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单片机的模拟智能灌溉系统

作者: 时间:2016-11-20 来源:网络 收藏
模拟智能灌溉系统

先上原理图

本文引用地址:https://www.eepw.com.cn/article/201611/318654.htm


这是用proteus画的模拟图,当然还有实物图,不过都被我放在自己的工作室了(话说明明是实验室好不好)目前是在外面进一步学习,我就不把实物晒出来了。


程序的好坏在于它的流程图是否好,于是我就把我当时画的流程图拿了出来!

那么该项目到底是什么呢?

就是当年比赛的一个预习题,不过平台不一样搞得我当时比较狼狈就拿了个三等奖回来,哎,希望我嵌入式小组的学弟学妹们能够加油,帮我拿个一等奖回来!了了我心中的遗憾吧!

功能简述:

要求“模拟智能灌溉系统”能够实现土壤湿度测量、土壤湿度和时间显示、湿度阈值设定及存储等基本功能。通过电位器Rb2输出电压信号,模拟湿度传感器输出信号,再通过AD采集完成湿度测量功能;通过DS1302芯片提供时间信息;通过按键完成灌溉系统控制和湿度阈值调整功能,通过LED完成系统工作状态指示功能。系统硬件电路主要由单片机控制电路、显示单元、ADC采集单元、RTC单元、EEPROM存储单元、继电器控制电路及报警输出电路组成,系统框图如图1所示:


1. 系统工作及初始化状态说明:

1.1、自动工作状态,根据湿度数据自动控制打开或关闭灌溉设备,以L1点亮指示;

1.2、手动工作状态,通过按键控制打开或关闭灌溉设备,以L2点亮指示;

1.3、系统上电后处于自动工作状态,系统初始湿度阈值为50%,此时若湿度低于50%,灌溉设备自动打开,达到50%后,灌溉设备自动关闭;

1.4、灌溉设备打开或关闭通过继电器工作状态模拟。

2. 数码管单元:


“模拟智能灌溉系统”通过读取DS1302时钟芯片相关寄存器获得时间,DS1302芯片时、分、秒寄存器在程序中设定为系统进行初始化设定,时间为08时30分。

3. 报警输出单元:

系统工作于手动工作状态下时,若当前湿度低于湿度阈值,蜂鸣器发出提示音,并可通过按键S6关闭提醒功能。

4. 功能按键:

4.1、按键S7设定为系统工作状态切换按键;

4.2、手动工作状态下按键S6、S5、S4功能设定如下:

按下S6关闭蜂鸣器提醒功能,再次按下S6打开蜂鸣器提醒功能,如此循环;

S5功能设定为打开灌溉系统;S4功能设定为关闭灌溉系统。

4.3、自动工作状态下按键S6、S5、S4功能设定如下:

S6功能设定为湿度阈值调整按键,按下S6后,进入湿度阈值调整界面(如图3所示),此时按下S5为湿度阈值加1,按下S4湿度阈值减1,再次按下S6后,系统将新的湿度阈值保存到EEPROM中,并退出湿度阈值设定界面。


5. 实时时钟:

“模拟智能灌溉系统”通过读取DS1302时钟芯片相关寄存器获得时间,DS1302芯片时、分、秒寄存器在程序中设定为系统进行初始化设定,时间为08时30分。

6. 湿度检测单元:

以电位器Rb2输出电压信号模拟湿度传感器输出信号,且假定电压信号与湿度成正比例关系H湿度= KVRb2(K为常数),Rb2电压输出为5V时对应湿度为99%。

7. EEPROM存储单元:

系统通过EEPROM存储湿度阈值,自动工作状态下,可通过按键S6、S5、S4设置和保存阈值信息。

下面将是我写的一些代码了,大三上写的代码,可能不是那么好吧!勿见怪啊,当时都没有代码规范的思想,写得比较凌乱,我也因为对它不再想修改了,就不改格式了,因而对看本博客的同学们表示歉意了!

