宠物管理系统保姆

1、课题摘要该系统基于以太网进行用户和系统的交互，实现对宠物的实时及控制功能，在TCP/IP 协议和 WWW 规范的支持下，组织结构，使用户通过网络服务器来迅速获取自己权限下的所有信息并及时做出响应。该控制系统实现了“监”、“控”结合，“监”即通过 OV7670头实现对环境的监视，以通过网络获得信息为主并实时根据用户需要将显示在和电脑上，可随时随地可以和亲朋好友自己爱宠的实时动态，捕捉宠物自然状态下的各种萌表情和萌动作；“控”也就是指控制，是指通过网络对宠物喂食转盘进行操作的方法，使得在无人条件下仍能很好的实现对宠物的管理。本项目设计有效加强了宠物管理，确保宠物、宠物喂食、防疫检疫等措施的到位，促

2、进宠物产业和谐发展，也为的生活增添乐趣，设计思路清晰，硬件结构简单，系统稳定性好，适用范围广。：物联网人机交互以太网宠物保姆第一章绪论随着社会经济的发展和城市居民家庭的独立性、个性化和进程的加速，中国生活水平的持续提高，家庭规模的缩小，化问题日益突出，居民的休闲、消费和情感寄托方式也呈多元化发展。宠物饲养已经成为城市居民消费的新亮点，宠物产业成为城市经济的组成部分。中国的宠物消费随之形成规模，同时展现巨大潜力。与宠物相伴是人性化与自然和谐的新主张，体现了现代人个性独立、张扬与亲和的世界观，更印证了中国经济快速发展、国民生活水平提高与精神生活的富足。宠物给人类带来生活的和谐、责任感、排遣了压力和

3、孤独、增加了社会就业机会和居民收入、提供了更广阔的消费活动空间、甚至增进了人与人之间的交流，这些积极的是不容忽视的。但是问题也来了，如果是一份能按时上下班的工作那还好，要是碰上一份经常突击加班或出差的工作，宠物可就得在家饿肚子了。每天早晚，总能听到自己的小猫小狗在尖叫着要食物，这对很多养宠物的朋友来说应该是很平常的事情。相信很多朋友也为此而烦恼。也许很多人会想如果能坐在咖啡屋里，通过点击一下自己的智能就能给宠物喂食的话，那将是一件多么惬意的事儿。虽然现在有好多宠物医院开展宠物寄养服务，但由于手续复杂还需要各种宠物证明，费时费力。所以市场上急需这种智能宠物喂食系统。宠物盛世让看到了宠物世界崭新的

4、天地，但是宠物经济也存在许多不利，宠物现象已经涉及到多个方面，本项目设计能够有效的解决宠物寄养问题，整个管理系统既有效解决了主人因事临时外出时宠物寄养问题，还能让用户实现与爱宠的实时互动，避免不必要的担心。系统设计由硬件部分和上位机数据库两部分。硬件部分主要由电机转盘驱动模块、无线收发通信、头信息、液晶屏控制显示，不仅能够通过驱模块、以太网接口模块。电机驱动模块以 STC12C5A60S2 为控制动实现对电机转盘的定时控制和人为地电机上锁操作，还可通过操作液晶屏利用无线通信模块实现对转盘的实时控制。部分主要利用 Java 编程实现安卓上位机接收、信息，电脑上位机采用 C#开发信息系统，机。头的

5、信息可通过路由器连接网络传至电脑上位机和安卓上位本设计可实现对爱宠实时、快速、高效的。用户不再受空间限制，通过上位机可在世界各地随时和亲朋好友自己爱宠的实时动态，只需手指轻轻一触APP，点击接收，便可捕捉宠物自然状态下的各种萌表情和萌动作。还可通过点击电机转盘控制按钮实现对转盘的任意控制，挑逗爱宠陪你度过无聊的时光；当用户是老人或因工作需要长期在家的朋友，也可通过控制电脑上位机捕捉爱宠近距离饮食，利用电脑和液晶屏都能实现对喂食转盘的控制，从而达到挑逗爱宠的目的。本设计程序思路清晰，硬件结构简单，系统稳定性高，能够帮助宠物者解决寄养难题，增添生活，适用范围广。第二章系统方案系统结构图 1 系统整

