【Proteus仿真】【51单片机】自动浇花灌溉系统设计

news2025/1/14 17:57:15

文章目录

  • 一、功能简介
  • 二、软件设计
  • 三、实验现象
  • 联系作者

一、功能简介

本项目使用Proteus8仿真51单片机控制器，使用LCD1602液晶、按键、DS18B20、PCF8591 ADC、土壤湿度传感器、水位传感器、蜂鸣器模块等。

系统运行后，LCD1602显示传感器检测的温度、湿度及水位值；
默认以自动模式运行，若按下K4键切换为手动模式，此时可以
通过K1和K2控制水泵和水箱开关。当再次按下K4键切换为自动
模式；自动模式下，实时检测温度、湿度及水位值，当温度高于
或低于设定阈值，声光报警。当湿度高于上限声光报警，低于下限
且水箱水位高于30%，则开启水泵浇水。否则水箱开始加水，当水箱
水位高于80%，停止加水。
可通过K3键进入阈值设置，K1和K2调节，设置好后可按下K4键返回主
界面。
主要功能如下：
1、温度/湿度检测
2、LCD1602显示温湿度/水位
3、温湿度阈值设置
4、超限声光报警
5、自动/手动浇花灌溉

二、软件设计

/*
作者：嗨小易（QQ：3443792007）
*/


//系统参数初始化
void sys_parm_init(void)
{
	sys_ctrl.mode=0;
	sys_ctrl.temph=30;
	sys_ctrl.templ=25;
	sys_ctrl.humih=40;
	sys_ctrl.humil=20;
	sys_ctrl.auto_flag=0;	
}

//系统开机界面显示
void sys_open_show(void)
{
	lcd1602_clear();
	lcd1602_show_string(0,0,"Tp:  C");
	lcd1602_show_string(7,0,"  -  ");
	lcd1602_show_string(13,0,"  %");
	lcd1602_show_string(0,1,"Sd:  %");
	lcd1602_show_string(7,1,"  -  %");
	lcd1602_show_string(14,1,"Au");
}

//系统数据获取
void sys_data_get(void)
{
	static u8 i=0;

	while(1)
	{
		//温度获取
		i++;
		if(i%10==0)
			sys_ctrl.temp=ds18b20_read_temperture();
		//湿度获取
		sys_ctrl.humi=pcf8591_read_adcvalue(1);
		sys_ctrl.humi=cal_map(sys_ctrl.humi,0,255,0,99);
		//水位获取
		sys_ctrl.level=pcf8591_read_adcvalue(0);
		sys_ctrl.level=cal_map(sys_ctrl.level,0,255,0,99);	

		break;
	}	
}

//系统数据显示
void sys_data_show(void)
{
	static u8 i=0;
	while(1)
	{
		//温度显示
		lcd1602_show_nums(3,0,sys_ctrl.temp,2,0);
		//湿度显示
		lcd1602_show_nums(3,1,sys_ctrl.humi,2,0);
		//水位显示
		lcd1602_show_nums(13,0,sys_ctrl.level,2,0);

		
		//温度阈值显示
		lcd1602_show_nums(7,0,sys_ctrl.templ,2,0);
		lcd1602_show_nums(10,0,sys_ctrl.temph,2,0);
		//湿度阈值显示
		lcd1602_show_nums(7,1,sys_ctrl.humil,2,0);
		lcd1602_show_nums(10,1,sys_ctrl.humih,2,0);	
		
		//温度下限闪烁显示
		if(sys_ctrl.mode==1)
		{
			i++;
			if(i%100!=0)lcd1602_show_string(7,0,"  ");			
		}
		//温度上限闪烁显示
		else if(sys_ctrl.mode==2)
		{
			i++;
			if(i%100!=0)lcd1602_show_string(10,0,"  ");			
		}
		//湿度下限闪烁显示
		else if(sys_ctrl.mode==3)
		{
			i++;
			if(i%100!=0)lcd1602_show_string(7,1,"  ");			
		}
		//湿度上限闪烁显示
		else if(sys_ctrl.mode==4)
		{
			i++;
			if(i%100!=0)lcd1602_show_string(10,1,"  ");			
		}
		delay_ms(1);
		//手动状态显示
		if(sys_ctrl.auto_flag)lcd1602_show_string(14,1,"SD");
		else lcd1602_show_string(14,1,"Au");

