Разработка микропроцессорной системы управления процессом смешивания ж

  1
  2
  3
  4
  5
  6
  7
  8
  9
 10
 11
 12
 13
 14
 15
 16
 17
 18
 19
 20
 21
 22
 23
 24
 25
 26
 27
 28
 29
 30
 31
 32
 33
 34
 35
 36
 37
 38
 39
 40
 41
 42
 43
 44
 45
 46
 47
 48
 49
 50
 51
 52
 53
 54
 55
 56
 57
 58
 59
 60
 61
 62
 63
 64
 65
 66
 67
 68
 69
 70
 71
 72
 73
 74
 75
 76
 77
 78
 79
 80
 81
 82
 83
 84
 85
 86
 87
 88
 89
 90
 91
 92
 93
 94
 95
 96
 97
 98
 99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
/**
* "Разработка микропроцессорной системы управления процессом смешивания жидкостей"
* Выполнил: Петросян К.Г. ВМ-41
*/
/// Объявляем используемые пины, и даем им логические имена
#define PIN_UNKNOWN 0
// ЖКИ
#define PIN_LCD_RS 32
#define PIN_LCD_E 30
#define PIN_LCD_DB4 28
#define PIN_LCD_DB5 26
#define PIN_LCD_DB6 24
#define PIN_LCD_DB7 22
// Светодиоды
#define PIN_LED_POWER 8
#define PIN_LED_FILL 9
#define PIN_LED_MIX 10
// Кнопки
#define PIN_BUTTON_PLUS 5
#define PIN_BUTTON_MINUS 6
#define PIN_BUTTON_ACCEPT 7
// Сервоприводы
#define PIN_SERVO_1 11
#define PIN_SERVO_2 12
// Мотор
#define PIN_MIX 13
// Датчики уровня воды
#define PIN_WATER_LEVEL_1 23
#define PIN_WATER_LEVEL_2 25
#define PIN_WATER_LEVEL_3 27
#define PIN_WATER_LEVEL_4 29
#define PIN_WATER_LEVEL_5 31
#define PIN_WATER_LEVEL_6 33
#define PIN_WATER_LEVEL_7 35
#define PIN_WATER_LEVEL_8 37
#define PIN_WATER_LEVEL_9 39
#define PIN_WATER_LEVEL_10 41
#define PIN_WATER_LEVEL_DANGER 43
/// Основная часть программы
// ID кнопок для функции isClicked
#define BUTTON_PLUS 0
#define BUTTON_MINUS 1
#define BUTTON_ACCEPT 2
// Состояния системы
#define STATE_INIT 0
#define STATE_ENTER_FIRST_LEVEL 1
#define STATE_ENTER_SECOND_LEVEL 2
#define STATE_ENTER_TIME_MIX 3
#define STATE_FILL 6
#define STATE_MIX 4
#define STATE_DANGER 5
// Подключаем библиотеку для работы с жидкокристаллическим
// экраном (англ. Liquid Crystal Display или просто LCD)
#include <LiquidCrystal.h>
// Объявляем объект, для управления дисплеем. Для его создания
// необходимо указать номера пинов, к которым он подключен в
// порядке: RS E DB4 DB5 DB6 DB7
LiquidCrystal lcd(PIN_LCD_RS, PIN_LCD_E, PIN_LCD_DB4, PIN_LCD_DB5, PIN_LCD_DB6, PIN_LCD_DB7);
// Вспомогательные переменные
// - Состояние нажатий клавиш, по умолчанию не нажаты
boolean button_state[3] = { false, false, false };
// - Определение открытого резервуара
byte open_servo_id = 0;
// Состояние системы
int currentState = STATE_INIT;
boolean isFirstCall = true; // true если состояние проходит первый цикл
// Заданные величины
int levelOne = 0;
int levelRes = 0;
int timeSeconds = 0;
// Функция установки запускается один раз при нажатии reset или включения питания на плате
void setup() {
// Инициализация пинов как Input, Output
// Светодиоды
pinMode(PIN_LED_POWER, OUTPUT);
pinMode(PIN_LED_FILL, OUTPUT);
pinMode(PIN_LED_MIX, OUTPUT);
// Кнопки
pinMode(PIN_BUTTON_PLUS, INPUT);
pinMode(PIN_BUTTON_MINUS, INPUT);
pinMode(PIN_BUTTON_ACCEPT, INPUT);
// Сервоприводы
pinMode(PIN_SERVO_1, OUTPUT);
pinMode(PIN_SERVO_2, OUTPUT);
// Мотор
pinMode(PIN_MIX, OUTPUT);
// Датчики уровня воды
pinMode(PIN_WATER_LEVEL_1, INPUT);
