【Proteus仿真】【STM32单片机】太阳能热水器控制系统设计

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一、功能简介

本项目使用Proteus8仿真STM32单片机控制器，使用OLED液晶、按键、蜂鸣器、DS18B20温度传感器、水位传感器、PCF8591 ADC、水泵继电器、加热装置等。
主要功能：
系统运行后，默认处于关机状态，此时可按下K5键，然后系统开机。
OLED显示检测温度、液位以及电子日历。系统默认为自动模式，
当按下K3键可设置温度、液位上下限阈值，K1和K2进行加减调节，设定好后K4键确定并返回主界面。可通过K4键切换为手动模式，可通过K1键控制开关水，可通过K2键控制开关加热；当检测温度高于或低于阈值，蜂鸣器报警，若温度低于下限，启动加热。若高于上限关闭加热。当检测液位低于下限，开启加水，若高于上限关闭加水。

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二、软件设计

/*
作者：嗨小易（QQ：3443792007）

*/



//系统数据显示
void sys_data_show(void)
{
	u8 buf[11];

	if(sys_ctrl.run)
	{
		//正常界面显示
		if(sys_ctrl.mode==0)
		{
			//显示日期
			buf[0]='2';
			buf[1]='0';
			buf[2]=sys_ctrl.year/16+0x30;
			buf[3]=sys_ctrl.year%16+0x30;
			buf[4]='-';
			buf[5]=sys_ctrl.month/16+0x30;
			buf[6]=sys_ctrl.month%16+0x30;
			buf[7]='-';
			buf[8]=sys_ctrl.day/16+0x30;
			buf[9]=sys_ctrl.day%16+0x30;
			buf[10]='\0';
			OLED_ShowString(0,0,buf,16);
			//显示时间
			buf[0]=sys_ctrl.hour/16+0x30;
			buf[1]=sys_ctrl.hour%16+0x30;
			buf[2]=':';
			buf[3]=sys_ctrl.min/16+0x30;
			buf[4]=sys_ctrl.min%16+0x30;
			buf[5]=':';
			buf[6]=sys_ctrl.sec/16+0x30;
			buf[7]=sys_ctrl.sec%16+0x30;
			buf[8]='\0';
			OLED_ShowString(0,2,buf,16);
			//显示星期
			buf[0]='D';
			buf[1]='a';
			buf[2]='y';
			buf[3]=':';
			buf[4]=sys_ctrl.week%16+0x30;
			buf[5]='\0';
			OLED_ShowString(11*8,2,buf,16);
	
			//温度显示
			buf[0]=sys_ctrl.temp/100+0x30;
			buf[1]=sys_ctrl.temp%100/10+0x30;
			buf[2]='.';
			buf[3]=sys_ctrl.temp%100%10+0x30;
			buf[4]='\0';
			OLED_ShowString(5*8,4,buf,16);
	
			//显示液位
			buf[0]=sys_ctrl.level/100+0x30;
			if(buf[0]==0x30)buf[0]=' ';
			buf[1]=sys_ctrl.level%100/10+0x30;
			if(buf[0]==' ' && buf[1]==0x30)
				buf[1]=' ';
			buf[2]=sys_ctrl.level%100%10+0x30;
			buf[3]='\0';
			OLED_ShowString(6*8,6,buf,16);
		}
		//阈值显示
		else
		{
			//温度上限显示
			buf[0]=sys_ctrl.temph/10+0x30;
			buf[1]=sys_ctrl.temph%10+0x30;
			buf[2]='\0';
			OLED_ShowString(6*8,0,buf,16);
			//温度下限显示
			buf[0]=sys_ctrl.templ/10+0x30;
			buf[1]=sys_ctrl.templ%10+0x30;
			buf[2]='\0';
			OLED_ShowString(6*8,2,buf,16);
			//液位上限显示
			buf[0]=sys_ctrl.levelh/10+0x30;
			buf[1]=sys_ctrl.levelh%10+0x30;
			buf[2]='\0';
			OLED_ShowString(6*8,4,buf,16);
			//液位下限显示
			buf[0]=sys_ctrl.levell/10+0x30;
			buf[1]=sys_ctrl.levell%10+0x30;
			buf[2]='\0';
			OLED_ShowString(6*8,6,buf,16);
		}		
	}		
}

//系统数据设置
void sys_data_set(void)
{
	u8 key=0;
	static u8 oneflag=0;
	
