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猫砂盆自动除尘风机的设计实现

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楼主
ID:61349 发表于 2018-8-27 06:18 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式


  • 家有恶猫，任性跋扈；
  • 贪吃贪睡，屎尿巨臭；
  • 爪力强劲，刨砂疯狂；
  • 猫砂四溅，尘土飞扬；
  • 娘子过敏，喷嚏不止；
  • 吾心痛焉，技以治之；



本设计用到的元器件：
1.STC12C5068AD为主控；
2.DS1302为时钟IC；
3.TD1030卫星定位授时模块授时；
4.TM1637模块用于显示时间；
5.E18-D80NK型光电开关为触发开关；
6.辅以土壤湿度监测模块监测砂盆附近花盆里的土壤湿度；
7.对外输出包括两路低电平有效的继电器模块（控制风扇、水泵的开关）、蜂鸣器、指示灯等。

实现的主要功能：

1.在恶猫进入砂盆后出发光电开关输出维持低电平，打开风扇开始通风除尘；
2.当恶猫大小便完毕离开砂盆，光电开关输出恢复高电平，使用单片机PCA模块的触发捕获功能捕获上升沿跳变，风扇延时开启2min后关闭；
3.每隔1h自动打开风扇2min通风除味；
4.每天早上07:10打开水泵30s向花盆喷水（润湿植物表层）；
5.当土壤湿度模块检测到土壤湿度过低，启动水泵浇水；
6.每天早上7:00及晚上19:00自动打开卫星定位授时模块校准时间。


电路原理图如下：


部分单片机程序：
  1. #include "STC12C56XX.H"
  2. #include "intrins.h"
  3. #include "TM1637.h"
  4. #include "DS1302.h"
  5. /*定义各个端口*/
  6. sbit GPS_EN=P2^4;  //定义GPS模块使能端口
  7. sbit LED=P2^5;     //定义GPS_LED开关端口
  8. sbit FAN=P2^6;     //定义风机信号端口（继电器驱动）
  9. sbit PUMP=P2^7;    //定义水泵信号端口（继电器驱动）
  10. sbit SPK=P3^7;     //定义蜂鸣器信号端口
  11. sbit SD=P1^0;           //定义土壤湿度信号端口（数字信号）
  12. sbit GPS_RST=P1^4; //GPS手动对时按键
  13. sbit SW=P3^5;           //定义触发端口，低电平有效，一并捕获上升沿触发
  14. sbit EPCAI=IE^6;   //PCA模块和LVD监测中断允许位(在头文件中为EPCA_LVD)
  15. /*定义各个变量、数组及标志位*/  
  16. unsigned char hour,min,sec,hourr,minr,secr,hour1,hour2,min1,min2;//小时，分钟，秒钟，小时收到，分钟收到，秒钟收到，小时十位，小时个位，分钟十位，分钟个位
  17. bit rev_start,rev_stop;  //串口接收开始标志位，接收停止标志位
  18. bit flagT,flag_PCA;                 //计时标志位，PCA触发标志位
  19. unsigned int t50ms;                 //定时变量
  20. unsigned char buf[80];   //接收到GPS数据存储到该数组

  22. void delayms(unsigned int xms)//ms延时函数
  23. {
  24. unsigned int i,j;
  25. for(i=0; i<xms; i++)
  26. for(j=0; j<500; j++);
  27. }
  28.                                                                                                                                           
  29. void USART_Init()           //串口及定时器0，1初始化
  30. {
  31.         TMOD=0x21;                   //定时器1工作在方式2，8位自动重装，定时器0工作在模式1
  32.         SCON = 0x50;       //使用串行工作方式1，10位异步收发8位数据，波特率可变（由T1的溢出率控制）
  33.         TH1 = TL1=0xFD;    //9600波特率的初值
  34. //        TH1 = TL1=0xFA;    //4800波特率的初值
  35.         ES = 1;                           //开串口中断
  36.         TR1 = 1;                   //允许T1计数
  37.         TH0 = 0x3C;                   //装定时器0初值，TH0=（65535-50000）/256，TL0=（65535-50000)%256
  38.         TL0 = 0xB0;        //50ms中断一次
  39.         ET0 = 1;                   //开T0中断
  40.         TR0 = 1;                   //允许T0计数
  41.         EA=1;                           //开总中断
  42. }

