智能猫厕所控制系统设计Word文件下载.docx

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一般有上电自动复位和外部按键手动复位，单片机在时钟电路工作以后，在RESET端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作。

本设计采用的是外部手动按键复位电路，需要接上上拉电阻来提高输出高电平的值。

时钟电路好比单片机的心脏，它控制着单片机的工作节奏。

时钟电路就是振荡电路，是向单片机提供一个正弦波信号作为基准，决定单片机的执行速度。

XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出，该反向放大器可以配置为片内振荡器。

如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。

因为一个机器周期含有6个状态周期，而每个状态周期为2个振荡周期，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的振荡频率为12MHZ，一个振荡周期为1/12us。

图3-7单片机最小系统

3.2.2电源模块设计

电磁阀是利用电能流经线圈产生电磁吸力将阀芯（克服弹簧或自重力）吸引，分常开与常闭两类，用了控制电源各个模块供电。

电磁阀实物图如图3-2-21

AMS1117是一个正向低压降稳压器，AMS1117有两个版本：

固定输出版本和可调版本，固定输出电压为1.5V、1.8V、2.5V、2.85V、3.0V、3.3V、5.0V,具有1%的精度。

本系统电源电压为5v。

电源模块电路为电磁阀、稳压器和电源指示灯组成。

SW2是电源连接按钮，SW3是电源切断按钮，按下SW2开关后，电源指示灯LED2发光指示电源情况。

图3-8电磁阀实物图

图3-9电源电路

3.2.3按键模块设计

按键模块是四个个按键组成：

手动复位按键、启动按键、暂停按键、加热开关。

图3-10启动停止电路图

按下启动按键：

K1引脚是复位信号输入端，高电平有效。

采用上电加按钮复位，单片机输出信号1，电磁阀常开变常闭，接通电源，机器启动。

按下停止按键：

k2引脚是复位信号输入端，高电平有效。

采用上电加按钮复位，当遇到特殊紧急情况时，可按下停止按键，单片机输出信号0，电磁阀断开电源。

图3-11复位电路图

按下复位按键：

RST引脚是复位信号输入端，高电平有效。

采用上电加按钮复位，因为系统设计考虑到该系统比较重要，所以除了采用上电复位的方式外，应该还有按钮复位备用复位方式以防止系统死机时能够重启。

图3-12加热杀菌电路图

打开加热开关：

S1开关通过手动进行开关加热杀菌，不需要时可以关闭单独烘干。

3.2.4采集模块设计

通过热释红外感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有宠物在其感应范围活动，其输出将一直保持高电平，直到宠物离开后才延时将高电平变为低电平（感应模块检测到宠物的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点）。

送出TTL电平至STC89C52单片机HWOUT端口。

本电路是将宠物辐射的红外线转变为电信号。

热释红外感应2脚输入到前置放大器OP1进行放大，然后由C4耦合给运算放大器OP2进行第二级放大。

再经过电压比较器COP1和COP2构成双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号去启动延时时间定时器输出信号在经过R3进入单片机部分进行处理。

延时周期可通过R12来调节输出，在延时时间内只要Vs发生上跳变，Vo就会从Vs上跳变时刻起继续延长一个周期，而电路中的电容为了能够更好的控制了芯片内的定时器，若Vs一直保持为高电平，这样就可以通过P10传输到单片机内进行下一步处理。

而根据不同的距离要求来调节R13，最大可以调节到7米左右。

图中BISS0001中1脚用跳线连连接住一个接高电平后，在延时时间段内如果有宠物在其感应范围活动，其输出将一直保持高电平，直到宠物离开后才将高电平变为低电平，本电路设计就是可触发方式。

电路图如图3-2-41所示。

图3-13热释红外感应处理电路图

3.2.5清理模块设计

清理模块主要工作原理是通过一套机械装置带动铲子，并控制电机的正反转沿着轨道运动。

单片机2个输出端口连接L298N的2个输入控制端，IN3和IN4。

单片机收到BISS0001的输入信号后判断此时的电平高低，如果收到一个高电平后接一个低电平，输出端P2.2和P2.3此时为1和0，信号送到正反转控制芯片L298N后控制端IN3和IN4控制电机正转，到达终点后输出端送出信号为0和1，经L298N控制电机反转，电机复位。

