本发明属于一种监拾系统，尤其涉及一种基于单片机的龟池粪便监拾系统。
背景技术：
宠物龟在最近一段时间在中国默默兴起,随着经济的发展，中国的消费水平日益提高，标志着宠物龟市场发展的时机慢慢成熟，人均收入水平的提高,也大大提高了人们对于爬宠的认可度和接受程度。然而在养宠物龟的过程中，龟粪的处理往往令养宠人头痛，如何在无人的情况下自动高效而又及时的清理龟粪就显得尤为重要，这也直接影响的乌龟的生活环境以及它们的健康状况。
通常人们清理这样的排泄物有两种方式，一是隔个几天把龟池中的水全部换一遍，这个方法其实很不好，因为养宠人通常会在发现龟池有很大异味的时候再去换水，这个时候龟池的水中已经积累了很多龟的排泄物，这已经严重影响了龟的生活环境和它们的健康。另一个方法是放在一个水泵放在龟池中，一直开着来过滤龟池中的杂质，这个方法看似无懈可击，但依然存在很多问题，首先一直开着水泵相当费电，其次小功率水泵很难清理到全部的杂质，很多杂质会堆积在离水泵较远的角落，大功率水泵在水中会产生很多噪声和振动，这也很影响乌龟的生活环境，而且乌龟的行动会搅散排除的粪便，这样就会使粪便更难清理。
技术实现要素：
本发明针对清理龟池粪便方式的不足，提供了一种基于单片机的龟池粪便监拾系统。
一种基于单片机的龟池粪便监拾系统，包括龟池、碗型龟粪收集池、水泵、滤网、排水管、过滤装置、控制器和水浊度传感器；所述的碗型龟粪收集池位于整个龟池的最底端；水泵，所述的水泵位于碗型龟粪收集池的中央靠近池底的位置；滤网，所述的滤网固定于碗型龟粪收集池上端；排水管，所述的排水管穿过碗型龟粪收集池，一端连接水泵，另一端连接过滤装置；过滤装置，所述的过滤装置固定在龟池外壁上；控制器，所述的控制器固定在碗型龟粪收集池外侧；水浊度传感器，所述的水浊度传感器固定在龟池外壁的内侧，位于滤网之上；所述的水浊度传感器的信号输出端与控制器的传感器信号输入端连接，控制器的输出端与水泵的信号输入端连接；
所述的控制器以单片机为核心，分别为控制显示器模块、按键模块、水浊度传感器、时钟模块以及继电器模块，其中水浊度模块、时钟模块与单片机间的信号传输是相互的，继电器模块直接控制水泵；
所述的单片机模块包括单片机复位电路、单片机芯片stc12c5a60s2、第一晶体y1、第一负载电容c1和第二负载电容c2；单片机芯片stc12c5a60s的vcc脚接 5v的电源；单片机芯片stc12c5a60s的gnd脚、第一负载电容c1的一端和第二负载电容c2的一端接地；第一负载电容c1的另一端和第一晶体y1的一端接单片机芯片stc12c5a60s的xtal2脚；第二负载电容c2的另一端和第一晶体y1的另一端接单片机芯片stc12c5a60s的xtal1脚；单片机芯片stc12c5a60s的p00-p04脚、p44-p46脚、p11-p14脚、p30-p32脚和p37脚悬空；
所述的单片机复位电路包括第一按键k1、第三电容c3、第五电阻r5和第六电阻r6；第一按键k1的一端和第三电容c3的一端接 5v电源；第一按键k1的另一端接第五电阻r5的一端；第五电阻r5的另一端、第三电容c3的另一端和第六电阻r6的一端接单片机芯片stc12c5a60s的rst脚；第六电阻r6的另一端接地；
所述的浊度传感器模块包括浊度传感器芯片和底部针脚；底部针脚的a/c脚接浊度传感器芯片的1脚，e脚接浊度传感器芯片的2脚，k脚接浊度传感器芯片的3脚；浊度传感器芯片的v脚接 5v电源，g脚接地，a脚接单片机芯片stc12c5a60s的p10脚；浊度传感器芯片的d脚和4脚悬空；