  44. void PCA_Init()                   //PCA初始化，关于计数部分的配置可注释掉，这里只用到了捕获模式
  45. {
  46.         CCON=0;            //初始化PCA控制寄存器，PCA定时器停止运行，清零CF标志位，清零所有模式中断标志位
  47.         CL=0;              //重置PCA计数器
  48.         CH=0;
  49.         CMOD=0x00;         //设置PCA计数器时钟源为Fosc/12,禁止PCA计数器溢出中断
  50. //        CCAPM1=0x31;       //PCA模块1工作在16位捕获模式，跳变触发
  51.         CCAPM1=0x21;       //PCA模块1工作在16位捕获模式，上升沿触发
  52.         CR=1;              //PCA计数器启动
  53.         EPCAI=1;           //开PCA中断
  54.         EA=1;              //开总中断
  55. }
  56. /*  NMEA0183协议中最简定位信息GNRMC数据格式  */
  57. /*  $GNRMC,203741.00,A,3636.39993,N,12011.80057,E,0.023,,270718,,,A,V*19  */               
  58. /*  定位成功的GNRMC数据格式，串口调试模拟发送时务必要有换行标志"\n"符提示接收停止  */
  59. /*  $GNRMC,,V,,,,,,,,,,N,V*37  */
  60. /*  无信号时的GNRMC数据，即无效定位/授时数据，此时Write_time函数将从','和'V'中取值，所以需要判断定位/授时数据的有效性  */
  61. void Write_time()//将GPS授时数据取值转换并写入DS1302
  62. {
  63.         if((rev_stop==1)&&(buf[0]=='R')&&(buf[2]=='C')&&(buf[4]!=','))//如果接收到GPRMC，从'R'开始接受计数,当buf[4]!=','时，授时数据有效，否则无效
  64.         {
  65.                 ES=0;                                                                           //关闭串口中断
  66.                 hourr= (buf [4]-0x30)* 16+ buf[5] -0x30;   //取hour数值HEX
  67.                 minr=  (buf [6]-0x30)* 16+ buf[7]-0x30;           //取min数值HEX
  68.                 secr=  (buf[8]-0x30)* 16+ buf[9]-0x30;           //取sec数值HEX
  69.                 hourr=  hourr / 16 * 10 + hourr % 16;           //HEX-DEC
  70.                 hourr= (hourr+8) % 24;                     //UTC Time换算成北京时间，+8h
  71.                 hourr=hourr/10*16+hourr%10;                                   //DEC-HEX
  72.                 set_time(secr,minr,hourr);                                   //授时数据写入DS1302
  73.                 ES=1;                                                                           //开启串口中断
  74.                 rev_stop=0;                                                                   //接收停止标志位清零
  75.         }
  76.         
  77. }

  79. void Read_time()                //从DS1302中读取时间数据
  80. {
  81.         hour= ds1302_read(0x85);        //小时
  82.         min = ds1302_read(0x83);        //分钟
  83.         sec = ds1302_read(0x81);        //秒钟
  84. }

  86. void jisuan(void)               //根据接收到的授时数据取值
  87. {        
  88.         hour1=hour/16;                                //取hour十位
  89.         hour2=hour%16;                                //取hour个位
  90.         min1=min/16;                                //取min十位
  91.         min2=min%16;                                //取min个位
  92.         if (sec%2==0)                                //判断sec奇偶
  93.         {
  94.                 hour2=hour2+10;                        //":"闪烁，间隔1s，亮1s，灭1s
  95.         }            
  96. }                                          

  98. void da()   //长鸣一声，代表整点报时及动作开启
  99. {
  100.         SPK=1;
  101.         delayms(2000);
  102.         SPK=0;
  103. }

  105. void daa()  //短鸣一声，用于GPS授时时的声音提示
  106. {
  107.         SPK=0;
  108.         delayms(1000);
  109.         SPK=1;
  110.         delayms(1000);
  111.         SPK=0;
  112. }

  114. void didi() //短鸣两声，代表动作结束
  115. {
  116.         SPK=1;
  117.         delayms(500);
  118.         SPK=0;
  119.         delayms(300);
  120.         SPK=1;
  121.         delayms(500);
  122.         SPK=0;
  123. }

  125. void shan()        //GPS模块上的LED闪烁
  126. {
  127.         LED=0;
  128.         delayms(1000);
  129.         LED=1;
  130.         delayms(1000);
  131.         LED=0;
  132. }

  134. void Out(void) //定时输出
  135. {                                                                 
  136.         if((min==0x30)&&(sec==0x00))                                  {da();}          //每隔1h（xxh30m00s时），蜂鸣器长鸣一声
  137.         else if(((min>=0x30)&&(min<0x32))||(SW==0))                          {FAN=0;}               //风机启动2min（xxh30m00s-xxh32m00s），如果光电开关被触发且维持低电平，维持风机启动
  138.         else if((min==0x32)&&(sec==0x00))                             {FAN=1;didi();}  //2min后（xxh32m00s时），关闭风机，蜂鸣器短鸣两声                        
  139.         else if((min==0x00)&&(sec==0x00))                             {da();}                   //每个整点（xxh00m00s时），蜂鸣器长鸣一声，整点报时
  140.         else if((hour==0x07)&&(min==0x10)&&(sec==0x00))               {da();}               //每天早上07h10m00s，蜂鸣器长鸣一声
  141.         else if((hour==0x07)&&(min==0x10)&&(sec<0x30)&&(sec>=0x00))          {PUMP=0;}                   //水泵启动30s（07h10m00s-07h10m30s）
  142.         else if((hour==0x07)&&(min==0x10)&&(sec==0x30))                      {PUMP=1;didi();} //30s后（07h10m30s时），关闭水泵，蜂鸣器短鸣两声
  143.         else if(SD==1)                                                                              {PUMP=0;}                   //如果土壤湿度低于设定值，开启水泵浇水
  144. //        else if(SW==0)                                                                                      {FAN=0;}                   //如果光电开关被触发且维持低电平，维持风机启动
  145.         else {FAN=PUMP=1;SPK=0;}
  146. }