电路图：

图3-14清理模块电路图

3.2.6进排水模块设计

通过电机的正反转达到进水与排水的目的；

单片机2个输出端口连接L298N的2个输入控制端，IN5和IN6。

单片机收到BISS0001的输入信号后判断此时的电平高低，如果收到一个高电平后接一个低电平，输出端P2.4和P2.5此时为1和0，信号送到正反转控制芯片L298N后控制端IN5和IN6控制电机正转，开始进水，数秒后停止；

当振动模块停止时，输出端变为0和1，经L298N控制电机反转，开始排水，数秒后停止。

图3-15进排水模块电路图

通过振动机振动来带动水与猫砂之间的共振摩擦，将猫砂中的残余杂物进行清洗沉淀到清洗槽中；

单片机2个输出端口连接L298N的2个输入控制端，IN1和IN2。

单片机收到BISS0001的输入信号后判断此时的电平高低，如果收到一个高电平后接一个低电平，输出端P2.0和P2.1此时为1和0，信号送到正反转控制芯片L298N后控制端IN1和IN2控制电机正转，开始震动，与排水模块同时停止运作。

图3-16振动机实物图

图3-17振动模块电路图

烘干器直接靠电动机驱动转子带动风叶旋转，当风叶旋转时，空气从进风口吸入，由此形成的离心气流再由风筒前嘴吹出干风进行烘干。

当进行杀菌时，装在风嘴中的发热支架上的发热丝通电变热，则吹出的是热风进行杀菌;

烘干机就是此来实现烘干和杀菌的目的。

直流电机的控制通过L298N电机驱动芯片。

当排水模块停止运作时，输出端IN7与IN8发出信号电机正转，600s后停止运作，同时ENA和ENB分别是使能端，能对电机进行PWM速度控制。

图3-18烘干模块电路图

处理器采用51系列单片机STC89C52，整个系统是在系统软件控制下工作的。

按下启动按键，单片机通过三极管驱动电磁阀运作，线圈通电产生电磁吸力将阀芯吸引，分常开变常闭，各个功能硬件电源接通，设置在监测点上的红外探头将宠物辐射的红外光谱变换成电信号，送出TTL电平至STC89C52单片机。

通过单片机处理，经过识别后，发出信号TTL逻辑准位信号至L298N控制电机的正反转运作与振动机模块电机运作，进行粪便的清理，经过20s延时后，电机开始进水，振动机开始运作，清洗液与猫砂产生共振，120s延时后，单片机发出信号TTL逻辑准位信号至L298N控制电机进行排水，烘干机开始运作，装在风嘴中的发热支架上的发热丝通电变热，则吹出的是热风进行烘干杀菌，180s后停止，进入待机状态。

图3-19总电路图

PCB板

4智能猫厕所软件设计

4.1智能猫厕所软件运作流程

图4-1总流程图

a、功能：

热释红外感应模块的BISS0001中1脚用跳线连连接住一个接高电平后，在延时时间段内如果有宠物在其感应范围活动，其输出将一直保持高电平，直到宠物离开后才将高电平变为低电平。

b、流程图：

图4-2红外感应模块流程图

由单片机2个输出端口控制L298N的2个输入控制端，IN3和IN4。

当IN3=1且IN4=0时控制电机正转；

当IN3=0且IN4=1时控制电机反转。

图4-3清洗模块流程图

由单片机2个输出端口控制L298N的2个输入控制端，IN5和IN6。

IN1=0且IN2=1时控制电机反转。

图4-4进水模块流程图

IN1=1且IN2=0时控制电机正转。

图4-5排水模块流程图

通过振动机振动来带动清洗液与猫砂之间的共振的摩擦，将猫砂中的残余杂物进行清洗沉淀；

图4-6振动模块流程图

当风叶旋转时，空气从进风口吸入，由此形成的离心气流再由风筒前嘴吹出干风进行烘干。

图4-7烘干模块流程图