所述的时钟模块包括时钟芯片ds1302、第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3；时钟芯片ds1302的vcc脚、第一电阻r1的一端、第二电阻r2的一端和第三电阻r3的一端接 5v的电源；时钟芯片ds1302的gnd脚接地；时钟芯片ds1302的rst脚和第三电阻r3的另一端接单片机芯片stc12c5a60s的p15脚，用于复位和重置，实现单片机芯片stc12c5a60s与时钟模块的spi通讯；时钟芯片ds1302的dat脚和第二电阻r2的另一端接单片机芯片stc12c5a60s的p16脚，用于传输数据信息；时钟芯片ds1302的clk脚和第一电阻r1的另一端接单片机芯片stc12c5a60s的p17脚，用于控制通信的时钟信号；
所述的继电器模块包括继电器和水泵电机；继电器采用光耦隔离，整体的性能比较稳定，驱动能力也较强；继电器的com口和vcc脚接 5v电源，gnd脚接地，no脚接水泵电机的一端，用于将信号传递给水泵电机；in脚接单片机芯片stc12c5a60s的p36脚，用于将单片机芯片stc12c5a60s传递给继电器模块；水泵电机的另一端接地；
所述的液晶显示模块包括lcd1602液晶显示屏和第一可调电阻r4；lcd1602液晶显示屏的a脚、vdd脚和第一可调电阻r4的1脚接 5v的电源；lcd1602液晶显示屏的k脚、vss脚和第一可调电阻r4的2脚接地；lcd1602液晶显示屏的db7脚接单片机芯片stc12c5a60s的p27脚，db6脚接单片机芯片stc12c5a60s的p26脚，db5脚接单片机芯片stc12c5a60s的p25脚，db4脚接单片机芯片stc12c5a60s的p24脚，db3脚接单片机芯片stc12c5a60s的p23脚，db2脚接单片机芯片stc12c5a60s的p22脚，db1脚接单片机芯片stc12c5a60s的p21脚，db0脚接单片机芯片stc12c5a60s的p20脚，e脚接单片机芯片stc12c5a60s的p05脚，wr脚接单片机芯片stc12c5a60s的p06脚，rs脚接单片机芯片stc12c5a60s的p07脚；lcd1602液晶显示屏的vo脚接第一可调电阻r4的3脚，作用是通过调节第一可调电阻r4的阻值改变lcd1602液晶显示屏的亮度；
所述的按键模块包括第二按键k2、第三按键k3和第四按键k4；第二按键k2的一端、第三按键k3的一端和第四按键k4的一端接地；第二按键k2的另一端接单片机芯片stc12c5a60s的p33脚；第三按键k3的另一端接单片机芯片stc12c5a60s的p34脚；第四按键k4的另一端接单片机芯片stc12c5a60s的p35脚；按键模块的作用是当按下第二按键k2、第三按键k3和第四按键k4时，与这三个按键相接的单片机芯片stc12c5a60s的三个引脚便和地导通，使得这三个引脚的电平发生转变，从高电平变为低电平。
作为优选，第一负载电容c1和第二负载电容c2的电容值为20pf；第一晶体y1的晶振频率为11.0592m。
作为优选，第三电容c3的电容值为220uf,第五电阻r5的阻值为4.7kω，第六电阻的阻值为1kω。