pinMode(PIN_WATER_LEVEL_2, INPUT);
pinMode(PIN_WATER_LEVEL_3, INPUT);
pinMode(PIN_WATER_LEVEL_4, INPUT);
pinMode(PIN_WATER_LEVEL_5, INPUT);
pinMode(PIN_WATER_LEVEL_6, INPUT);
pinMode(PIN_WATER_LEVEL_7, INPUT);
pinMode(PIN_WATER_LEVEL_8, INPUT);
pinMode(PIN_WATER_LEVEL_9, INPUT);
pinMode(PIN_WATER_LEVEL_10, INPUT);
pinMode(PIN_WATER_LEVEL_DANGER, INPUT);
// начинаем работу с экраном. Сообщаем объекту количество
// строк и столбцов. Опять же, вызывать pinMode не требуется:
// функция begin сделает всё за нас
lcd.begin(16, 2);
}
// Функция loop выполняется снова и снова
void loop() {
// На всякий случай проверяем переполнение резервуара
if (isWaterLevel(PIN_WATER_LEVEL_DANGER)) {
changeStatus(STATE_DANGER); // устанавливаем соответствующее состояние
}
switch (currentState) {
case STATE_INIT: // инициализации
stateInit();
break;
case STATE_ENTER_FIRST_LEVEL: // ввод первого уровня жидкости
stateEnterFirstLevel();
break;
case STATE_ENTER_SECOND_LEVEL: // ввод результирующего уровня
stateEnterSecondLevel();
break;
case STATE_ENTER_TIME_MIX: // ввод времени перемешивания
stateEnterTimeMix();
break;
case STATE_FILL: // заливаем
stateFill();
break;
case STATE_MIX: // мешаем
stateMix();
break;
case STATE_DANGER: // жидкости слишком много
stateDanger();
break;
}
isFirstCall = false;
}
void stateInit() {
lcd.clear();
lcd.print("Загрузка...");
// включаем светодиод, что устройство работает
digitalWrite(PIN_LED_POWER, HIGH);
delay(2000); // 2 sec
changeStatus(STATE_ENTER_FIRST_LEVEL);
}
void stateEnterFirstLevel() {
if (isFirstCall) {
lcd.clear();
lcd.print("Ввод ур 1 ж");
}
if (isClicked(BUTTON_PLUS)) {
levelOne++;
} else if (isClicked(BUTTON_MINUS)) {
levelOne--;
}
if (levelOne < 1) levelOne = 1;
if (levelOne > 10) levelOne = 10;
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(levelOne);
if (isClicked(BUTTON_ACCEPT)) {
changeStatus(STATE_ENTER_SECOND_LEVEL);
}
}
void stateEnterSecondLevel() {
if (isFirstCall) {
lcd.clear();
lcd.print("Ввод ур рез ж");
}
if (isClicked(BUTTON_PLUS)) {
levelRes++;
} else if (isClicked(BUTTON_MINUS)) {
levelRes--;
}
// уровень результирующей жидкости всегда
// должен быть больше уровня первой жидкости
if (levelRes < levelOne) levelRes = levelOne;
if (levelRes > 10) levelRes = 10;
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(levelRes);
if (isClicked(BUTTON_ACCEPT)) {
changeStatus(STATE_ENTER_TIME_MIX);
}
}
void stateEnterTimeMix() {
if (isFirstCall) {
lcd.clear();
lcd.print("Ввод врем перем");
}
if (isClicked(BUTTON_PLUS)) {
timeSeconds++;
} else if (isClicked(BUTTON_MINUS)) {
timeSeconds--;
}
if (timeSeconds < 1) timeSeconds = 1;
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(timeSeconds);
if (isClicked(BUTTON_ACCEPT)) {
changeStatus(STATE_FILL);
}
}
void stateFill() {
if (isFirstCall) {
lcd.clear();
lcd.print("Подача жидкости");
// включаем светодиод подачи воды
digitalWrite(PIN_LED_FILL, HIGH);
// открываем 1 клапон
digitalWrite(PIN_SERVO_1, HIGH);
open_servo_id = 1;
}
if (open_servo_id == 1 && isWaterLevel(getPinFromLevel(levelOne))) {
// закрываем 1 клапон
digitalWrite(PIN_SERVO_1, LOW);
// открываем 2 клапон
digitalWrite(PIN_SERVO_2, HIGH);