6、体结构上图所示为系统整体结构，该“宠物保姆”是基于以太网、无线通信技术，实现对宠物的实时通过及喂食装置的APP 接收、控制功能，即通过头实现对环境的监视，当用户外出时可头到的宠物进食，并可对宠物喂食转盘进行左转右转操作，使得在无人条件下仍能很好的实现对宠物的管理；当用户在家时也可通过电脑上位机实现以上操作，同时还可使用液晶屏通过 nRF2401 无线通信实现对宠物喂食转盘的控制。该系统利用无线收发模块和以太网技术使用户不再受空间限制，通过上位机随时随地可以和亲朋好友自己爱宠的实时动态，捕捉宠物自然状态下的各种萌表情和萌动作。第三章功能与指标本项目设计分为两大模块：主控系统和转盘驱动系统3.1

7、主控系统3.1.1 电源模块系统需要的 3.3V 和 5V 的直流稳压电，5V 的直流稳压电使用 5V 直流电源经过滤波电路供电，5V 直流稳压电通过 LM1117 稳压和滤波电路实现系统稳定的 3.3V 直流稳压电，为主控STM32F407、OV7670、4.3 寸液晶屏、无线传输电路提供电源。3.1.2头模块头采用带 FIFO 的 OV7670，通过 OV7670 实现对宠物的实时，OV7670 是OV(OmniVi)公司生产的一颗 1/6 寸的 CMOS VGA 图像传感器。该传感器体积小、工作电压低，提供单片 VGA头和影像处理器的所有功能。通过 SCCB 总线控制，可以输出整帧、子采

8、样、取窗口等方式的各种分辨率 8 位影像数据。该产品 VGA 图像最高达到 30 帧/秒。用户可以完全控制图像质量、数据格式和传输方式。3.1.3 nRF2401 无线通信通过使用 nRF2401 无线模块来实现主板对宠物转盘的控制。通过无线实现了对传统串口线的代替，并且 nRF2401 具有体积小、功耗低的特点。3.1.4 液晶显示屏通过液晶屏可以显示头上来的和，利用液晶屏中的人机交互界面实现对宠物转盘的控制。另外可用液晶屏显示宠物喂食器周围的空气湿度和温度。3.1.5 DP83848 模块以太网驱动采用 DP83848，以太网接口选用 HR911105A 其中 TX+和 TX-、RX+和

9、RX-在 PCB 连线时要选用差分线。通过以太网实现下位机和上位机、APP 的通信。3.1.6 SD 卡模块利用 SD 卡实现对和的。3.2 转盘驱动系统3.2.1 电源模块步进电机驱动用 24V 开关电源提供，LM2596 开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，能够输出 3A 的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。通过LM2596、LM2940分步将 24V 电压转换为 5V 电压为 STC12C5A60S2 单片机供电，通过 LM1117_3.3 降压稳压电路转换得到 3.3V，为 NRF2401 无线通信模块提供电源。3.2.2 主控STC12C5A60S2 单片机是 51

10、 系列增强型单片机，是高速、低功耗、超强的新一代复位8051 单片机，指令代码完全兼容传统 8051,但速度快 8-12 倍。集成 MAX810电路,2 路,8 路高速 10 位 A/D 转换(250K/S),适用于电机控制，强干扰场合。3.2.3 驱动THB7128 是高细分、大功率、两相混合式步进电机驱动，是一款专业的两相步进电机驱动。它集成了细分、电流调节、CMOS 功率放大等电路，配合简单的电路即可实现高性能、多细分、大电流的驱动电路。适合驱动 42、57 型两相、四相混合式步进电机。在低成本、低振动、小噪声、高速度的设计中应用效果较佳。THB7128 是电路最简单的驱动，具有大封装可