本发明主要实现两个清理功能：一个是定时清理，另一个是浊度超标清理。针对定时清理，乌龟属于变温动物，所以它们需要冬眠。每当水温下降到十三摄氏度以下时，乌龟开始冬眠，持续时间大致是从今年的十一月份开始到次年的四月份左右，气候不同，时间也会相对有所变动，主要是温度的变化影响冬眠时间。在冬眠这段时间中，乌龟不吃也不排泄更不会随意活动，所以这段时间水泵也就不需要工作。在四月初，当水温上升到十五摄氏度以上时，乌龟的冬眠期结束，当水温上升到十八摄氏度到二十摄氏度之间时，它们就开始摄取食物。在每年的四月到六月前和九月到十一月的时间，也就是每年的春秋季，乌龟在早晨和晚上都不太愿意活动，它们只在中午摄食并在一个小时后排便所以把定时开启水泵的时间定在下午一点到两点之间。在每年的六月到九月之间的时间，也就是夏季，由于天气炎热，温度相对较高，所以乌龟通常不在中午活动，在傍晚五点到七点之间觅食并在一个小时后排便，所以把定时开启水泵的时间定在晚间六点到八点左右。具体的定时时间根据所养乌龟的生活习惯不同而改变。针对浊度超标清理，是运用浊度传感器检测龟池中水的浑浊程度，并与设定的阈值进行对比，高于阈值时就启动水泵，清理龟池水中的杂质；低于阈值时就会关闭水泵。
附图说明
图1为龟池粪便监拾系统的剖面结构图；
图2为控制器的总体框图；
图3为时钟控制流程图；
图4为浊度采集控制流程图；
图5为总体硬件控制系统电路图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于单片机的龟池粪便监拾系统，包括龟池7、碗型龟粪收集池3、水泵5、滤网2、排水管8、过滤装置1、控制器4和水浊度传感器6；所述的碗型龟粪收集池位于整个龟池的最底端；水泵，所述的水泵位于碗型龟粪收集池的中央靠近池底的位置；滤网，所述的滤网固定于碗型龟粪收集池上端；排水管，所述的排水管穿过碗型龟粪收集池，一端连接水泵，另一端连接过滤装置；过滤装置，所述的过滤装置固定在龟池外壁上；控制器，所述的控制器固定在碗型龟粪收集池外侧；水浊度传感器，所述的水浊度传感器固定在龟池外壁的内侧，位于滤网之上；所述的水浊度传感器的信号输出端与控制器的传感器信号输入端连接，控制器的输出端与水泵的信号输入端连接；
控制器的总体框图如图2所示。其中时钟模块控制流程图如图3所示，实现的功能是在设定清理时间后，到达开启水泵的时间就开启水泵进行抽水，到达关闭水泵的时间就关闭水泵。水浊度模块控制流程图如4所示，实现的功能是实时采集当前的龟池水浊度值，当检测到的浊度值超过设定的阈值就开启水泵，否则就关闭水泵。
控制器如图5所示，所述的控制器以单片机为核心，分别控制液晶显示器模块、按键模块、水浊度传感器、时钟模块以及继电器模块，其中水浊度模块，时钟模块和单片机的信息和控制信号的传递是相互的，继电器模块直接控制水泵，单片机复位电路与单片机连接；
所述的单片机模块包括单片机芯片stc12c5a60s2、第一晶体y1、第一负载电容c1和第二负载电容c2。单片机芯片stc12c5a60s的vcc脚接 5v的电源；单片机芯片stc12c5a60s的gnd脚、第一负载电容c1的一端和第二负载电容c2的一端接地；第一负载电容c1的另一端和第一晶体y1的一端接单片机芯片stc12c5a60s的xtal2脚；第二负载电容c2的另一端和第一晶体y1的另一端接单片机芯片stc12c5a60s的xtal1脚。单片机芯片stc12c5a60s的p00-p04脚、p44-p46脚、p11-p14脚、p30-p32脚和p37脚悬空。
其中第一负载电容c1和第二负载电容c2的电容值为20pf；第一晶体y1的晶振频率为11.0592m。
所述的单片机复位电路包括第一按键k1、第三电容c3、第五电阻r5和第六电阻r6。第一按键k1的一端和第三电容c3的一端接 5v电源；第一按键k1的另一端接第五电阻r5的一端；第五电阻r5的另一端、第三电容c3的另一端和第六电阻r6的一端接单片机芯片stc12c5a60s的rst脚；第六电阻r6的另一端接地。
