵住装食料管道口的铁片转动，食料就从管道口漏出，小电机带动铁片旋转一周后停下，小铁片再次把管道口封住食料也就停止投放。当投放食料时，为了可以吸引动物，外加了一个蜂鸣器，可以发出一点时间的鸣叫的声音。当食物仓中的食物少于一定量时，通过重量传感器会感知到，并且通过协调器告知电脑，提醒使用者食物没了，需要及时添加食料，这些信息可以通过电脑显示屏来显示出来。

关键词：Zigbee CC2530 宠物投喂器

第一章引言

1.1研究意义与发展状况

1.2课题解决的主要内容

1.3无线通讯技术

1.4本章小结

第二章 zigbee简介

2.1.zigbee技术概述

2.2.IEEE802.15.4概述

2.3Zigbee设备及网络拓扑结构

2.4 Zigbee协议栈体系结构

2.5本章小结

第三章远程控制多宠物投喂器系统的硬件设计

3.1系统总体设计

3.1.1系统总体设计要求

3.1.2总体设计架构

3.2远程控制多宠物投喂器拓扑结构的选择

3.3远程控制多宠物系统中协调器节点的说明

3.4远程控制多宠物系统中终端节点的说明

3.5本章小结

第四章远程控制多宠物投喂器的硬件设计

4.1主控芯片的选泽

4.2 zigbee协调器的硬件设计

4.3 Zigbee终端节点硬件设计

4.3.1 温度传感器

4.3.2 称重传感器

4.3.3电机控制阀门接口电路的设计和性能分析

4.3.4蜂鸣器接口电路设计与性能分析

4.4 CC2530与个人计算机之间串口通讯

4.5电源模块的电路设计

第五章远程控制多宠物投喂器的软件设计

5.1 Zigbee协调节点模块设计

5.2.1温度传感器的软件设计

5.2 Zigbee终端节点的总体软件设计

5.2.1温度传感器的软件设计

5.2.2重量传感器的软件设计

5.3 PC串口通信软件设计

第六章系统调试

6.1系硬件调试

6.2软件调试

6.2.1程序设计软件的概述

七.总结

一.引言

1.1研究意义与发展状况

如今是智能化的时代，越来越多的产品已经有了巨大的变化，智能化的产品正慢慢的渗透到我们的生活当中，智能化的产品的不断出现正在慢慢的改变着我的生活，使得人们的生活越来越精彩，生活也越来越便捷。

现在人们的生活质量越来越好，生活娱乐也越来越丰富，在中国，许多人都开始养起了宠物， 2015年，在中国消费电子展中，一款专门为宠物量身打造的智能设备——智能宠物喂食机获得了许多宠物爱好者的欢迎。宠物投喂机可以辅助宠物爱好者更方便的照顾宠物，可以在短期内解决宠物无人照看的情况。而且随着科技的发展，仅仅为宠物喂食的功能早已满足不了人们的需求，宠物投喂机的功能也不再是简简单单的投喂食物，它可以采集附近环境温度，甚至装有监视器，饲养者可通过远程的监视功能观察宠物的进食情况或者宠物在附近的活动状况。这不仅提高了饲养宠物的效率还减轻了饲养人的负担。

宠物投喂机的使用范围也比较广，它不仅仅可以用于家庭宠物中，在养殖方面也可以起到一定的作用，它可以减少人工投喂的次数，可以预先在喂食机中存放好一定的饲料，当规定的时间到达时，再投放食物，可以减少人力的投入也可以减少人也牲畜过多的接触。

由于现在制造业越来越发达，在制造宠物投喂机的成本也越来越低，基本可以让养宠物的人可以负担的起。随着科学技术的不断进步，宠物投喂机的功能也日趋完善，比较高端的宠物投喂机已经不局限于为宠物定点投喂食物，随着使用时间的积累，它甚至拥有了“学习”能力，可以更好的了解宠物的生活状况，给予更优的喂食建议，用户还可以通过手机远程视频与宠物交流，查看宠物的状况。

目前宠物投喂机的盈利模式已从原来的传统线下经营模式转化为线下与线上同时出售的经营模式，随着信息技术的提高，物联网技术的提高，宠物投喂机也越来越人性化，结合着物联网技术，使得人们在一定的区域内随时随地查看自己的宠物生活情况，并且通过物联网技术可以通过手机或电脑控制多个宠物投喂机的投食，测温，监视，视频直播等功能。值得注意的是，物联网的兴起将给Zigbee带来广阔的市场空间，Zigbee以其在投资，建设，维护等方面的优势，必将在物联网型智能领域得到广泛应用[6]。总之，单片机和物联网的结合使得宠物投喂机的性能要越高，实用性也能得到极大的提升，因此宠物投喂器越来越受到人们的追捧，所以对于智能宠物投喂机来说，市场得需求还是巨很大的，因此宠物投喂器的潜力是巨大的，市场的前景也是很好的。

1.2课题解决的主要内容

通过电脑可以设定多个宠物投喂器的每天喂食时间，当宠物投食器内没有食物料时，它会通过无线通信的方式告诉主人应该要添加食料了。

本设计的具体要求如下：

①利用个人计算机发送定时信息给协调器，协调器接收到信息用广播的形式告诉各个节点上的终端设备。

②终端设备通过主控芯片控制定时时间到时，控制电机转动打开宠物投喂器的投食阀门。

③个终端节点可以通过称重传感器感知存放食物的小仓库中是否还有食料，如果检测到没有时，会发出信号给协调器，最后数据经过处理后呈现到电脑上。提醒饲养宠物的人要按时储备好食料。

④每个节点设备还有配有温度传感器，每隔一段时间会采集一下温度，通过转换器把信号转换成数据后发送给电脑，使用者可以通过电脑看的个宠物投喂器的温度情况。

1.3无线通讯技术

1.zigbee技术

因为Zigbee是以IEEE802.15.4标准的局域网协议为基础的[2]，是无线通信技术中的一种，通讯的范围相对适中，但功耗较低并且可以任意组网，不产生运营费用，成本低，通过它可以实现点对点的数据传输，刚好满足了这次设计中对远程控制宠物投喂器投食的功能。我可以通过两块无线模块及相应的功能底板，一个CC2530模块无线传输指令，一个CC2530模块接受指令做出相应的动作，所以本次设计采用zigbee技术。

2.蓝牙技术

蓝牙技术早在1999年发明后就得到了广泛的应用，它可以实现手机之间的无线连接，也可以连接MP3播放器，但是连接的距离太短，通讯的信号也容易受到干扰，所以本次设计不选择蓝牙技术。

3.红外通讯技术

早在20世纪90年代，就已经提出了红外通讯标准，它是点对点的无线通讯，由于它的传输的方向性比较强，只能实现点对点的通信，并且中间不能有障碍物，这使得它的使用范围很有限，因此在很多应用领域方面受到限制。

1.4本章小结

通过翻阅一些期刊和调查报告，我对无线通讯中的主流技术Zigbee有了一个浅层次的了解，知道了Zigbee，蓝牙，红外等一些无线通信技术各自的优点和它们之间的不同之处。

参考文献

[1]单片机应用技术/单正娅主编西安电子科技大学出版社2014，10

[2].紫蜂技术及其应用./蒋挺赵成林-北京：北京邮电大学出版社，2006，5

[3] Zigbee技术开发-CC2530单片机原理及应用/qst青软实训编著，2015，6

[4]Zigbee实战演练/网蜂团队2012，8

[5]姜仲，刘丹.ZigBee技术与实训教程――基于CC2530的无线传感网技术：清华大学出版社.2014.