智能貓廁所控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、3.2.2電源模塊設(shè)計(jì)3.2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)要使單片機(jī)工作起來最基本的電路構(gòu)成為單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖3-7所示。單片機(jī)最小系統(tǒng)包括單片機(jī)、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路構(gòu)成。STC89C52單片機(jī)的工作電壓范圍：4V-5.5V,所以通常給單片機(jī)外界5V直流電源。連接 方式為單片機(jī)中的40腳VCC接正極5V,而20腳VSS接電源地端。復(fù)位電路就是確定單片機(jī)的工作起始狀態(tài)，完成單片機(jī)的啟動(dòng)過程。單片機(jī)接通電源時(shí) 產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，完成單片機(jī)啟動(dòng)確定單片機(jī)起始工作狀態(tài)。當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到外 界環(huán)境干擾出現(xiàn)程序出錯(cuò)的時(shí)候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動(dòng)從頭開始執(zhí)行。一般有上電 自動(dòng)復(fù)位和外部按鍵手動(dòng)復(fù)位，單片

2、機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后，在RESET端持續(xù)給出2個(gè)機(jī)器 周期的高電平時(shí)就可以完成復(fù)位操作。本設(shè)計(jì)采用的是外部手動(dòng)按鍵復(fù)位電路，需要接上上 拉電阻來提高輸出高電平的值。時(shí)鐘電路好比單片機(jī)的心臟，它控制著單片機(jī)的工作節(jié)奏。時(shí)鐘電路就是振蕩電路，是 向單片機(jī)提供一個(gè)正弦波信號(hào)作為基準(zhǔn)，決定單片機(jī)的執(zhí)行速度。XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出，該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器 件，XTAL2應(yīng)不接。因?yàn)橐粋€(gè)機(jī)器周期含有6個(gè)狀態(tài)周期，而每個(gè)狀態(tài)周期為2個(gè)振蕩周期， 所以一個(gè)機(jī)器周期共有12個(gè)振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHZ, 一個(gè)振蕩周期為&q

3、uot;12uso電磁閥是利用電能流經(jīng)線圈產(chǎn)生電磁吸力將閥芯（克服彈簧或自重力）吸引，分常開與常閉兩類，用了控制電源各個(gè)模塊供電。電磁閥實(shí)物圖如圖3-2-21AMS1117是一個(gè)正向低壓降穩(wěn)壓器，AMS1117有兩個(gè)版本：固定輸出版本和可調(diào)版本， 固定輸出電壓為 1.5V、1.8V、2.5V、2.85V、3.0V、3.3V、5.0V,具有 1%的精度。本系統(tǒng)電源電壓為5v0電源模塊電路為電磁閥、穩(wěn)壓器和電源指示燈組成。SW2是電源連接按鈕，SW3是電源切斷按鈕，按下SW2開關(guān)后，電源指示燈LED2發(fā)光指示電源情況。圖3-8電磁閥實(shí)物圖圖3-9電源電路23.2.3按鍵模塊設(shè)計(jì)按鍵模塊是四個(gè)個(gè)按鍵

4、組成：手動(dòng)復(fù)位按鍵、啟動(dòng)按鍵、暫停按鍵、加熱開關(guān)圖3-10啟動(dòng)停止電路圖按下啟動(dòng)按鍵：K1引腳是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。采用上電加按鈕復(fù)位，單片機(jī) 輸出信號(hào)1,電磁閥常開變常閉，接通電源，機(jī)器啟動(dòng)按下停止按鍵：k2引腳是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。采用上電加按鈕復(fù)位，當(dāng)遇到特殊緊急情況時(shí)，可按下停止按鍵，單片機(jī)輸出信號(hào)0,電磁閥斷開電源。3圖3-11復(fù)位電路圖按下復(fù)位按鍵：RST引腳是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。采用上電加按鈕復(fù)位，因?yàn)?系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮到該系統(tǒng)比較重要，所以除了采用上電復(fù)位的方式外，應(yīng)該還有按鈕復(fù)位備用 復(fù)位方式以防止系統(tǒng)死機(jī)時(shí)能夠重啟。烘千丈模屎-HL35,XVotor S

5、ervo u電機(jī)圖3-12加熱殺菌電路圖當(dāng)開關(guān)61按下后呈加熱殺菌 ,斷井時(shí)干風(fēng)烘干打開加熱開關(guān)：S1開關(guān)通過手動(dòng)進(jìn)行開關(guān)加熱殺菌，不需要時(shí)可以關(guān)閉單獨(dú)烘干。3.2.4 采集模塊設(shè)計(jì)通過熱釋紅外感應(yīng)輸出高電平后，在延時(shí)時(shí)間段內(nèi)，如果有寵物在其感應(yīng)范圍活動(dòng)，其 輸出將一直保持高電平，直到寵物離開后才延時(shí)將高電平變?yōu)榈碗娖剑ǜ袘?yīng)模塊檢測(cè)到寵物 的每一次活動(dòng)后會(huì)自動(dòng)順延一個(gè)延時(shí)時(shí)間段，并且以最后一次活動(dòng)的時(shí)間為延時(shí)時(shí)間的起始 點(diǎn)）。送出TTL電平至STC89C52單片機(jī)HWOUT端口。本電路是將寵物輻射的紅外線轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。熱釋紅外感應(yīng) 2腳輸入到前置放大器OP1 進(jìn)行放大，然后由C4耦合給運(yùn)算放大