11、 DIY 的良好操作性能，具有最大 128 细分译码特性，实现低振动、小噪声的良能。3.2.4 nRF2401 无线通信nRF2401 是一款工作在 2.42.5GHz 世界通用 ISM 频段的单片无线收发器，输出功率、频道选择和协议的设置可以通过 SPI 接口进行设置。nRF2401 具有极低的消耗电流，当工作在发射模式下，为-6dBm 时电流消耗为 9.0mA，接收模式时为 12.3mA。掉电模式和待机模式下电流消耗更低。通过 nRF2401 实现与主板之间的无线通信，实现液晶屏对电机转盘的控制。第四章实施原理及过程4.1 C/OS-II 技术简介C/OS-II(Micro Control

12、 Operation System Two)是一个可以基于 ROM 运行的、可裁减的、抢占式、实时多任务内核，具有高度可移植性，特别适合于微处理器和控制器，是和很多商业操作系统性能相当的实时操作系统(RTOS)。为了提供最好的移植性能，C/OS-II最大程度上使用 ANSI C 语言进行开发，并且已经移植到近 40 多种处理器体系上，涵盖了从 8 位到 64 位各种 CPU(包括 DSP)。 C/OS-II 可以简单的视为一个多任务调度器，在这个任务调度器之上完善并添加了和多任务操作系统相关的系统服务，如信号量、邮箱等。其主要特点有公开源代码，代码结构清晰、明了，注释详尽，组织有条理，可移植性

13、好，可裁剪，可 。内核属于抢占式，最多可以管理 60 个任务。C/OS-II 实时多任务操作系统内核。它被广泛应用于微处理器、微控制器和数字信号处理器。C/OS-II 可以大致分成植等 5 个部分。、任务处理、时间处理、任务同步与通信，CPU 的移C/OS-II 采用的是可型实时多任务内核。可型的实时内核在任何时候都运行就绪了的最高优先级的任务。C/OS-II 的任务调度是完全基于任务优先级的抢占式调度，也就是最高优先级的任务一旦处于就绪状态，则立即抢占正在运行的低优先级任务的处理器资源。为了简化系统设计，C/OS-II 规定所有任务的优先级不同，因而任务的优先级也同时唯一标志了该任务本身。C

14、/OS-II 中的任务拥有自己的堆栈和 CPU 寄存器，并且赋予一定的优先级，任务级的任务切换和中断级的任务切换：1.给调度器上锁和开锁，给调度器上锁用于任务调度，一般它开锁成对使用，其在UCOS 中的实现代码很简单，只是要特别注意的是，上锁时要先关中断。2.空闲任务，UCOS 中至少要有一个任务，那就是空闲任务，不过其优先级最低，也就是说当其它任务没有进入就绪表时，它才运行，因为它总是处于就绪状态，它只是一个简单的计数器计数。在统计任务中要用到它。3.统计任务，它就做一件事，就是计算 CPU 的利用率，可这过程我个人认为要一定的时间，因为里面尽是计算，并且牵涉到除法。在 UCOS 启动时，如

15、果要启动统计任务，首先要把 OS_CFG.H 中的 OS_TASK_S_EN 设为 1，那么这个任务就会建立，且一直处于就绪状态，并且刚开始时，由于空闲任务，肯定会运行的，运行多久，1 秒，为1 秒，自己分析下代码就会明白啦，计数 1 秒又用呢，为以后计算 CPU 的利用率提供一个基准值，因为这个值将会一直保存起来的，保存在哪，保存在统计任务的堆栈里，且不会改变，除非重新启动 CPU；那么以后空闲任务不一定会有 1 秒的时间连续执行，空闲任务执行时，每次被其它任务抢走 CPU 时，它里面的计数器就会直接下 CPU 空闲的时间，怎么算呢，1s 内它的计数值是知道的，那么 CPU 以后空闲的计数值