open_servo_id = 2;
} else if (open_servo_id == 2 && isWaterLevel(getPinFromLevel(levelOne))) {
// закрываем 2 клапон
digitalWrite(PIN_SERVO_2, LOW);
open_servo_id = 0;
// выключаем светодиод подачи воды
digitalWrite(PIN_LED_FILL, LOW);
changeStatus(STATE_MIX); // мешаем
}
}
void stateMix() {
if (isFirstCall) {
lcd.clear();
lcd.print("Перемешивание");
lcd.setCursor(0, 1);
// включаем светодиод перемешивания
digitalWrite(PIN_LED_MIX, HIGH);
// включаем мотор
digitalWrite(PIN_MIX, HIGH);
}
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(timeSeconds);
delay(1000); // 1 sec
timeSeconds--;
if (timeSeconds <= 0) {
// выключаем мотор
digitalWrite(PIN_MIX, LOW);
// выключаем светодиод перемешивания
digitalWrite(PIN_LED_MIX, LOW);
changeStatus(STATE_INIT);
}
}
void stateDanger() {
lcd.clear();
lcd.print("Превышен уровень жидкости");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("Устройство будет переведено в начальное состояние");
// выключаем светодиоды и мотор, а также закрываем сервоприводы
digitalWrite(PIN_LED_POWER, LOW);
digitalWrite(PIN_LED_FILL, LOW);
digitalWrite(PIN_LED_MIX, LOW);
digitalWrite(PIN_SERVO_1, LOW);
digitalWrite(PIN_SERVO_2, LOW);
digitalWrite(PIN_MIX, LOW);
delay(3000); // 3 sec
changeStatus(STATE_INIT);
}
void changeStatus(int status) {
currentState = status;
isFirstCall = true;
}
// возвращает пин в соответствии с уровнем
int getPinFromLevel(int level) {
switch (level) {
case 1:
return PIN_WATER_LEVEL_1;
case 2:
return PIN_WATER_LEVEL_2;
case 3:
return PIN_WATER_LEVEL_3;
case 4:
return PIN_WATER_LEVEL_4;
case 5:
return PIN_WATER_LEVEL_5;
case 6:
return PIN_WATER_LEVEL_6;
case 7:
return PIN_WATER_LEVEL_7;
case 8:
return PIN_WATER_LEVEL_8;
case 9:
return PIN_WATER_LEVEL_9;
case 10:
return PIN_WATER_LEVEL_10;
default:
return PIN_UNKNOWN;
}
}
// Функция возвращает true, если уровень жидкости превысил заданный уровень
boolean isWaterLevel(int pinLevel) {
return digitalRead(pinLevel) == HIGH;
}
// Функция возвращает true, если пользователь отпустил кнопку
boolean isClicked(byte buttonId) {
int buttonPin;
// Определяем для какой кнопки проверка выполняется
switch (buttonId) {
case BUTTON_PLUS:
buttonPin = PIN_BUTTON_PLUS;
break;
case BUTTON_MINUS:
buttonPin = PIN_BUTTON_MINUS;
break;
case BUTTON_ACCEPT:
buttonPin = PIN_BUTTON_ACCEPT;
break;
default:
return false;
}
// определить момент «клика» несколько сложнее, чем факт того,
// что кнопка сейчас просто нажата. Для определения клика мы
// сначала понимаем, отпущена ли кнопка прямо сейчас...
boolean buttonIsUp = digitalRead(buttonPin) == HIGH;
boolean buttonWasUp = button_state[buttonId];
boolean ret = false;
// ...если «кнопка была отпущена и (&&) не отпущена сейчас»...
if (!buttonWasUp && buttonIsUp) {
// ...может это «клик», а может и ложный сигнал (дребезг),
// возникающий в момент замыкания/размыкания пластин кнопки,
// поэтому даём кнопке полностью «успокоиться»...
delay(10);
// ...и считываем сигнал снова
buttonIsUp = digitalRead(buttonPin) == HIGH;
if (buttonIsUp) { // если она всё ещё нажата...
// ...это клик!
ret = true;
}
}
// запоминаем последнее состояние кнопки
button_state[buttonId] = buttonIsUp;
return ret;
}