6、器OP2進(jìn)行第二級(jí)放大。再經(jīng)過電壓比較器 COP1和 COP2構(gòu)成雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào)去啟動(dòng)延時(shí)時(shí)間定時(shí)器輸出信號(hào)在經(jīng)過R3進(jìn)入單片機(jī)部分進(jìn)行處理。延時(shí)周期可通過 R12來調(diào)節(jié)輸出，在延時(shí)時(shí)間內(nèi)只要 Vs發(fā)生上 跳變，Vo就會(huì)從Vs上跳變時(shí)刻起繼續(xù)延長(zhǎng)一個(gè)周期，而電路中的電容為了能夠更好的控制了芯片內(nèi)的定時(shí)器，若 Vs一直保持為高電平，這樣就可以通過P10傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)內(nèi)進(jìn)行下一步處理。而根據(jù)不同的距離要求來調(diào)節(jié) R13,最大可以調(diào)節(jié)到7米左右。圖中BISS0001中 1腳用跳線連連接住一個(gè)接高電平后，在延時(shí)時(shí)間段內(nèi)如果有寵物在其感應(yīng)范圍活動(dòng)，其輸出將一直保持高電平，直到寵物離開后

7、才將高電平變?yōu)榈碗娖?，本電路設(shè)計(jì)就是可觸發(fā)方式。 電路圖如圖3-2-41所示。圖3-13熱釋紅外感應(yīng)處理電路圖3.2.5 清理模塊設(shè)計(jì)清理模塊主要工作原理是通過一套機(jī)械裝置帶動(dòng)鏟子，并控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)沿著軌道運(yùn) 動(dòng)。單片機(jī)2個(gè)輸出端口連接L298N的2個(gè)輸入控制端，IN3和IN4。單片機(jī)收到BISS0001 的輸入信號(hào)后判斷此時(shí)的電平高低，如果收到一個(gè)高電平后接一個(gè)低電平，輸出端P2.2和P2.3 此時(shí)為1和0,信號(hào)送到正反轉(zhuǎn)控制芯片 L298N后控制端IN3和IN4控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)終 點(diǎn)后輸出端送出信號(hào)為0和1,經(jīng)L298N控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，電機(jī)復(fù)位。電路圖：3.2.6 進(jìn)排水模塊設(shè)計(jì)通過電機(jī)

8、的正反轉(zhuǎn)達(dá)到進(jìn)水與排水的目的；單片機(jī)2個(gè)輸出端口連接L298N的2個(gè)輸入控制端，IN5和IN6。單片機(jī)收到BISS0001的輸入信號(hào)后判斷此時(shí)的電平高低，如果收到一 個(gè)高電平后接一個(gè)低電平，輸出端P2.4和P2.5止匕時(shí)為1和0,信號(hào)送到正反轉(zhuǎn)控制芯片L298N 后控制端IN5和IN6控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，開始進(jìn)水，數(shù)秒后停止；當(dāng)振動(dòng)模塊停止時(shí)，輸出端變 為0和1,經(jīng)L298N控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，開始排水，數(shù)秒后停止。電路圖：圖3-15進(jìn)排水模塊電路圖3.2.7 振動(dòng)模塊設(shè)計(jì)通過振動(dòng)機(jī)振動(dòng)來帶動(dòng)水與貓砂之間的共振摩擦，將貓砂中的殘余雜物進(jìn)行清洗沉淀到 清洗槽中；單片機(jī)2個(gè)輸出端口連接L298N的2個(gè)輸入控制

9、端，IN1和IN2。單片機(jī)收到BISS0001的輸入信號(hào)后判斷此時(shí)的電平高低，如果收到一個(gè)高電平后接一個(gè)低電平，輸出端P2.0和P2.1此時(shí)為1和0,信號(hào)送到正反轉(zhuǎn)控制芯片 L298N后控制端IN1和IN2控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，開始震動(dòng)，與排水模塊同時(shí)停止運(yùn)作。圖3-16振動(dòng)機(jī)實(shí)物圖3.2.8 烘干模塊設(shè)計(jì)烘干器直接靠電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)，當(dāng)風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)時(shí)，空氣從進(jìn)風(fēng)口吸入，由此 形成的離心氣流再由風(fēng)筒前嘴吹出干風(fēng)進(jìn)行烘干。當(dāng)進(jìn)行殺菌時(shí)，裝在風(fēng)嘴中的發(fā)熱支架上 的發(fā)熱絲通電變熱，則吹出的是熱風(fēng)進(jìn)行殺菌；烘干機(jī)就是此來實(shí)現(xiàn)烘干和殺菌的目的。直流電機(jī)的控制通過L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。當(dāng)排水模塊停止運(yùn)作時(shí)