16、也有，只是这些计算过程由统计任务来完成。4.2 C/GUI 技术C/GUI 是一种应用中的图形支持系统。它设计用于为任何使用 LCD 图形显示的应用提供高效的独立于处理器及 LCD 控制器的图形用户接口，它适用单任务或是多任务系统环境, 并适用于任意 LCD 控制器和 CPU 下任何尺寸的真实显示或虚拟显示。它的设计架构是模块化的，由不同的模块中的不同层组成，由一个 LCD 驱动层来包含所有对 LCD 的具体图形操作。 UCGUI 可以在任何的 CPU 上运行，因为它是 100%的标准 C 代码编写的。UCGUI 能够适应大多数的使用黑白或彩色 LCD 的应用，它提供非常好的允许处理灰度的颜色

17、管理。还提供一个可扩展的 2D 图形库及占用极少 RAM 的窗口管理体系。C/GUI 的设计目标是为使用 LCD 作为图形显示装置的应用提供高效的/与 LCD 控制器独立及处理器独立的图形用户接口。它适合于单任务环境及多任务环境，如私用的操作系统或是商业的 RTOS(实时操做系统。UCGUI 以 C 源码形式提供， 并适用于任意 LCD 控制器和CPU 下任何尺寸的真实显示或虚拟显示。它包含以下特性：一般特性1. 适用任何 8/16/32 位 CPU, 只要有相对应的标准 C 编译器.2.任何的控制器的 LCD 显示器(单色,灰度,颜色), 只要有适合的 LCD 驱动可用.3. 在小模式显示时

18、无须 LCD 控制器.4.所有接口支持使用宏进行配制.5. 显示尺寸可定制.6.字符和位图可在 LCD 显示器上的任意起点显示,并不仅局限于偶数对齐的地址起点.7.程序在大小和速度上都进行了优化.8.编译时允许进行不同的优化.9.对于缓慢一些的 LCD 控制器, LCD 显存可以到内存当中, 从而减少次数到最小并达到更高的显示速度.10.清晰的设计架构.11.支持虚拟显示, 虚拟显示可以比实际尺寸大(即放大).4.2 TCP/IP 协议技术IPIP 层接收由更低层（网络接口层例如以太网设备驱动程序）发来的数据包，并把该数据包发送到更-TCP 或 UDP 层；相反，IP 层也把从 TCP 或 U

19、DP 层接收来的数据包传送到更低层。IP 数据包是不可靠的，因为 IP 并没有做任何事情来确认数据包是按顺序发送的或者没有被破坏。IP 数据包中含有发送它的主机的地址（源地址）和接收它的主机的地址（目的地址）。的 TCP 和 UDP 服务在接收数据包时，通常假设包中的源地址是有效的。也可以这样说， IP 地址形成了许多服务的认证基础，这些服务相信数据包是从一个有效的主机发送来的。 IP 确认包含一个选项，叫作 IP source routing，可以用来指定一条源地址和目的地址之间的直接路径。对于一些 TCP 和 UDP 的服务来说，使用了该选项的 IP 包好像是从路径上的最后一个系统传递过来

20、的，而不是来自于它的点。这个选项是为了测试而存在的，说明的连接。那么，许多依靠 IP 源地址做确认的了它可以被用来系统来进行平常是被服务将产生问题并且会被。TCPTCP 是面向连接的通信协议，通过三次握手建立连接，通讯完成时要拆除连接，由于 TCP是面向连接的所以只能用于端到端的通讯。TCP 提供的是一种可靠的数据流服务，采用“带重传的肯定确认”技术来实现传输的可靠性。TCP 还采用一种称为“滑动窗口”的方式进行流量控制，所谓窗口实际表示接收能力，用以限制发送方的发送速度。如果 IP 数据包中有已经封好的 TCP 数据包，那么 IP 将把它们向上传送到 TCP 层。TCP将包排序并进行错误检查

