【Proteus仿真】【51单片机】智能雨刷器设计

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一、主要功能

本项目使用Proteus8仿真51单片机控制器，使用LCD1602液晶模块、按键模块、雨滴传感器、ADC、LED模块等。

主要功能：
系统运行后，LCD1602显示雨刷器当前模式、雨量、档位和状态。
默认工作在手动模式，对应手动模式指示灯亮，K3键可控制雨刷启动和停止，可通过K4键调节雨刷档位速度。当按下K2键切换为自动模式，此时自动模式指示灯亮，若检测雨滴量值在阈值范围内，根据对应值匹配到速度档位运行，若超过最大值，则以最高速运行，若低于最低值，则关闭雨刷。可通过K1键设置阈值范围，K2和K3键进行加减调节。 系统整个过程会在LCD1602液晶上显示对应的速度档位、雨刷状态，雨量值和手动/自动模式。
主要功能：
按键控制：自动/手动切换，设定雨量阈值、速度等；
显示控制：LCD1602显示雨量、档位、阈值、雨刷状态等；
驱动电路：使用ULN2003控制步进电机模拟雨刷转动；
检测电路：使用传感器检测当前雨量，通过ADC转换；
调速控制：根据雨量大小控制雨刷转动速度；
自动模式：自动模式根据雨量自动控制；
手动模式：通过按键控制雨刷启停、速度。

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二、硬件资源

1、51单片机核心模块
2、LCD1602液晶模块
3、雨滴传感器、ADC模块
4、按键、LED模块
5、步进电机驱动模块

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三、软件设计

/*
作者：嗨小易（QQ：3443792007）
*/


//参数初始化
void sys_parm_init(void)
{
	sys_ctrl.dir=0;
	sys_ctrl.gear=3;
	sys_ctrl.run=0;
	sys_ctrl.ad_valh=50;
	sys_ctrl.ad_vall=20;
	sys_ctrl.mode=0;
	sys_ctrl.setflag=0;	
	sys_ctrl.zeroflag=1;
}

//系统初始界面显示
void sys_open_show(void)
{
	lcd1602_clear();
	lcd1602_show_string(0,0,"RN:   %");
	lcd1602_show_string(8,0,"SD");
	lcd1602_show_string(11,0," ");
	lcd1602_show_string(13,0,"OFF");
	lcd1602_show_string(0,1,"MAX:  %");
	lcd1602_show_string(9,1,"MIN:  %");
	//初始手动模式
	SD_LED=0;ZD_LED=1;
}

//系统参数获取
void sys_parm_get(void)
{
	while(1)
	{
		//读取雨量AD值
		sys_ctrl.ad_val=pcf8591_read_adcvalue(0);
		//将范围0-255映射到0-100
		sys_ctrl.ad_val=cal_map(sys_ctrl.ad_val,0,255,0,100);

		break;
	}
}

//系统参数设定
void sys_parm_set(void)
{
	u8 key=0;
	
	key=key_scan(0);
	//阈值设置
	if(key==KEY1_PRESS)
	{
		sys_ctrl.setflag++;
		if(sys_ctrl.setflag>=3)sys_ctrl.setflag=0;
		sys_ctrl.run=0;
		if(sys_ctrl.run)lcd1602_show_string(13,0,"ON ");
		else lcd1602_show_string(13,0,"OFF");
	}
	//上限设置
	if(sys_ctrl.setflag==1)
	{
		if(key==KEY2_PRESS)//加
		{
			sys_ctrl.ad_valh++;
			if(sys_ctrl.ad_valh>=100)sys_ctrl.ad_valh=0;
		}
		else if(key==KEY3_PRESS)//减
		{
			sys_ctrl.ad_valh--;
			if(sys_ctrl.ad_valh<=0)sys_ctrl.ad_valh=99;
		}
		lcd1602_show_string(4,1,"  ");	
	}
	//下限设置
	if(sys_ctrl.setflag==2)
	{
		if(key==KEY2_PRESS)//加
		{
			sys_ctrl.ad_vall++;
			if(sys_ctrl.ad_vall>=100)sys_ctrl.ad_vall=0;
		}
		else if(key==KEY3_PRESS)//减
		{
			sys_ctrl.ad_vall--;
			if(sys_ctrl.ad_vall<=0)sys_ctrl.ad_vall=99;
		}
		lcd1602_show_string(13,1,"  ");	
	}
	//未设置阈值
	if(sys_ctrl.setflag==0)
	{
		//雨刷开启/关闭
		if(key==KEY3_PRESS)
		{
			sys_ctrl.run=!sys_ctrl.run;
			if(sys_ctrl.run)lcd1602_show_string(13,0,"ON ");
			else lcd1602_show_string(13,0,"OFF");
		}
		//自动/手动模式切换
		else if(key==KEY2_PRESS)
		{
			sys_ctrl.mode=!sys_ctrl.mode;
			if(sys_ctrl.mode){SD_LED=1;ZD_LED=0;}
			else {SD_LED=0;ZD_LED=1;}
			sys_ctrl.run=0;
			if(sys_ctrl.run)lcd1602_show_string(13,0,"ON ");
			else lcd1602_show_string(13,0,"OFF");