  148. void chufa()           //PCA触发定时执行
  149. {
  150.         if(flag_PCA==1)           //被触发
  151.         {
  152.                 FAN=0;                   //开启风机
  153.                 if(flagT==1)   //定时满2min
  154.                 {
  155.                         FAN=1;           //关闭风机
  156.                         flagT=0;   //清零定时标志位
  157.                         flag_PCA=0;//清零触发标志位
  158.                 }
  159.         }
  160. }

  162. void main()
  163. {
  164.         P2M0=0x00;
  165.         P2M1=0xf0;      //P24-P27强推挽输出
  166.         P3M0=0x20;
  167.         P3M1=0x80;      //P37强推挽输出，P35高阻输入
  168.         FAN=PUMP=SW=1;        //关闭风机、水泵,触发端口置高
  169.         SPK=0;                        //关闭蜂鸣器
  170.         GPS_EN=0;       //关闭GPS模块
  171.         LED=1;                 //开启GPS模块上的LED
  172.         GPS_RST=1;                //GPS手动对时按键端口置高
  173.         PCA_Init();                //PCA初始化
  174.     USART_Init();        //串口及定时器0初始化
  175.         while(1)
  176.     {
  177.                 if(((hour==0x07)&&(min==0x00))||((hour==0x19)&&(min==0x00))||(GPS_RST==0))          //每天（07:00、19:00）定时打开GPS校准时间再关掉,对时持续1min，也可手动触发校准
  178.                 {GPS_EN=1;shan();daa();ES=1;} //使能GPS模块，LED闪烁,蜂鸣器鸣响，开启串口中断
  179.                 else
  180.                 {GPS_EN=0;LED=0;ES=0;}                  //关闭GPS模块，LED关闭,关闭串口中断                  
  181.                 Write_time();                 //向DS1302中写入时间
  182.                 Read_time();                  //读取DS1302中的时间数据
  183.                 Out();                        //输出
  184.                 chufa();                                          //PCA触发执行延时
  185.                 jisuan();                     //接收时间数据并取值
  186.                 xsled(hour1,hour2,min1,min2); //显示时间
  187.     }
  188. }

  190. void Uart_Receive(void) interrupt 4   //串口中断，接收GNRMC授时数据
  191. {
  192.         unsigned char ch,num;                          //定义接收字符、数组计数变量
  193.         ES = 0;                                                          //关闭串口
  194.         if (RI)                           //如果接收完成则进入
  195.         {
  196.                 ch=SBUF;                                          //从串口缓冲寄存器中取值
  197.                 if(ch=='R')                   //如果收到字符'R'，便开始接收
  198.                 {
  199.                         rev_start=1;                          //接收开始标志位置1
  200.                         rev_stop =0;              //接收停止标志置0
  201.                 }
  202.                 if(rev_start==1)              //标志位为1，开始接收
  203.                 {
  204.                         buf[num++]=ch;            //字符存到数组中
  205.                         if (ch=='\n')             //如果接收到换行
  206.                         {
  207.                                 buf[num]='\n';
  208.                                 rev_start=0;                  //接收开始标志位置0
  209.                                 rev_stop=1;           //接收停止标志位置1
  210.                                 num=0;                                  //计数置0
  211.                         }
  212.                 }
  213.         }
  214.         RI = 0;                           //RI清0，重新接收
  215.         ES = 1;                           //串口1中断允许
  216. }
  217. void TIM0(void) interrupt 1                          //定时器0中断函数
  218. {
  219.         TH0 = 0x3C;                                                  //重装初值
  220.         TL0 = 0xB0;
  221.         if(flag_PCA==1)                                          //如果触发
  222.         {
  223.                 t50ms++;                                          //开始计时
  224.                 if(t50ms>=2400)                                  //计时满2min时，实际测试约2min10sec
  225.                 {
  226.                         t50ms=0;                                  //清零计时变量
  227.                         flagT=1;                                  //计时标志位置1
  228.                 }
  229.         }
  230. }

  232. void PCA_isr() interrupt 6                  //PCA捕获模式中断函数
  233. {
  234.         CCF1=0;                           //清零中断标志位
  235.         flag_PCA=1;                                                  //触发执行标志位
  236. }                 
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沙发
ID:519389 发表于 2019-4-23 11:00
我现在做做猫用品产品，有兴趣可以加微信一起探讨，微信15889751140
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