21、，同时实现虚电路间的连接。TCP 数据包中包括序号和确认，所以未按照顺序收到的包可以被排序，而损坏的包可以被重传。TCP 将它的信息送到更的应用程序，例如net 的服务程序和客户程序。应用程序轮流将信息送回 TCP 层，TCP 层便将它们向下传送到 IP 层，设备驱动程序和物理介质，最后到接收方。面向连接的服务（例如net、FTP、rlogin、X Windows 和 SMTP）需要高度的可靠性，所以它们使用了 TCP。DNS 在某些情况下使用 TCP（发送和接收送有关单个主机的信息。数据库），但使用 UDP 传主要特点1. TCP/IP 协议不依赖于任何特定的计算机硬件或操作系统，提供开放的

22、协议标准，即使不考虑ernet，TCP/IP 协议也获得了广泛的支持。所以 TCP/IP 协议成为一种联合各种硬件和的实用系统。2. TCP/IP 协议并不依赖于特定的网络传输硬件，所以 TCP/IP 协议能够集成各种各样的网络。用户能够使用以太网（Ethernet）、令牌环网（Token Ring Network）、拨号线路（Dial-up line）、X.25 网以及所有的网络传输硬件。3.的网络地址分配方案，使得整个 TCP/IP 设备在网中都具有惟一的地址4. 标准化的协议，可以提供多种可靠的用户服务。第五章硬件框图图 2 系统硬件框图如图 2 所示，系统的硬件设计分为电源模块、驱动模

23、块、无线通信模块、液晶显示模块、头信息、以太网模块。电源模块有 LM2940、LM2596、LM1117-3.3 和滤波电路组成，输出 24V（电机供电）、5V 和 3.3V 直流。驱动模块为 THB7128，通过 STC 单片机 I/O口实现对脉冲、频率控制。无线通信采用 nRF2401，通过 SPI 外设与微处理器进行数据和命令传输。液晶显示模块的作用为实时显示当前时间，并通过无线通信控制宠物转盘。头为 OV7670，实现和。以太网驱动采用 DP83848，以太网接口选用HR911105A 其中 TX+和 TX-、RX+和 RX-在 PCB 连线时要选用差分线。通过以太网实现下位机和上位机

24、、APP 的通信。系统选用的微处理器为STM32F407 单片机。第六章设计6.1 电机驱动51 单片机是对所有兼容el 8031 指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是el 的 8031 单片机，后来随着 Flash rom 技术的发展，8031 单片机取得了长足的进展，成为应用最广泛的 8 位单片机之一。它的特点是价格低，性价比高。的宠物转盘的步进电机采用 51 作为主控NRF24L01 射频模块把转盘当前的位置状态，在宠物转盘上电以后会周期性的用到的主控板上。并且会实时利用NRF24L01 来接收主控板的控制命令。并且可以直接通过步进电机控制板上的按键控制转盘的转动。6.2 主控系

25、统6.2.1 简介的主控板的主控采用的 STM32F407，STM32 系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的应用专门设计的 ARM Cortex-M3 内核。STM32F4 系列的单片机是增强型的单片机，内存包括 128K 内存和 1M 的闪存。6.2.2 设计思路在主控的设计过程中，注意到主控板的任务比较繁杂，所以最后决定了采用 UCOS 操作系统来协调各个任务。所以主控的整体思路是：新建一些线程，由于每个线程都是一个循环执行的过程，并且互相调度可以借用操作系统来实现。所以新建了一个 TcpIp 协议栈的进程，来处理所有与网络相关的任务。新建一个头的进程，来不断刷新头拍射下来的图像。新建