		}
		//手动模式下档位调节
		if(sys_ctrl.mode==0)
		{
			if(key==KEY4_PRESS)
			{
				sys_ctrl.gear++;
				if(sys_ctrl.gear>=6)sys_ctrl.gear=1;	
			}	
		}
	}
}

//系统参数显示
void sys_parm_show(void)
{
	while(1)
	{
		//雨量值显示
		lcd1602_show_nums(3,0,sys_ctrl.ad_val,3,0);
		//雨量阈值显示
		lcd1602_show_nums(4,1,sys_ctrl.ad_valh,2,0);
		lcd1602_show_nums(13,1,sys_ctrl.ad_vall,2,0);
		//档位显示
		lcd1602_show_nums(11,0,sys_ctrl.gear,1,0);

		break;
	}	
}

//系统参数控制
void sys_parm_ctrl(void)
{
	static u16 i=0;
	u16 len=0;

	//手动模式
	if(sys_ctrl.mode==0)
	{
		//雨刷开启后，以初始档位运行
		if(sys_ctrl.run)
		{
			i++;
			if(i==1)
			{
				step_motor_28BYJ48_send_pulse(4,0,gspeed[sys_ctrl.gear-1],1,sys_ctrl.run);	
				sys_ctrl.zeroflag=0;
			}		
			if(i==3)
			{
				i=0;
				step_motor_28BYJ48_send_pulse(4,1,gspeed[sys_ctrl.gear-1],1,sys_ctrl.run);
				sys_ctrl.zeroflag=1;
			}		
		}
		//雨刷关闭
		else
		{
			step_motor_28BYJ48_send_pulse(4,1,gspeed[sys_ctrl.gear-1],1,sys_ctrl.run);		
		}		
	}
	//自动模式
	else
	{
		if(sys_ctrl.run)lcd1602_show_string(13,0,"ON ");
		else lcd1602_show_string(13,0,"OFF");
		//采集雨水量大于上限值，已最高档位运行雨刷
		if(sys_ctrl.ad_val>=sys_ctrl.ad_valh)
		{
			sys_ctrl.gear=5;//最高档位
			sys_ctrl.run=1;
			i++;
			if(i==1)
				step_motor_28BYJ48_send_pulse(4,0,gspeed[sys_ctrl.gear-1],1,sys_ctrl.run);	
			if(i==3)
			{
				i=0;
				step_motor_28BYJ48_send_pulse(4,1,gspeed[sys_ctrl.gear-1],1,sys_ctrl.run);
			}		
		}
		//采集雨量小于下限值，雨刷停止
		else if(sys_ctrl.ad_val<=sys_ctrl.ad_vall)
		{
			sys_ctrl.run=0;	
			step_motor_28BYJ48_send_pulse(4,1,gspeed[sys_ctrl.gear-1],1,sys_ctrl.run);
		}
		//在阈值范围内，根据雨量大小自动调节速度
		else
		{
			sys_ctrl.run=1;
			len=(sys_ctrl.ad_valh-sys_ctrl.ad_vall)/3;
			if(sys_ctrl.ad_val>sys_ctrl.ad_vall && sys_ctrl.ad_val<=sys_ctrl.ad_vall+len)
			{
				sys_ctrl.gear=1;	
			}
			else if(sys_ctrl.ad_val>sys_ctrl.ad_vall+len && sys_ctrl.ad_val<=sys_ctrl.ad_vall+2*len)
			{
				sys_ctrl.gear=2;
			}
			else if(sys_ctrl.ad_val>sys_ctrl.ad_vall+2*len && sys_ctrl.ad_val<=sys_ctrl.ad_vall+3*len)
			{
				sys_ctrl.gear=3;
			}
			else if(sys_ctrl.ad_val>sys_ctrl.ad_vall+3*len && sys_ctrl.ad_val<=sys_ctrl.ad_vall+4*len)
			{
				sys_ctrl.gear=4;	
			}
			i++;
			if(i==1)
				step_motor_28BYJ48_send_pulse(4,0,gspeed[sys_ctrl.gear-1],1,sys_ctrl.run);	
			if(i==3)
			{
				i=0;
				step_motor_28BYJ48_send_pulse(4,1,gspeed[sys_ctrl.gear-1],1,sys_ctrl.run);
			}
		}	
	}	
	
}


//应用控制系统
void appdemo_show(void)
{
	sys_parm_init();//系统参数初始化
	lcd1602_init();//LCD1602初始化
	sys_open_show();//系统初始界面显示

	while(1)
	{
		sys_parm_set();
		sys_parm_get();
		sys_parm_show();
		sys_parm_ctrl();		
	}
}


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四、实验现象

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

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联系作者

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