(1)主函数main.c#include#include #include#define  PCF8591 0x90    //PCF8591 地址#include<ds1302.h>//else IOunsigned char AD_CHANNEL;unsigned long xdata  LedOut[8];unsigned int  D[32];sbit LS138A=P2^2;  sbit LS138B=P2^3;sbit LS138C=P2^4;sbit L1=P2^5;sbit L2=P2^6;sbit beed=P1^0;sbit RELAY=P1^1;sbit k4=P1^2;sbit k5=P1^3;sbit k6=P1^4;sbit k7=P1^5; //此表为 LED 的字模, 共阴数码管 0-9  - unsigned char code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40}; unsigned char delay1[8]={10,10,0,0,0,0,0,0};unsigned char HUO,flag;unsigned char key,mode,th;/**延迟函数**/         void delay(){unsigned char a=100;while(a--); }/************at24c02功能模块***/void At24c02Write(unsigned char addr,unsigned char dat){I2C_Start();I2C_SendByte(0xa0, 1);//发送写器件地址I2C_SendByte(addr, 1);//发送要写入内存地址I2C_SendByte(dat, 0);    //发送数据I2C_Stop();}unsigned char At24c02Read(unsigned char addr){unsigned char num;I2C_Start();I2C_SendByte(0xa0, 1); //发送写器件地址I2C_SendByte(addr, 1); //发送要读取的地址I2C_Start();I2C_SendByte(0xa1, 1); //发送读器件地址num=I2C_ReadByte(); //读取数据I2C_Stop();return num;    }/*******************************************************************ADC发送字节[命令]数据函数               *******************************************************************/bit ISendByte(unsigned char sla,unsigned char c){Start_I2c();              //启动总线SendByte(sla);            //发送器件地址if(ack==0)return(0);SendByte(c);              //发送数据if(ack==0)return(0);Stop_I2c();               //结束总线return(1);}/*******************************************************************ADC读字节数据函数               *******************************************************************/unsigned char IRcvByte(unsigned char sla){  unsigned char c;Start_I2c();          //启动总线SendByte(sla+1);      //发送器件地址if(ack==0)return(0);c=RcvByte();          //读取数据0Ack_I2c(1);           //发送非就答位Stop_I2c();           //结束总线return(c);}unsigned char keysan(void){   if(!k7){while(!k7);return 7;}if(!k6){while(!k6);return 6;}if(!k5){while(!k5);return 5;}    if(!k4){while(!k4);return 4;}return 0;}/**初始设置函数**/void seting(){ unsigned char isFirstRun=0;beed=1;L1=0;L2=1;RELAY=1;mode=1;isFirstRun=!At24c02Read(2);//通过EEPROM的2地址出是否有值来判断是否为第一次运行if(isFirstRun)//若第一次运行{At24c02Write(2,1);//往2地址写入信息供以后开机时判断At24c02Write(1,50);//写入默认阈值50}else{HUO=At24c02Read(1);//从EEPROM的1地址处读出阈值}delay1[6]=HUO/10;delay1[7]=HUO%10;InitTIMER0();          //初始化定时器0Set_RTC(); }/****判断函数***/void chouse(unsigned char key){  switch(key)                      {     case 4:if(mode==1){    if(j==1){  HUO--;delay1[6]=HUO/10;delay1[7]=HUO%10;delay();}   }else { RELAY=1;}break;                 case 5:if(mode==1){if(j==1){   HUO++; if(HUO>99)HUO=99;delay1[6]=HUO/10;delay1[7]=HUO%10;delay();}}else  {RELAY=0;}break;case 6:if(mode==1){  if(flag==1)//在设置模式,保存阈值并退出设置模式{At24c02Write(1,HUO);//在EEPROM的1地址处写入阈值flag=0;}else//不在设置模式,将进入设置模式{flag=1;}}else {beed=(beed==1)?0:1;} break;case 7:if(mode==1){mode=0;L1=0;L2=1;}else {mode=1;L1=1;L2=0;} break;default:break;}if(th99) th=99;l_tmpdisplay[6]=th/10;l_tmpdisplay[7]=th%10; }/**主函数***/void main(){  seting();while(1){    key=keysan();chouse(key);} }void InitTIMER0(void){TMOD=0x01;//定时器设置 16位TH0=0xef;//初始化值TL0=0xf0;ET0=1;TR0=1;EA=1;}/******************************************************************//*                   定时器中断函数                               *//******************************************************************/void tim(void) interrupt 1 using 1//中断,用于数码管扫描{static unsigned char i,num;TH0=0xf5;TL0=0xe0;if(flag==1){//在设置模式P0=table[delay1[i]];}else{//P0=table[l_tmpdisplay[i]];    //查表法得到要显示数字的数码段}switch(i)                      {        case 0:LS138A=0; LS138B=0; LS138C=0; break;         case 1:LS138A=1; LS138B=0; LS138C=0; break;                 case 2:LS138A=0; LS138B=1; LS138C=0; break; case 3:LS138A=1; LS138B=1; LS138C=0; break; case 4:LS138A=0; LS138B=0; LS138C=1; break;case 5:LS138A=1; LS138B=0; LS138C=1; break;case 6:LS138A=0; LS138B=1; LS138C=1; break;case 7:LS138A=1; LS138B=1; LS138C=1; break;}i++;if(i==8){i=0;num++;if(10==num)       //隔段时间读取1302的数据。