26、一个图形界面进程，来实时刷新液晶屏上的显示信息。新建一个 NRF2401 与驱动板通信的进程，来控制 NRF2401 实时接收驱动板返回来的信息，并且在恰当的时候发送控制命令。其中 TcPIp 协议栈进程负责了与上位机的通信，并且把转盘状态和头图像发回上位机。6.3 Visual Studio 20126.3.1 简介Visual Studio 是微软公司推出的开发环境。是最流行的 Windows应用程序开发环境。C 语言是一种计算机程序设计语言，它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。它由贝尔的 Dennis M. Ritchie 于 1972 年推出，1978 年后，C 语言已先后被

27、移植到大、中、小及微型机上，它可以作为工作系统设计语言，编写系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。它的应用范围广泛，具备很强的数据处理能力，不仅仅是在开发上。6.3.2 设计思路作为一个电脑端用于与主控板通信的上位机，在实现与下位机通信的同时，必须实时检测其准确性。采用了每隔 2 秒的时间向主控板发送一个检测是否存在数据包，当下位机接收到以太网发来的检测是否存在数据包将会返回一个应答数据包。这个时候就认为下位机存在。如果连续一段时间没有收到应答数据包，就认为下位机断网或者断电。当上位机在连接到下位机并且下位机存在的时候，通过自定义通信格式：当上位机发送0 到

28、 119 的数字的时候，下位机将返回以 0 到 119 开头的像素点信息。当上位机获取完一个图像的所有行的时候。就可以认为接受完一张。在上位机控制主控板也采用了自定义格式，当发送的数据第一个字节为 131 第二个字节就是控制转盘转动令字，1 为左转，2 为右转。并且加入了保存的功能，可以使用户保存宠物的萌萌瞬间。6.4 EclipseEclipse 是一个开放源代码的、基于 Java 的可扩展开发。就其本身而言，它只是一个框架和一组服务，用于通过插件组件构建开发环境。幸运的是，Eclipse 附带了一个标准的插件集，包括 Java 开发工具（Java Development Kit，JDK）。

29、设计思路：的接受图像和控制步进电机的过程脑端的上位机令格式，都是采用了自己定义命令。第七章 系统方案论证与比较7.1 主控模块论证与比较方案 1：主控模块选用 ARM9 作为系统的控件，实现控制和处理的功能。ARM9具有低功耗、高性能等特点。可以在 Linux 的系统下，通过 USB头图像信息，所得数据依照 JPEG 的先进编码技术进行压缩编码，然后通过以太网或 WIFI 实现对宠物的传输，并将头拍摄的图像显示在 4.3 寸液晶屏中。利用 2.4G 无线射频收发NRF2401 进行远距离无线通信，控制宠物转盘以任意角度正反旋转，控制语音发出相应，为此令召唤宠物摄取食物。但由于在 Linux 系

30、统下实现无线 USB不采用该种方法进而提出第二种方案。头较为方案 2：主控模块选用 STM32F407ZGT6 作为系统的控件。STM32F4 系列处理器列是 ARM 公司专为要求高性能、低成本、低功耗的应用专门设计的 ARM Cortex-M4内核。在C/OS-II 和C/GUI 操作系统下，可以实现多任务调度，头的图像通过以太网或WIFI 实现对宠物的传输，并将头拍摄的图像显示在4.3 寸液晶屏中。利用 2.4G 无线射频收发NRF2401 进行远距离无线通信，控制宠物转盘以任意角度正反旋转。在设计硬件及过程中都较上一方案清晰。综合以上方案选用方案 2 使用 STM32F407ZGT6 作

