貓砂盆自動除塵風機的設計實現

ID:61349 · 發表于 2018-8-27 06:18

家有惡貓，任性跋扈；
貪吃貪睡，屎尿巨臭；
爪力強勁，刨砂瘋狂；
貓砂四濺，塵土飛揚；
娘子過敏，噴嚏不止；
吾心痛焉，技以治之；

本設計用到的元器件：
1.STC12C5068AD為主控；
2.DS1302為時鐘IC；
3.TD1030衛星定位授時模塊授時；
4.TM1637模塊用于顯示時間；
5.E18-D80NK型光電開關為觸發開關；
6.輔以土壤濕度監測模塊監測砂盆附近花盆里的土壤濕度；
7.對外輸出包括兩路低電平有效的繼電器模塊（控制風扇、水泵的開關）、蜂鳴器、指示燈等。

實現的主要功能：

1.在惡貓進入砂盆后出發光電開關輸出維持低電平，打開風扇開始通風除塵；
2.當惡貓大小便完畢離開砂盆，光電開關輸出恢復高電平，使用單片機PCA模塊的觸發捕獲功能捕獲上升沿跳變，風扇延時開啟2min后關閉；
3.每隔1h自動打開風扇2min通風除味；
4.每天早上07:10打開水泵30s向花盆噴水（潤濕植物表層）；
5.當土壤濕度模塊檢測到土壤濕度過低，啟動水泵澆水；
6.每天早上7:00及晚上19:00自動打開衛星定位授時模塊校準時間。

