蓝桥杯第五届省赛模拟试题--“模拟智能灌溉系统”
题目要求
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：
MCS-51 单片机资料、 I2C 总线驱动程序和 DS1302 时钟芯片驱动程序、 CT107D 单片机综合训练平台电路原理图以及本题所涉及到的芯片数据手册， 可参考计算机上的电子文档。程序流程图及相关工程文件请以考生准考证号命名，并保存在计算机上的考生文件夹中，文件夹位于 Windows 桌面上。
设计任务及要求
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
时间及湿度数据显示格式如图 2 所示：
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
2.1 按键 S7 设定为系统工作状态切换按键；
2.2 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。
2.3 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。
8. 电路设计部分
使用 PTC 热敏电阻、场效应管、继电器及简单阻容元件设计“智能灌溉系统” 中置于电机内部的过热保护电路， 当电机内部温度超过 70℃，断开电机电源，设计电路原理图并简述设计思路与电路工作原理。
PTC 热敏电阻参数说明：
当温度小于 68℃时， 热敏电阻阻值小于 100 欧姆;温度超过 68℃后，电阻值随温度升高呈阶跃性增高， 温度到达 70℃后， 热敏电阻阻值接近 10kΩ。
程序代码
主函数
#include<stc15f2k60s2.h>
#include"ds1302.h"
#include "iic.h"
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int uint;
uchar code SMG_duan[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F}; //0~9
uchar code SMG_wei[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};
sbit beep=P0^6;
sbit Relay=P0^4;
void Timer0Init();
void datpross();
void delayms(uint ms);
uchar SMG_count;
uchar Time_display[8];
uchar set_display[8];
uchar shidu; //湿度
uchar shidu_limit=50; //湿度阈值
uchar mode; //mode=0 自动,mode=1 手动 S7控制
bit realy_flag; //继电器标志位
bit beep_flag; //蜂鸣器标志位
bit beep_buzzer; //手动模式下，S6控制蜂鸣器
bit set_flag; //阈值设置标志位
uchar Key_init()
{
uchar key=0; //不清零会让按键按下后，一直执行
if(P33==0)
{
delayms(10);
if(P33==0)
key=4;
while(!P33);
}
if(P32==0)
{
delayms(10);
if(P32==0)
key=5;
while(!P32);
}
if(P31==0)
{
delayms(10);
if(P31==0)
key=6;
while(!P31);
}
if(P30==0)
{
delayms(10);
if(P30==0)
key=7;
while(!P30);
}
return key;
}
void main()
{
uchar key_val;
P2=0XA0;P0=0X00;
P2=0X80;P0=0XFF;
shidu_limit=Read_2402(0x01);
Timer0Init();
Ds1302_init();
Write_adc(0x03);
set_display[0]=0x40;
set_display[1]=0x40;
set_display[2]=0x00;
set_display[3]=0x00;
set_display[4]=0x00;
set_display[5]=0x00;
while(1)
{
Ds1302_read();
key_val=Key_init();
Time_display[0]=SMG_duan[TIME[2]/16];
Time_display[1]=SMG_duan[TIME[2]%16];
Time_display[2]=0x40;
Time_display[3]=SMG_duan[TIME[1]/16];
Time_display[4]=SMG_duan[TIME[1]%16];
Time_display[5]=0x00;
ET0=0;
shidu=(Read_adc(0x03)/2.57f);
ET0=1;
Time_display[6]=SMG_duan[shidu/10];
Time_display[7]=SMG_duan[shidu%10];
set_display[6]=SMG_duan[shidu_limit/10];
set_display[7]=SMG_duan[shidu_limit%10];
if(mode==1) //手动
{
P2=0X80;P0=0XFD;
if(shidu<shidu_limit)
{
if(beep_buzzer==0)
beep_flag=1;
else
beep_flag=0;
}
else