31、为的主控。7.2 电源模块论证和比较方案 1：采用有线电源通过稳压用也很方便。供电，其优点是可稳定的提供 5V 电压，在家中使方案 2：采用 4 节 1.5V 干电池，其较上一方案的优点是体积小、方便。综合以上方案选用方案 1 采用有线电源通过稳压供电。7.3 步进电机驱动模块步进电机驱动是实现喂食转盘低噪声、低功耗运转的关键所在，因此步进电机驱动的选择尤为重要。步进电机选用的是两相四线式。步进电机最大特点是：1、它是通过输入脉冲信号来进行控制的。2、电机的总转动角度由输入脉冲数决定。3、电机的转速由脉冲信号频率决定。方案 1：ULN2003 是高耐压、大电流陈列,由七个硅 NPN管组成。 该

32、电路的特点如下: ULN2003 的每一对都串联一个 2.7K 的基极电阻,在 5V 的工作电压下它能与 TTL 和 CMOS 电路 直接相连,可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。共有 16 个引脚其中有七个输入七个输出，电机引脚连接易出错，并且需要依次给脉冲才能转动一定角度。方案 2：L298N 是 ST 公司生产的一种高电压、大电流电机驱动。该采用 15 脚封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达 46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为 2A；额定功率 25W。硬件电路连接上占用单片机四个 I/O 口。方案 3：THB7128 是高细分、大功率、两相混合

33、式步进电机驱动，是一款专业的两相步进电机驱动。它集成了细分、电流调节、CMOS 功率放大等电路，配合简单的电路即可实现高性能、多细分、大电流的驱动电路。适合驱动 42、57 型两相、四相混合式步进电机。在低成本、低振动、小噪声、高速度的设计中应用效果较佳，具有最大 128细分译码特性，硬件电路结构简单。因此选用方案 3。7.4 无线射频模块方案 1：NRF905 无线收发模块。基本特点有 433Mhz 开放 ISM 频段免证使用，接收发送功能合一，收发完成中断标志，170 个频道，可满足多点通讯和跳频通讯需求，实现组网通讯，内置硬件 8/16 位 CRC 校验，开发更简单，数据传输可靠稳定，工

34、作电压 1.9-3.6V，低功耗，待机模式仅 2.5uA，接收灵敏度达-100dBm，收发模式切换时间650us，每次最多可发送接收 32 字节，并可设置发送/接收缓冲区大小 2/4/8/16/32 字节，模块可设地址，只有收到本机地址时才会输出数据（提供中断指示），可直接接各种单片机使用，编程非常方便，最大10 毫瓦，发射模式：最大电流30mA，接收模式为电流 12.2mA，内置 SPI 接口，也可通过 I/O 口模拟 SPI 实现。最高 SPI 时钟可达 10M，标准 DIP 间距接口，便于应用，可以设置空闲模式和关机模式，易于节能设计，适合工业数据、无线及安全系统等诸多领域。但是该模块比

35、较简约，没有 RSSI 功能，和 2.4GHZ频段的无线相比，速度相对比较慢，并且的价格相对来说较贵。方案 2：NRF2401 无线通信控制模块。基本特点有 2.4Ghz 全球开放 ISM 频段免证使用，最高工作速率 2Mbps，高效 GFSK 调制，能力强，适合工业控制场合，125 频道，满足多点网络通信需要，内置硬件 8/16 位 CRC 校验和点对多点通信地址控制，结合TDMA-CDMA-FDMA 原理，可实现无线网络通讯，低功耗 1.9 - 3.6V 工作，待机模式下状态仅为 1uA ，模块可设地址，只有收到本机地址时才会输出数据（提供中断指示），可直接接各种单片机使用编程较为方便，收

36、发完成中断标志，每次最多可发 28 字节，内置专门稳压电路， 开阔地无干扰条件通信距离可达 100 米。该无线通信模块通过ShockBurstTM 收发模式进行无线数据发送，收发可靠，其外形尺寸小，需要的也少，成本较低，并且使用和携带较方便。元器件综合以上方案选用方案 2 使用 NRF2401 无线通讯。7.5头模块方案 1：不带 FIFO 的 OV7670头。本方案要求 MCU 速度快，并且占用 MCU 资源较多，不过速度不是很快。方案:2：FIFO_OV7670头是针对慢速的 MCU 能够实现图像控制推出的带有缓冲，同样包含 30w 像所需要的各种不空间的一种模块。这种模块增加了一个 FI