電路原理圖如下：

部分單片機程序：

#include "STC12C56XX.H"
#include "intrins.h"
#include "TM1637.h"
#include "DS1302.h"
/*定義各個端口*/
sbit GPS_EN=P2^4; //定義GPS模塊使能端口
sbit LED=P2^5; //定義GPS_LED開關端口
sbit FAN=P2^6; //定義風機信號端口（繼電器驅動）
sbit PUMP=P2^7; //定義水泵信號端口（繼電器驅動）
sbit SPK=P3^7; //定義蜂鳴器信號端口
sbit SD=P1^0; //定義土壤濕度信號端口（數字信號）
sbit GPS_RST=P1^4; //GPS手動對時按鍵
sbit SW=P3^5; //定義觸發端口，低電平有效，一并捕獲上升沿觸發
sbit EPCAI=IE^6; //PCA模塊和LVD監測中斷允許位(在頭文件中為EPCA_LVD)
/*定義各個變量、數組及標志位*/
unsigned char hour,min,sec,hourr,minr,secr,hour1,hour2,min1,min2;//小時，分鐘，秒鐘，小時收到，分鐘收到，秒鐘收到，小時十位，小時個位，分鐘十位，分鐘個位
bit rev_start,rev_stop; //串口接收開始標志位，接收停止標志位
bit flagT,flag_PCA; //計時標志位，PCA觸發標志位
unsigned int t50ms; //定時變量
unsigned char buf[80]; //接收到GPS數據存儲到該數組
void delayms(unsigned int xms)//ms延時函數
{
unsigned int i,j;
for(i=0; i<xms; i++)
for(j=0; j<500; j++);
}
void USART_Init() //串口及定時器0，1初始化
{
TMOD=0x21; //定時器1工作在方式2，8位自動重裝，定時器0工作在模式1
SCON = 0x50; //使用串行工作方式1，10位異步收發8位數據，波特率可變（由T1的溢出率控制）
TH1 = TL1=0xFD; //9600波特率的初值
// TH1 = TL1=0xFA; //4800波特率的初值
ES = 1; //開串口中斷
TR1 = 1; //允許T1計數
TH0 = 0x3C; //裝定時器0初值，TH0=（65535-50000）/256，TL0=（65535-50000)%256
TL0 = 0xB0; //50ms中斷一次
ET0 = 1; //開T0中斷
TR0 = 1; //允許T0計數
EA=1; //開總中斷
}
void PCA_Init() //PCA初始化，關于計數部分的配置可注釋掉，這里只用到了捕獲模式
{
CCON=0; //初始化PCA控制寄存器，PCA定時器停止運行，清零CF標志位，清零所有模式中斷標志位
CL=0; //重置PCA計數器
CH=0;
CMOD=0x00; //設置PCA計數器時鐘源為Fosc/12,禁止PCA計數器溢出中斷
// CCAPM1=0x31; //PCA模塊1工作在16位捕獲模式，跳變觸發
CCAPM1=0x21; //PCA模塊1工作在16位捕獲模式，上升沿觸發
CR=1; //PCA計數器啟動
EPCAI=1; //開PCA中斷
EA=1; //開總中斷
}
/* NMEA0183協議中最簡定位信息GNRMC數據格式 */
/* $GNRMC,203741.00,A,3636.39993,N,12011.80057,E,0.023,,270718,,,A,V*19 */
/* 定位成功的GNRMC數據格式，串口調試模擬發送時務必要有換行標志"\n"符提示接收停止 */
/* $GNRMC,,V,,,,,,,,,,N,V*37 */
/* 無信號時的GNRMC數據，即無效定位/授時數據，此時Write_time函數將從','和'V'中取值，所以需要判斷定位/授時數據的有效性 */
void Write_time()//將GPS授時數據取值轉換并寫入DS1302
{
if((rev_stop==1)&&(buf[0]=='R')&&(buf[2]=='C')&&(buf[4]!=','))//如果接收到GPRMC，從'R'開始接受計數,當buf[4]!=','時，授時數據有效，否則無效
{
ES=0; //關閉串口中斷
hourr= (buf [4]-0x30)* 16+ buf[5] -0x30; //取hour數值HEX
minr= (buf [6]-0x30)* 16+ buf[7]-0x30; //取min數值HEX
secr= (buf[8]-0x30)* 16+ buf[9]-0x30; //取sec數值HEX
hourr= hourr / 16 * 10 + hourr % 16; //HEX-DEC
hourr= (hourr+8) % 24; //UTC Time換算成北京時間，+8h
hourr=hourr/10*16+hourr%10; //DEC-HEX
set_time(secr,minr,hourr); //授時數據寫入DS1302
ES=1; //開啟串口中斷
rev_stop=0; //接收停止標志位清零
}
}
void Read_time() //從DS1302中讀取時間數據
{
hour= ds1302_read(0x85); //小時
min = ds1302_read(0x83); //分鐘
sec = ds1302_read(0x81); //秒鐘
}
void jisuan(void) //根據接收到的授時數據取值
{
hour1=hour/16; //取hour十位
hour2=hour%16; //取hour個位
min1=min/16; //取min十位
min2=min%16; //取min個位
if (sec%2==0) //判斷sec奇偶
{
hour2=hour2+10; //":"閃爍，間隔1s，亮1s，滅1s
}
}
void da() //長鳴一聲，代表整點報時及動作開啟
{
SPK=1;
delayms(2000);
SPK=0;
}
void daa() //短鳴一聲，用于GPS授時時的聲音提示
{
SPK=0;
delayms(1000);