其中第三电容c3的电容值为220uf,第五电阻r5的阻值为4.7kω，第六电阻的阻值为1kω。
单片机复位电路的整个工作过程描述如下：首先接上 5v电源，第三电容c3进行充电，第六电阻r6上出现高电位电压，单片机芯片stc12c5a60s复位；几毫秒过后，第三电容c3充满电荷，第六电阻r6上的电流降到零，电压也变为零，单片机芯片stc12c5a60s回到工作状态；工作期间，按下第一按键k1，第三电容c3放电，放电结束后，第六电阻r6上出现电压，使得单片机芯片stc12c5a60s进入复位状态，直到第一按键k1松开，第三电容c3电容充电完毕，随后，单片机芯片stc12c5a60s进入工作状态。
所述的浊度传感器模块包括浊度传感器芯片和底部针脚。底部针脚的a/c脚接浊度传感器芯片的1脚，e脚接浊度传感器芯片的2脚，k脚接浊度传感器芯片的3脚；浊度传感器芯片的v脚接 5v电源，g脚接地，a脚接单片机芯片stc12c5a60s的p10脚；浊度传感器芯片的d脚和4脚悬空。
所述的时钟模块包括时钟芯片ds1302、第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3。时钟芯片ds1302的vcc脚、第一电阻r1的一端、第二电阻r2的一端和第三电阻r3的一端接 5v的电源；时钟芯片ds1302的gnd脚接地；时钟芯片ds1302的rst脚和第三电阻r3的另一端接单片机芯片stc12c5a60s的p15脚，用于复位和重置，实现单片机芯片stc12c5a60s与时钟模块的spi通讯；时钟芯片ds1302的dat脚和第二电阻r2的另一端接单片机芯片stc12c5a60s的p16脚，用于传输数据信息；时钟芯片ds1302的clk脚和第一电阻r1的另一端接单片机芯片stc12c5a60s的p17脚，用于控制通信的时钟信号。
所述的继电器模块包括继电器和水泵电机。继电器采用光耦隔离，整体的性能比较稳定，驱动能力也较强。继电器的com口和vcc脚接 5v电源，gnd脚接地，no脚接水泵电机的一端，用于将信号传递给水泵电机；in脚接单片机芯片stc12c5a60s的p36脚，用于将单片机芯片stc12c5a60s传递给继电器模块。水泵电机的另一端接地。
所述的液晶显示模块包括lcd1602液晶显示屏和第一可调电阻r4。lcd1602液晶显示屏的a脚、vdd脚和第一可调电阻r4的1脚接 5v的电源；lcd1602液晶显示屏的k脚、vss脚和第一可调电阻r4的2脚接地；lcd1602液晶显示屏的db7脚接单片机芯片stc12c5a60s的p27脚，db6脚接单片机芯片stc12c5a60s的p26脚，db5脚接单片机芯片stc12c5a60s的p25脚，db4脚接单片机芯片stc12c5a60s的p24脚，db3脚接单片机芯片stc12c5a60s的p23脚，db2脚接单片机芯片stc12c5a60s的p22脚，db1脚接单片机芯片stc12c5a60s的p21脚，db0脚接单片机芯片stc12c5a60s的p20脚，e脚接单片机芯片stc12c5a60s的p05脚，wr脚接单片机芯片stc12c5a60s的p06脚，rs脚接单片机芯片stc12c5a60s的p07脚；lcd1602液晶显示屏的vo脚接第一可调电阻r4的3脚，作用是通过调节第一可调电阻r4的阻值改变lcd1602液晶显示屏的亮度。