	key=KEY_Scan(1);
	//开/关
	if(key==KEY5_PRESS)
	{
		sys_ctrl.run=!sys_ctrl.run;
		//关机
		if(sys_ctrl.run==0)
		{
			OLED_Clear();
			JR_PIN=1;JS_PIN=1;	
		}
		//开机
		else
		{
			sys_open_show();
		}		
	}
	//开启时操作
	if(sys_ctrl.run)
	{
		//自动/手动
		if(key==KEY4_PRESS)
		{
			if(sys_ctrl.mode==0)
			{
				sys_ctrl.auto_flag=!sys_ctrl.auto_flag;
				if(sys_ctrl.auto_flag==0)OLED_ShowString(14*8,6,"Au",16);
				else OLED_ShowString(14*8,6,"Sd",16);
			}
			else 
			{
				oneflag=0;
				sys_ctrl.mode=0;
				sys_open_show();	
			}	
		}
		//自动模式
		if(sys_ctrl.auto_flag==0)
		{
			//设置
			if(key==KEY3_PRESS)
			{
				sys_ctrl.mode++;
				if(sys_ctrl.mode>=5)sys_ctrl.mode=1;
				OLED_ShowString(13*8,0,"  ",16);
				OLED_ShowString(13*8,2,"  ",16);
				OLED_ShowString(13*8,4,"  ",16);
				OLED_ShowString(13*8,6,"  ",16);
				//设置界面显示
				if(oneflag==0)
				{
					oneflag=1;
					OLED_Clear();
					OLED_ShowString(0,0,"TempH:  C",16);
					OLED_ShowString(0,2,"TempL:  C",16);
					OLED_ShowString(0,4,"LevlH:  %",16);
					OLED_ShowString(0,6,"LevlL:  %",16);
				}
				switch(sys_ctrl.mode)
				{
					case 1: OLED_ShowString(13*8,0,"<-",16);break;
					case 2: OLED_ShowString(13*8,2,"<-",16);break;
					case 3: OLED_ShowString(13*8,4,"<-",16);break;
					case 4: OLED_ShowString(13*8,6,"<-",16);break;
				}
			}
			//加
			else if(key==KEY1_PRESS)
			{
				switch(sys_ctrl.mode)
				{
					case 1://温度上限
						sys_ctrl.temph++;
						if(sys_ctrl.temph>=100)sys_ctrl.temph=0;
						break;
					case 2://温度下限
						sys_ctrl.templ++;
						if(sys_ctrl.templ>=100)sys_ctrl.templ=0;
						break;
					case 3://液位上限
						sys_ctrl.levelh++;
						if(sys_ctrl.levelh>=100)sys_ctrl.levelh=0;
						break;
					case 4://液位下限
						sys_ctrl.levell++;
						if(sys_ctrl.levell>=100)sys_ctrl.levell=0;
						break;
				}
			}
			//减
			else if(key==KEY2_PRESS)
			{
				switch(sys_ctrl.mode)
				{
					case 1://温度上限
						sys_ctrl.temph--;
						if(sys_ctrl.temph<0)sys_ctrl.temph=99;
						break;
					case 2://温度下限
						sys_ctrl.templ--;
						if(sys_ctrl.templ<0)sys_ctrl.templ=0;
						break;
					case 3://液位上限
						sys_ctrl.levelh--;
						if(sys_ctrl.levelh<0)sys_ctrl.levelh=99;
						break;
					case 4://液位下限
						sys_ctrl.levell--;
						if(sys_ctrl.levell<0)sys_ctrl.levell=99;
						break;
				}
			}	
		}
		//手动模式
		else
		{
			//开关水
			if(key==KEY1_PRESS)
			{
				JS_PIN=!JS_PIN;
			}
			//开关加热
			else if(key==KEY2_PRESS)
			{
				JR_PIN=!JR_PIN;
			}	
		}
	}
}

//系统功能控制
void sys_fun_ctrl(void)
{
	//正常模式下检测控制
	while(sys_ctrl.mode==0 && sys_ctrl.run==1 && sys_ctrl.auto_flag==0)
	{
		//如果温度低于或高于阈值，报警
		if(sys_ctrl.temp>sys_ctrl.temph*10 || sys_ctrl.temp<sys_ctrl.templ*10)
		{
			beep_alarm(10,1000);
		}
		//如果液位低于下限，加水开启
		if(sys_ctrl.level<sys_ctrl.levell)
		{
			JS_PIN=0;
		}
		//如果液位高于上限，加水关闭
		else if(sys_ctrl.level>=sys_ctrl.levelh)
		{
			JS_PIN=1;
		}
		//如果温度低于下限，加热开启
		if(sys_ctrl.temp<sys_ctrl.templ*10)
		{
			JR_PIN=0;
		}
		//如果温度高于上限，加热关闭
		else if(sys_ctrl.temp>=sys_ctrl.temph*10)
		{
			JR_PIN=1;
		}
		
		break;
	}	
}

//应用控制系统
void appdemo_show(void)
{
	u8 i=10;
	sys_parm_init();//系统参数初始化
	KEY_Init();
	BEEP_Init();
	DS18B20_Init();
	pcf8591_init();
	ctrl_pin_init();
	DS1302_GPIO_Init();
//	DS1302_Init();
	OLED_Init();//LCD1602初始化
	//等待开机
	while(KEY_Scan(0)!=KEY5_PRESS);
	sys_ctrl.run=1;
	//读取温度数据，等待稳定
	while(i--)
	{
		sys_ctrl.temp=DS18B20_GetTemperture()*10;
		//液位检测
		sys_ctrl.level=pcf8591_read_adcvalue(0);
		sys_ctrl.level=cal_map(sys_ctrl.level,0,255,0,100);
		delay_ms(100);		
	}
	sys_open_show();//系统初始界面显示

	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		
	}
}

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三、实验现象

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

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联系作者

视频地址：https://space.bilibili.com/444388619/video
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