时间间隔可以调整{ReadRTC_Flag=1; //使用标志位判断num=0;}}}(2)I2C总线函数#include#include #include #define  NOP()   _nop_()   /* 定义空指令 */#define  _Nop()  _nop_()   /*定义空指令*/sbit     SCL=P2^1;       //I2C  时钟 sbit     SDA=P2^0;       //I2C  数据 bit ack;                 /*应答标志位*//*******************************************************************起动总线函数               函数原型: void  Start_I2c();  功能:     启动I2C总线,即发送I2C起始条件.  ********************************************************************/void Start_I2c(){SDA=1;         /*发送起始条件的数据信号*/_Nop();SCL=1;_Nop();        /*起始条件建立时间大于4.7us,延时*/_Nop();_Nop();_Nop();_Nop();    SDA=0;         /*发送起始信号*/_Nop();        /* 起始条件锁定时间大于4μs*/_Nop();_Nop();_Nop();_Nop();       SCL=0;       /*钳住I2C总线,准备发送或接收数据 */_Nop();_Nop();}/*******************************************************************结束总线函数               函数原型: void  Stop_I2c();  功能:     结束I2C总线,即发送I2C结束条件.  ********************************************************************/void Stop_I2c(){SDA=0;      /*发送结束条件的数据信号*/_Nop();       /*发送结束条件的时钟信号*/SCL=1;      /*结束条件建立时间大于4μs*/_Nop();_Nop();_Nop();_Nop();_Nop();SDA=1;      /*发送I2C总线结束信号*/_Nop();_Nop();_Nop();_Nop();}/*******************************************************************字节数据发送函数               函数原型: void  SendByte(UCHAR c);功能:     将数据c发送出去,可以是地址,也可以是数据,发完后等待应答,并对此状态位进行操作.(不应答或非应答都使ack=0)     发送数据正常,ack=1; ack=0表示被控器无应答或损坏。********************************************************************/void  SendByte(unsigned char  c){unsigned char  BitCnt;for(BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt++)  /*要传送的数据长度为8位*/{if((c<0; b--){for(a=2; a>0; a--);}}/******************************************************************************** 函 数 名         : I2C_Start()* 函数功能           : 起始信号:在I2C_SCL时钟信号在高电平期间I2C_SDA信号产生一个下降沿* 输    入         : 无* 输    出         : 无* 备    注         : 起始之后I2C_SDA和I2C_SCL都为0****************************************************************************/void I2C_Start(){SDA = 1;I2C_Delay10us();SCL = 1;I2C_Delay10us();//建立时间是I2C_SDA保持时间>4.7usSDA = 0;I2C_Delay10us();//保持时间是>4usSCL = 0;            I2C_Delay10us();        }/******************************************************************************* 函 数 名           : I2C_Stop()* 函数功能             : 终止信号:在I2C_SCL时钟信号高电平期间I2C_SDA信号产生一个上升沿* 输    入           : 无* 输    出              : 无* 备    注           : 结束之后保持I2C_SDA和I2C_SCL都为1;表示总线空闲******************************************************************************/void I2C_Stop(){SDA = 0;I2C_Delay10us();SCL = 1;I2C_Delay10us();//建立时间大于4.7usSDA = 1;I2C_Delay10us();        }/******************************************************************************** 函 数 名           : I2cSendByte(uchar num)* 函数功能              : 通过I2C发送一个字节。在I2C_SCL时钟信号高电平期间,*                    * 保持发送信号I2C_SDA保持稳定* 输    入           : num ,ack* 输    出              : 0或1。发送成功返回1,发送失败返回0* 备    注           : 发送完一个字节I2C_SCL=0, 需要应答则应答设置为1,否则为0******************************************************************************/unsigned char I2C_SendByte(unsigned char dat, unsigned char ack){unsigned char a = 0,b = 0;//最大255,一个机器周期为1us,最大延时255us。for(a=0; a<8; a++)//要发送8位,从最高位开始{SDA = dat >> 7;     //起始信号之后I2C_SCL=0,所以可以直接改变I2C_SDA信号dat = dat << 1;I2C_Delay10us();SCL = 1;I2C_Delay10us();//建立时间>4.7usSCL = 0;I2C_Delay10us();//时间大于4us        }SDA = 1;I2C_Delay10us();SCL = 1;while(SDA && (ack == 1))//等待应答,也就是等待从设备把I2C_SDA拉低{b++;if(b > 200)     //如果超过200us没有应答发送失败,或者为非应答,表示接收结束{SCL = 0;I2C_Delay10us();return 0;}}SCL = 0;I2C_Delay10us();return 1;        }/******************************************************************************** 函 数 名           : I2cReadByte()* 函数功能             : 使用I2c读取一个字节* 输    入           : 无* 输    出              : dat* 备    注           : 接收完一个字节I2C_SCL=0*****************************************************************************/unsigned char I2C_ReadByte(){unsigned char     a = 0,dat = 0;SDA = 1;            //起始和发送一个字节之后I2C_SCL都是0I2C_Delay10us();for(a=0; a<8; a++)//接收8个字节{SCL = 1;I2C_Delay10us();dat <<= 1;dat = SDA;I2C_Delay10us();SCL = 0;I2C_Delay10us();}return dat;        }其H文件:extern bit ack;//起动总线函数extern void Start_I2c();//结束总线函数  extern