所述的按键模块包括第二按键k2、第三按键k3和第四按键k4。第二按键k2的一端、第三按键k3的一端和第四按键k4的一端接地；第二按键k2的另一端接单片机芯片stc12c5a60s的p33脚；第三按键k3的另一端接单片机芯片stc12c5a60s的p34脚；第四按键k4的另一端接单片机芯片stc12c5a60s的p35脚。按键模块的作用是当按下第二按键k2、第三按键k3和第四按键k4时，与这三个按键相接的单片机芯片stc12c5a60s的三个引脚便和地导通，使得这三个引脚的电平发生转变，从高电平变为低电平。
基于单片机的龟池粪便监拾系统整个工作流程如下：因为乌龟的粪便呈热狗状，在水中会沉在水底，一般不易散，且龟粪也区别于龟食，龟食浮于水面所以乌龟排便后，粪便能通过带有直径约为1cm小孔的滤网进入龟粪收集池中，这个直径不会影响乌龟正常行动。粪便收集池为碗型，因此龟粪会落在中心附近，也就是水泵位置的下方，这样就能每天定时在乌龟排便的高峰期把而粪便清理干净。除此之外，在龟池中还有一个浊度传感器探头，实时检测乌龟生活的水池的浑浊度，超过设定的阈值就开启水泵，开始清理。抽出来的污水进入过滤装置，过滤装置分为四层，第一层是初滤袋，可以过滤掉较大的杂质，主要是热狗状的龟粪；第二层和第四层是过滤棉，用于过滤小颗粒的杂质；第三层是生化棉，生化棉主要是当细菌屋用，让硝化细菌有着床的地方，培养硝化细菌，让细菌分解水中有毒的nh3/nh4 以及no2，转化成无毒的no3。
1.一种基于单片机的龟池粪便监拾系统，其特征在于：包括龟池、碗型龟粪收集池、水泵、滤网、排水管、过滤装置、控制器和水浊度传感器；所述的碗型龟粪收集池位于整个龟池的最底端；水泵，所述的水泵位于碗型龟粪收集池的中央靠近池底的位置；滤网，所述的滤网固定于碗型龟粪收集池上端；排水管，所述的排水管穿过碗型龟粪收集池，一端连接水泵，另一端连接过滤装置；过滤装置，所述的过滤装置固定在龟池外壁上；控制器，所述的控制器固定在碗型龟粪收集池外侧；水浊度传感器，所述的水浊度传感器固定在龟池外壁的内侧，位于滤网之上；所述的水浊度传感器的信号输出端与控制器的传感器信号输入端连接，控制器的输出端与水泵的信号输入端连接；
所述的控制器以单片机为核心，分别控制显示器模块、按键模块、水浊度传感器模块、时钟模块以及继电器模块，其中水浊度传感器模块，时钟模块和单片机的信息和控制信号的传递是相互的，继电器模块直接控制水泵；单片机复位电路与单片机连接；
所述的单片机模块包括单片机芯片stc12c5a60s2、第一晶体y1、第一负载电容c1和第二负载电容c2；单片机芯片stc12c5a60s的vcc脚接 5v的电源；单片机芯片stc12c5a60s的gnd脚、第一负载电容c1的一端和第二负载电容c2的一端接地；第一负载电容c1的另一端和第一晶体y1的一端接单片机芯片stc12c5a60s的xtal2脚；第二负载电容c2的另一端和第一晶体y1的另一端接单片机芯片stc12c5a60s的xtal1脚；单片机芯片stc12c5a60s的p00-p04脚、p44-p46脚、p11-p14脚、p30-p32脚和p37脚悬空；
所述的单片机复位电路包括第一按键k1、第三电容c3、第五电阻r5和第六电阻r6；第一按键k1的一端和第三电容c3的一端接 5v电源；第一按键k1的另一端接第五电阻r5的一端；第五电阻r5的另一端、第三电容c3的另一端和第六电阻r6的一端接单片机芯片stc12c5a60s的rst脚；第六电阻r6的另一端接地；