{
beep_flag=0;
}
}
else //自动
{
P2=0X80;P0=0XFE;
if(shidu<shidu_limit)
{
realy_flag=1;
}
else
{
realy_flag=0;
}
}
switch(key_val)
{
case 4:
if(mode)
{
realy_flag=0;
beep_flag=0;
}
else
{
if(set_flag)
shidu_limit--;
}
break;
case 5:
if(mode)
{
realy_flag=1;
beep_flag=0;
}
else
{
if(set_flag)
shidu_limit++;
}
break;
case 6:
if(mode)
{
beep_buzzer=~beep_buzzer;
}
else
{
set_flag=~set_flag;
if(set_flag==0)
{
Write_2402(0x01,shidu_limit);
}
}
break;
case 7:
mode++;
if(mode==2)
mode=0;
break;
}
if(realy_flag==0&beep_flag==0)
{ P2=0XA0;beep=0;Relay=0; }
if(realy_flag==0&beep_flag==1)
{ P2=0XA0;beep=1;Relay=0; }
if(realy_flag==1&beep_flag==0)
{ P2=0XA0;beep=0;Relay=1; }
if(realy_flag==1&beep_flag==1)
{ P2=0XA0;beep=1;Relay=1; }
}
}
void Timer0Init() //1毫秒@11.0592MHz
{
AUXR |= 0x80; //定时器时钟1T模式
TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式
TL0 = 0xCD; //设置定时初值
TH0 = 0xD4; //设置定时初值
TF0 = 0; //清除TF0标志
TR0 = 1; //定时器0开始计时
EA=1;
ET0=1;
}
void Timer0() interrupt 1
{
uchar i;
SMG_count++;
if(SMG_count==3)
{
SMG_count=0;
P2=0Xc0;P0=0X00;P2=0X00;
P2=0XC0;P0=SMG_wei[i];
if(set_flag)
{
P2=0XE0;P0=~set_display[i];
}
else
{
P2=0XE0;P0=~Time_display[i];
}
i++;
if(i==8)
i=0;
}
}
void delayms(uint ms)
{
int i,j;
for(i=0;i<ms;i++)
for(j=845;j>0;j--);
}
DS1302时钟模块
#include "ds1302.h"
unsigned char Write_add[]={0x80,0x82,0x84,0x86,0x88,0x8a,0x8c};
unsigned char READ_add[]={0x81,0x83,0x85,0x87,0x89,0x8B,0x8D};
unsigned char TIME[]={0X50,0X30,0X08,0X14,0X02,0X20,0X19};
void Write_Ds1302_Byte(unsigned char dat)
{
unsigned char i;
SCK = 0;
_nop_();
for (i=0;i<8;i++)
{
if (dat & 0x01) // 等价于if((addr & 0x01) ==1)
{
SDA_SET; //#define SDA_SET SDA=1 /*电平置高*/
}
else
{
SDA_CLR; //#define SDA_CLR SDA=0 /*电平置低*/
}
SCK_SET;
_nop_();
SCK_CLR;
_nop_();
dat = dat >> 1;
}
}
/********************************************************************/
/*单字节读出一字节数据*/
unsigned char Read_Ds1302_Byte(void)
{
unsigned char i, dat=0;
for (i=0;i<8;i++)
{
dat = dat >> 1;
if (SDA_R) //等价于if(SDA_R==1) #define SDA_R SDA /*电平读取*/
{
dat |= 0x80;
}
else
{
dat &= 0x7F;
}
SCK_SET;
_nop_();
SCK_CLR;
_nop_();
}
return dat;
}
/********************************************************************/
/*向DS1302 单字节写入一字节数据*/
void Ds1302_Single_Byte_Write(unsigned char addr, unsigned char dat)
{
RST_CLR;
_nop_();
SCK_CLR;
_nop_();
RST_SET;
_nop_();
addr = addr & 0xFE;
Write_Ds1302_Byte(addr); /*写入目标地址：addr,保证是写操作,写之前将最低位置零*/
Write_Ds1302_Byte(dat); /*写入数据：dat*/
RST_CLR;
_nop_();
}