		break;			
	}
}

//系统数据设置
void sys_data_set(void)
{
	u8 key=0;
	key=key_scan(0);
	//模式设置
	if(key==KEY3_PRESS)
	{
		sys_ctrl.mode++;
		if(sys_ctrl.mode>=5)sys_ctrl.mode=0;
	}
	//在设置模式下，加
	else if(key==KEY1_PRESS)
	{
		switch(sys_ctrl.mode)
		{
			case 1://温度下限 
				sys_ctrl.templ++;
				if(sys_ctrl.templ>99)sys_ctrl.templ=0;
				break;
			case 2://温度上限 
				sys_ctrl.temph++;
				if(sys_ctrl.temph>99)sys_ctrl.temph=0;
				break;
			case 3://湿度下限 
				sys_ctrl.humil++;
				if(sys_ctrl.humil>99)sys_ctrl.humil=0;
				break;
			case 4://湿度上限 
				sys_ctrl.humih++;
				if(sys_ctrl.humih>99)sys_ctrl.humih=0;
				break;
		}
		//手动模式，开关水泵
		if(sys_ctrl.auto_flag==1)
			SB_PIN=!SB_PIN;	
			
	}
	//在设置模式下，减
	else if(key==KEY2_PRESS)
	{
		switch(sys_ctrl.mode)
		{
			case 1://温度下限 
				sys_ctrl.templ--;
				if(sys_ctrl.templ<0)sys_ctrl.templ=99;
				break;
			case 2://温度上限 
				sys_ctrl.temph--;
				if(sys_ctrl.temph<0)sys_ctrl.temph=99;
				break;
			case 3://湿度下限 
				sys_ctrl.humil--;
				if(sys_ctrl.humil<0)sys_ctrl.humil=99;
				break;
			case 4://湿度上限 
				sys_ctrl.humih--;
				if(sys_ctrl.humih<0)sys_ctrl.humih=99;
				break;
		}
		//手动模式，开关水箱
		if(sys_ctrl.auto_flag==1)
			SX_PIN=!SX_PIN;	
	}
	else if(key==KEY4_PRESS)
	{
		if(sys_ctrl.mode!=0)//确定
			sys_ctrl.mode=0;
		else//自动/手动切换
		{
			sys_ctrl.auto_flag=!sys_ctrl.auto_flag;
			//自动模式下，关闭水箱水泵
			if(sys_ctrl.auto_flag==0)
			{
				SX_PIN=1;SB_PIN=1;	
			}		
		}	
	}
}

//系统功能控制
void sys_fun_ctrl(void)
{
	//自动模式下控制
	if(sys_ctrl.auto_flag==0)
	{
		//如果温度高于上限或低于下限，声光报警
		if(sys_ctrl.temp>sys_ctrl.temph || sys_ctrl.temp<sys_ctrl.templ)
		{
			LED=0;beep_alarm(100,20);
		}
		//温度正常，声光报警取消
		else
			LED=1;		
		
		//如果湿度高于上限，声光报警
		if(sys_ctrl.humi>sys_ctrl.humih)
		{
			LED=0;beep_alarm(100,20);		
		}
		//如果湿度低于下限，声光报警
		else if(sys_ctrl.humi<sys_ctrl.humil)
		{
			LED=0;beep_alarm(100,20);
			//当水箱有水，水泵打开浇水，关闭水箱加水
			if(sys_ctrl.level>LEVEL_MIN_VALUE)
			{
				SB_PIN=0;SX_PIN=1;	
			}
			//当水箱水不够，水泵停止浇水，开启水箱加水
			else
			{
				SB_PIN=1;SX_PIN=0;	
			} 
		}
		//如果湿度正常，声光报警关闭，水泵停止浇水
		else 
		{
			LED=1;SB_PIN=1;			
		}
		//如果水箱水不够，开始加水
		if(sys_ctrl.level<LEVEL_MIN_VALUE)SX_PIN=0;
		//如果水箱水足够，停止加水
		else if(sys_ctrl.level>LEVEL_MAX_VALUE)SX_PIN=1;	
	}
		
}

//应用控制系统
void appdemo_show(void)
{
	u8 i=10;
	sys_parm_init();//系统参数初始化
	lcd1602_init();
	ds18b20_init();
	//读取温度数据，等待稳定
	while(i--)
	{
		sys_ctrl.temp=ds18b20_read_temperture();
		//湿度获取
		sys_ctrl.humi=pcf8591_read_adcvalue(1);
		sys_ctrl.humi=cal_map(sys_ctrl.humi,0,255,0,99);
		//水位获取
		sys_ctrl.level=pcf8591_read_adcvalue(0);
		sys_ctrl.level=cal_map(sys_ctrl.level,0,255,0,99);
		delay_ms(100);	
	}
	sys_open_show();//系统开机界面显示

	while(1)
	{	
		sys_data_get();//系统数据获取
		sys_data_show();//系统数据显示
		sys_data_set();//系统数据设置
		sys_fun_ctrl();//系统功能控制
	}
}

三、实验现象

演示视频：https://space.bilibili.com/444388619

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联系作者

专注于51单片机、STM32、国产32、DSP、Proteus、ardunio、ESP32、物联网软件开发，PCB设计，视频分享，技术交流。

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