void Stop_I2c();//应答子函数extern void Ack_I2c(bit a);//字节数据发送函数extern void  SendByte(unsigned char  c);//有子地址发送多字节数据函数               extern bit ISendStr(unsigned char sla,unsigned char suba,unsigned char *s,unsigned char no) ;//无子地址发送多字节数据函数   extern bit ISendStrExt(unsigned char sla,unsigned char *s,unsigned char no);//无子地址读字节数据函数               extern unsigned char RcvByte();extern void I2C_Start();extern      void I2C_Stop();extern         unsigned char I2C_SendByte(unsigned char dat, unsigned char ack);extern         unsigned char I2C_ReadByte();(3)DS1302时钟函数:#include //包含头文件,一般情况不需要改动,头文件包含特殊功能寄存器的定义#include sbit SCK=P3^6;    //时钟    sbit SDA=P3^4;    //数据    sbit RST = P3^5;// DS1302复位bit ReadRTC_Flag;//定义读DS1302标志unsigned char l_tmpdate[7]={0,30,8,15,5,3,8};//秒分时日月周年08-05-15 12:00:00unsigned char l_tmpdisplay[8];code unsigned char write_rtc_address[7]={0x80,0x82,0x84,0x86,0x88,0x8a,0x8c}; //秒分时日月周年 最低位读写位code unsigned char read_rtc_address[7]={0x81,0x83,0x85,0x87,0x89,0x8b,0x8d};  //code unsigned char table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40}; //共阴数码管 0-9  - 熄灭‘表/******************************************************************//*                   写一个字节                                   *//******************************************************************/void Write_Ds1302_Byte(unsigned  char temp) {unsigned char i;for (i=0;i<8;i++)         //循环8次 写入数据{ SCK=0;SDA=temp&0x01;     //每次传输低字节 temp>>=1;          //右移一位SCK=1;}}   /******************************************************************//*                  写入DS1302                                    *//******************************************************************/void Write_Ds1302( unsigned char address,unsigned char dat )     {RST=0;_nop_();SCK=0;_nop_();RST=1;    _nop_();                    //启动Write_Ds1302_Byte(address);    //发送地址Write_Ds1302_Byte(dat);        //发送数据RST=0;                      //恢复}/******************************************************************//*                   读出DS1302数据                               *//******************************************************************/unsigned char Read_Ds1302 ( unsigned char address ){unsigned char i,temp=0x00;RST=0;_nop_();_nop_();SCK=0;_nop_();_nop_();RST=1;_nop_();_nop_();Write_Ds1302_Byte(address);for (i=0;i<8;i++)         //循环8次 读取数据{        if(SDA)temp=0x80;            //每次传输低字节SCK=0;temp>>=1;            //右移一位_nop_();_nop_();_nop_();SCK=1;} RST=0;_nop_();                  //以下为DS1302复位的稳定时间_nop_();RST=0;SCK=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();SCK=1;_nop_();_nop_();SDA=0;_nop_();_nop_();SDA=1;_nop_();_nop_();return (temp);            //返回}/******************************************************************//*                   读时钟数据                                   *//******************************************************************/void Read_RTC(void)            //读取 日历{unsigned char i,*p;p=read_rtc_address;         //地址传递for(i=0;i<7;i++)            //分7次读取 秒分时日月周年{l_tmpdate[i]=Read_Ds1302(*p);p++;}}/******************************************************************//*                  设定时钟数据                                  *//******************************************************************/void Set_RTC(void)            //设定 日历{unsigned char i,*p,tmp;for(i=0;i<7;i++){       //BCD处理tmp=l_tmpdate[i]/10;l_tmpdate[i]=l_tmpdate[i]%10;l_tmpdate[i]=l_tmpdate[i]+tmp*16;}  Write_Ds1302(0x8E,0X00);p=write_rtc_address;    //传地址    for(i=0;i<7;i++)        //7次写入 秒分时日月周年{Write_Ds1302(*p,l_tmpdate[i]);p++;  }Write_Ds1302(0x8E,0x80);}其H文件:extern void Write_Ds1302_byte(unsigned char temp); extern void Write_Ds1302( unsigned char address,unsigned char dat );extern unsigned char Read_Ds1302 ( unsigned char address );extern void Read_RTC(void);//read RTC extern void Set_RTC(void); //set RTC extern void InitTIMER0(void);//inital timer0extern bit ReadRTC_Flag;//定义读DS1302标志extern  unsigned char l_tmpdisplay[8];extern unsigned char l_tmpdate[7];extern     bit ReadRTC_Flag;//定义读DS1302标志



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