37、FO（先进先出）素的 CMOS 图像感光，3.6mm 焦距的镜头和镜头座，板载 CMOS源。优点在于操作方便、速度快、稳定性强。方案 3：无线 USB头。本方案可以很容易实现主板和宠物转盘分开搁置，便于用户操作和使用。但由于成本高，实现起来比较，故本方未被采取。综合以上方案选用方案 2 使用 FIFO_OV7670头。第八章 调试与结果8.1 STM32F407 单片机编程在硬件调试过程中，程序无疑使最重要的。ARM Cortex-4 内核的 STM32F4 系列处理器列是 ARM 公司专为要求高性能、低成本、低功耗的应用专门设计的 ARM Cortex-M4内核，以提供“单片机”解决方案。具

38、有先进的 Cortex-M4 内核、的空间（高达1M 字节的片上闪存和 196K 自己的内嵌 SRAM）、极致的运行速度（最高时钟频率达 168MHz）、具有照相机接口、USB 高速 OTG 接口。STM32F4 系列处理器具有处理能力强、运算速度快、片内资源丰富、超低功耗、方便高效的开发环境的特点。8.2 C/OS-II 和C/GUI 的移植C/GUI 的移植内容主要分为 4 部分：C/GUI 配置文件参数的修改，LCD 驱动程序的编写，LCD 触摸屏驱动程序的编写，以及与C/OS-II 操作系统相关接口部分的修改。其中 LCD 的控制器采用 SSD1963。通过以上步骤，实现了在C/OS-

39、II 中多任务调度，并通过C/GUI 实现对 LCD 液晶屏图形界面的控制。8.3头模块调试在头调试过程中，开始选用不带 FIFO 的头来实现对宠物的，后来发现不带 FIFO 的头太浪费 MCU 资源，并且处理速度慢，调试过程中遇到好多问题。后选用带FIFO 的 OV7670头，实现和。8.4 液晶屏显示模块在C/GUI 的移植过程中遇到一些问题，主要出现在触摸屏和 LCD 控制器 SSD1963 驱动配置和编写。在调试触摸屏过程中，触摸点坐标返回的 AD 值一直在跳变或一直处于 AD 数据最大值，导致触摸按键不能实现。通过使用示波器观测触摸AD 值得变化，用万用表测液晶屏模块有关触摸引脚是否

40、短路或断路。经过一系列的调试最终实现液晶屏显示和触摸功能。8.5 NRF2401 无线射频模块调试本设计中应用 NRF2401 的 SPI 通讯模式，由微处理器程序模拟协议时序实现正常通讯。实现无线宠物转盘的控制。第九章特色与创新点本项目在追求目标可靠与稳定的前提下，在设计中，体现出了以下特色：9.1 实现广域网通信当宠物靠近宠物喂食转盘时，头可以实时宠物的各种萌态，这些可以存到SD 卡中并可通过广域网传送到电脑或是绑定机上，这样在世界各地你都可以接收到爱宠的实时。9.2随时关注爱宠宠物保姆可以根据需要调整转盘的旋转时间。转盘旋转后，会先一段音乐吸引宠物注意（当然，这段音乐最好是能宠物进食的，这需要用户平时进行训练，以形成条件反射）。用户可以通过轻轻一触按钮，便可随时接收了解宠物近况。9.3 挑逗爱宠，增添乐趣主人可以通过或是电脑随意控制转盘的转动，以便挑逗一下正在吃得津津有味的爱宠，让贪吃的宠物宝贝追着食物跑，为无聊的生活时光增添。结论转眼之间，“杯”第四届大学生物联网创新应用设计大赛初赛阶段即