所述的水浊度传感器模块包括浊度传感器芯片和底部针脚；底部针脚的a/c脚接浊度传感器芯片的1脚，e脚接浊度传感器芯片的2脚，k脚接浊度传感器芯片的3脚；浊度传感器芯片的v脚接 5v电源，g脚接地，a脚接单片机芯片stc12c5a60s的p10脚；浊度传感器芯片的d脚和4脚悬空；所述的时钟模块包括时钟芯片ds1302、第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3；时钟芯片ds1302的vcc脚、第一电阻r1的一端、第二电阻r2的一端和第三电阻r3的一端接 5v的电源；时钟芯片ds1302的gnd脚接地；时钟芯片ds1302的rst脚和第三电阻r3的另一端接单片机芯片stc12c5a60s的p15脚，用于复位和重置，实现单片机芯片stc12c5a60s与时钟模块的spi通讯；时钟芯片ds1302的dat脚和第二电阻r2的另一端接单片机芯片stc12c5a60s的p16脚，用于传输数据信息；时钟芯片ds1302的clk脚和第一电阻r1的另一端接单片机芯片stc12c5a60s的p17脚，用于控制通信的时钟信号；
所述的继电器模块包括继电器和水泵电机；继电器采用光耦隔离，整体的性能比较稳定，驱动能力也较强；继电器的com口和vcc脚接 5v电源，gnd脚接地，no脚接水泵电机的一端，用于将信号传递给水泵电机；in脚接单片机芯片stc12c5a60s的p36脚，用于将单片机芯片stc12c5a60s传递给继电器模块；水泵电机的另一端接地；
所述的液晶显示模块包括lcd1602液晶显示屏和第一可调电阻r4；lcd1602液晶显示屏的a脚、vdd脚和第一可调电阻r4的1脚接 5v的电源；lcd1602液晶显示屏的k脚、vss脚和第一可调电阻r4的2脚接地；lcd1602液晶显示屏的db7脚接单片机芯片stc12c5a60s的p27脚，db6脚接单片机芯片stc12c5a60s的p26脚，db5脚接单片机芯片stc12c5a60s的p25脚，db4脚接单片机芯片stc12c5a60s的p24脚，db3脚接单片机芯片stc12c5a60s的p23脚，db2脚接单片机芯片stc12c5a60s的p22脚，db1脚接单片机芯片stc12c5a60s的p21脚，db0脚接单片机芯片stc12c5a60s的p20脚，e脚接单片机芯片stc12c5a60s的p05脚，wr脚接单片机芯片stc12c5a60s的p06脚，rs脚接单片机芯片stc12c5a60s的p07脚；lcd1602液晶显示屏的vo脚接第一可调电阻r4的3脚，作用是通过调节第一可调电阻r4的阻值改变lcd1602液晶显示屏的亮度；
所述的按键模块包括第二按键k2、第三按键k3和第四按键k4；第二按键k2的一端、第三按键k3的一端和第四按键k4的一端接地；第二按键k2的另一端接单片机芯片stc12c5a60s的p33脚；第三按键k3的另一端接单片机芯片stc12c5a60s的p34脚；第四按键k4的另一端接单片机芯片stc12c5a60s的p35脚；按键模块的作用是当按下第二按键k2、第三按键k3和第四按键k4时，与这三个按键相接的单片机芯片stc12c5a60s的三个引脚便和地导通，使得这三个引脚的电平发生转变，从高电平变为低电平。
2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的龟池粪便监拾系统，其特征在于：第一负载电容c1和第二负载电容c2的电容值为20pf；第一晶体y1的晶振频率为11.0592m。
3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的龟池粪便监拾系统，其特征在于：第三电容c3的电容值为220uf,第五电阻r5的阻值为4.7kω，第六电阻的阻值为1kω。
技术总结