10、，輸出端 IN7與IN8 發(fā)出信號(hào)電機(jī)正轉(zhuǎn)，600s后停止運(yùn)作，同時(shí)ENA和ENB分別是使能端，能對(duì)電機(jī)進(jìn)行PWM 速度控制。圖3-18烘干模塊電路圖3.3原理圖的繪制設(shè)計(jì)處理器采用51系列單片機(jī)STC89C52,整個(gè)系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。按下啟動(dòng) 按鍵，單片機(jī)通過三極管驅(qū)動(dòng)電磁閥運(yùn)作，線圈通電產(chǎn)生電磁吸力將閥芯吸引，分常開變常 閉，各個(gè)功能硬件電源接通，設(shè)置在監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的紅外探頭將寵物輻射的紅外光譜變換成電信 號(hào)，送出TTL電平至STC89C52單片機(jī)。通過單片機(jī)處理，經(jīng)過識(shí)別后，發(fā)出信號(hào) TTL邏 輯準(zhǔn)位信號(hào)至L298N控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)運(yùn)作與振動(dòng)機(jī)模塊電機(jī)運(yùn)作，進(jìn)行糞便的清理，經(jīng)過

11、20s延時(shí)后，電機(jī)開始進(jìn)水，振動(dòng)機(jī)開始運(yùn)作，清洗液與貓砂產(chǎn)生共振，120s延時(shí)后，單片機(jī)發(fā)出信號(hào)TTL邏輯準(zhǔn)位信號(hào)至L298N控制電機(jī)進(jìn)行排水，烘干機(jī)開始運(yùn)作，裝在風(fēng)嘴中14的發(fā)熱支架上的發(fā)熱絲通電變熱，則吹出的是熱風(fēng)進(jìn)行烘干殺菌，180s后停止，進(jìn)入待機(jī)狀圖3-19總電路圖PCB4智能貓廁所軟件設(shè)計(jì)4.1 智能貓廁所軟件運(yùn)作流程圖4-1總流程圖處理器采用51系列單片機(jī)STC89C52,整個(gè)系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。按下啟動(dòng) 按鍵，單片機(jī)通過三極管驅(qū)動(dòng)電磁閥運(yùn)作，線圈通電產(chǎn)生電磁吸力將閥芯吸引，分常開變常閉，各個(gè)功能硬件電源接通，設(shè)置在監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的紅外探頭將寵物輻射的紅外光譜變換成電信號(hào)，送

12、出TTL電平至STC89C52單片機(jī)。通過單片機(jī)處理，經(jīng)過識(shí)別后，發(fā)出信號(hào) TTL邏 輯準(zhǔn)位信號(hào)至L298N控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)運(yùn)作與振動(dòng)機(jī)模塊電機(jī)運(yùn)作，進(jìn)行糞便的清理，經(jīng)過20s延時(shí)后，電機(jī)開始進(jìn)水，振動(dòng)機(jī)開始運(yùn)作，清洗液與貓砂產(chǎn)生共振，120s延時(shí)后，單片機(jī)發(fā)出信號(hào)TTL邏輯準(zhǔn)位信號(hào)至L298N控制電機(jī)進(jìn)行排水，烘干機(jī)開始運(yùn)作，裝在風(fēng)嘴中 的發(fā)熱支架上的發(fā)熱絲通電變熱，則吹出的是熱風(fēng)進(jìn)行烘干殺菌，180s后停止，進(jìn)入待機(jī)狀4.2 采集模塊設(shè)計(jì)a、功能：熱釋紅外感應(yīng)模塊的 BISS0001中1腳用跳線連連接住一個(gè)接高電平后，在延 時(shí)時(shí)間段內(nèi)如果有寵物在其感應(yīng)范圍活動(dòng)，具輸出將一直保持高電平，直到

13、寵物離開后才將 高電平變?yōu)榈碗娖?。b、流程圖：寵物進(jìn)入廁所熱釋紅外感應(yīng)輸出電平圖4-2紅外感應(yīng)模塊流程圖4.3 清理模塊設(shè)計(jì)a、功能：由單片機(jī)2個(gè)輸出端口控制L298N的2個(gè)輸入控制端，IN3和IN4。當(dāng)IN3=1 且IN4=0時(shí)控制電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)IN3=0且IN4=1時(shí)控制電機(jī)反轉(zhuǎn)。b、流程圖：?jiǎn)纹瑱C(jī)判斷輸入信號(hào)圖4-3清洗模塊流程圖4.4 進(jìn)水排水模塊設(shè)計(jì)4.4.1 進(jìn)水模塊設(shè)計(jì)a、功能：由單片機(jī)2個(gè)輸出端口控制L298N的2個(gè)輸入控制端，IN5和IN6。IN1=0且 IN2=1時(shí)控制電機(jī)反轉(zhuǎn)。b、流程圖：4.4.2 排水模塊設(shè)計(jì)a、功能：由單片機(jī)2個(gè)輸出端口控制L298N的2個(gè)輸入控制端，IN5和IN6。IN1=1且 IN2=0時(shí)控制電機(jī)正轉(zhuǎn)。b、流程圖：圖4-5排水模塊流程圖