/********************************************************************/
/*从DS1302单字节读出一字节数据*/
unsigned char Ds1302_Single_Byte_Read(unsigned char addr)
{
unsigned char temp;
RST_CLR;
_nop_();
SCK_CLR;
_nop_();
RST_SET;
_nop_();
addr = addr | 0x01;
Write_Ds1302_Byte(addr); /*写入目标地址：addr,保证是读操作,写之前将最低位置高*/
temp=Read_Ds1302_Byte(); /*从DS1302中读出一个字节的数据*/
RST_CLR; /*停止DS1302总线*/
_nop_();
SD=0;
_nop_();
SD=1;
_nop_();
return temp;
}
void Ds1302_init()
{
unsigned char i;
Ds1302_Single_Byte_Write(0x8e,0x00);
for(i=0;i<7;i++)
{
Ds1302_Single_Byte_Write(Write_add[i],TIME[i]);
}
Ds1302_Single_Byte_Write(0x8e,0x81);
}
void Ds1302_read()
{
unsigned char i;
for(i=0;i<7;i++)
{
TIME[i]=Ds1302_Single_Byte_Read(READ_add[i]);
}
}
EEPROM模块
/*
程序说明: IIC总线驱动程序
软件环境: Keil uVision 4.10
硬件环境: CT107单片机综合实训平台(12MHz)
日 期: 2011-8-9
*/
#include "iic.h"
void IIC_delay(unsigned char i)
{
do
{
_nop_();
}while(i--);
}
//总线启动条件
void IIC_Start(void)
{
SDA = 1;
SCL = 1;
IIC_delay(5);
SDA = 0;
IIC_delay(5);
SCL = 0;
}
//总线停止条件
void IIC_Stop(void)
{
SDA = 0;
SCL = 1;
IIC_delay(5);
SDA = 1;
}
//等待应答
bit IIC_WaitAck(void)
{
SDA = 1;
IIC_delay(5);
SCL = 1;
IIC_delay(5);
if(SDA)
{
SCL = 0;
IIC_Stop();
return 0;
}
else
{
SCL = 0;
return 1;
}
}
//通过I2C总线发送数据
void IIC_SendByte(unsigned char byt)
{
unsigned char i;
for(i=0;i<8;i++)
{
if(byt&0x80)
{
SDA = 1;
}
else
{
SDA = 0;
}
IIC_delay(5);
SCL = 1;
byt <<= 1;
IIC_delay(5);
SCL = 0;
}
}
//从I2C总线上接收数据
unsigned char IIC_RecByte(void)
{
unsigned char da;
unsigned char i;
for(i=0;i<8;i++)
{
SCL = 1;
IIC_delay(5);
da <<= 1;
if(SDA)
da |= 0x01;
SCL = 0;
IIC_delay(5);
}
return da;
}
void Write_adc(unsigned char dat)
{
IIC_Start();
IIC_SendByte(0x90); //从设备地址
IIC_WaitAck();
IIC_SendByte(dat); //控制字
IIC_WaitAck();
IIC_Stop();
}
unsigned char Read_adc(unsigned char dat)
{
unsigned char temp;
IIC_Start();
IIC_SendByte(0x90);
IIC_WaitAck();
IIC_SendByte(dat);
IIC_WaitAck();
IIC_Start();
IIC_SendByte(0x91);
IIC_WaitAck();
temp=IIC_RecByte();
IIC_Stop();
return temp;
}
void Write_2402(unsigned char addr,unsigned char dat)
{
IIC_Start();
IIC_SendByte(0xa0);
IIC_WaitAck();
IIC_SendByte(addr);
IIC_WaitAck();
IIC_SendByte(dat);
IIC_WaitAck();
IIC_Stop();
}
unsigned char Read_2402(unsigned char dat)
{
unsigned char temp;
IIC_Start();
IIC_SendByte(0xa0);
IIC_WaitAck();
IIC_SendByte(dat);
IIC_WaitAck();
IIC_Start();
IIC_SendByte(0xa1);
IIC_WaitAck(); //一定要跟应答
temp=IIC_RecByte();
//IIC_WaitAck();
IIC_Stop();
return temp;
}
以上就是代码的全部内容，欢迎交流，共同学习~
附上工程包下载——蓝桥杯第五届省赛模拟试题