SPK=1;
delayms(1000);
SPK=0;
}
void didi() //短鳴兩聲，代表動作結束
{
SPK=1;
delayms(500);
SPK=0;
delayms(300);
SPK=1;
delayms(500);
SPK=0;
}
void shan() //GPS模塊上的LED閃爍
{
LED=0;
delayms(1000);
LED=1;
delayms(1000);
LED=0;
}
void Out(void) //定時輸出
{
if((min==0x30)&&(sec==0x00)) {da();} //每隔1h（xxh30m00s時），蜂鳴器長鳴一聲
else if(((min>=0x30)&&(min<0x32))||(SW==0)) {FAN=0;} //風機啟動2min（xxh30m00s-xxh32m00s），如果光電開關被觸發且維持低電平，維持風機啟動
else if((min==0x32)&&(sec==0x00)) {FAN=1;didi();} //2min后（xxh32m00s時），關閉風機，蜂鳴器短鳴兩聲
else if((min==0x00)&&(sec==0x00)) {da();} //每個整點（xxh00m00s時），蜂鳴器長鳴一聲，整點報時
else if((hour==0x07)&&(min==0x10)&&(sec==0x00)) {da();} //每天早上07h10m00s，蜂鳴器長鳴一聲
else if((hour==0x07)&&(min==0x10)&&(sec<0x30)&&(sec>=0x00)) {PUMP=0;} //水泵啟動30s（07h10m00s-07h10m30s）
else if((hour==0x07)&&(min==0x10)&&(sec==0x30)) {PUMP=1;didi();} //30s后（07h10m30s時），關閉水泵，蜂鳴器短鳴兩聲
else if(SD==1) {PUMP=0;} //如果土壤濕度低于設定值，開啟水泵澆水
// else if(SW==0) {FAN=0;} //如果光電開關被觸發且維持低電平，維持風機啟動
else {FAN=PUMP=1;SPK=0;}
}
void chufa() //PCA觸發定時執行
{
if(flag_PCA==1) //被觸發
{
FAN=0; //開啟風機
if(flagT==1) //定時滿2min
{
FAN=1; //關閉風機
flagT=0; //清零定時標志位
flag_PCA=0;//清零觸發標志位
}
}
}
void main()
{
P2M0=0x00;
P2M1=0xf0; //P24-P27強推挽輸出
P3M0=0x20;
P3M1=0x80; //P37強推挽輸出，P35高阻輸入
FAN=PUMP=SW=1; //關閉風機、水泵,觸發端口置高
SPK=0; //關閉蜂鳴器
GPS_EN=0; //關閉GPS模塊
LED=1; //開啟GPS模塊上的LED
GPS_RST=1; //GPS手動對時按鍵端口置高
PCA_Init(); //PCA初始化
USART_Init(); //串口及定時器0初始化
while(1)
{
if(((hour==0x07)&&(min==0x00))||((hour==0x19)&&(min==0x00))||(GPS_RST==0)) //每天（07:00、19:00）定時打開GPS校準時間再關掉,對時持續1min，也可手動觸發校準
{GPS_EN=1;shan();daa();ES=1;} //使能GPS模塊，LED閃爍,蜂鳴器鳴響，開啟串口中斷
else
{GPS_EN=0;LED=0;ES=0;} //關閉GPS模塊，LED關閉,關閉串口中斷
Write_time(); //向DS1302中寫入時間
Read_time(); //讀取DS1302中的時間數據
Out(); //輸出
chufa(); //PCA觸發執行延時
jisuan(); //接收時間數據并取值
xsled(hour1,hour2,min1,min2); //顯示時間
}
}
void Uart_Receive(void) interrupt 4 //串口中斷，接收GNRMC授時數據
{
unsigned char ch,num; //定義接收字符、數組計數變量
ES = 0; //關閉串口
if (RI) //如果接收完成則進入
{
ch=SBUF; //從串口緩沖寄存器中取值
if(ch=='R') //如果收到字符'R'，便開始接收
{
rev_start=1; //接收開始標志位置1
rev_stop =0; //接收停止標志置0
}
if(rev_start==1) //標志位為1，開始接收
{
buf[num++]=ch; //字符存到數組中
if (ch=='\n') //如果接收到換行
{
buf[num]='\n';
rev_start=0; //接收開始標志位置0
rev_stop=1; //接收停止標志位置1
num=0; //計數置0
}
}
}
RI = 0; //RI清0，重新接收
ES = 1; //串口1中斷允許
}
void TIM0(void) interrupt 1 //定時器0中斷函數
{
TH0 = 0x3C; //重裝初值
TL0 = 0xB0;
if(flag_PCA==1) //如果觸發
{
t50ms++; //開始計時
if(t50ms>=2400) //計時滿2min時，實際測試約2min10sec
{
t50ms=0; //清零計時變量
flagT=1; //計時標志位置1
}
}
}
void PCA_isr() interrupt 6 //PCA捕獲模式中斷函數
{
CCF1=0; //清零中斷標志位
flag_PCA=1; //觸發執行標志位
}

復制代碼

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ID:519389 · 發表于 2019-4-23 11:00

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貓砂盆自動除塵風機的設計實現

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