Автоматическая система полива домашних растений

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Захаров М.Д. 1

---

1МБОУ ОЦ "ФЛАГМАН"

Лашина Т.С. 1

---

1МБОУ ОЦ "ФЛАГМАН"

Работа в формате PDF

3.7 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ПАСПОРТ ПРОЕКТА

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность: решение проблемы полива домашних растений для любого человека, уехавшего на долгий срок из своего жилья.

Проблема: отсутствие человека дома и невозможность полива растений.

Цель: Разработка, сборка, тестирование системы полива домашних растений в отсутвии человека на длительный период.

Задачи:

1) Изучить теоретическую часть.

2) Собрать работающую систему полива домашних растений.

3) Продумать и сделать компактную систему полива домашних растений, простую в обращении.

4) Сделать выводы.

Методы: анализ, эксперимент, исследование.

Этапы работы:

1. Сентябрь 2022г. Первый этап – теоретический.

Результатом этого этапа является сбор информации о системах полива растений, их видов и способов применения.

2. Октябрь 2022г. Второй этап – Сбор материалов, сборка системы.

Результатом этого этапа – стало нахождение материалов и собранный компьютер.

3. Ноябрь - декабрь 2022г. Третий этап – моделирование.

Результатом этого этапа является модель системы полива.

4. Январь 2023г. Четвертый этап – Отладка системы, выводы.

Результатом этого этапа стала сборка и отладка системы, подготовка презентации проекта.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Автоматическая система полива домашних растений

С
хема компоновки

Г
идравлическая схема

Принципиальная схема контроллера

Плата в сборе

Программа контроллера.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Автоматическая система полива домашних растений

Изготовление манифолда

Манифолд – площадка для установки гидравлических клапанов. Выполнена из 5мм фторопласта. По шаблону были просверлены отверстия для коннекторов и под крепеж.

Установка клапанов

В качестве исполнительных устройств выбраны гидравлические электромагнитные клапана SMC (Japan). Модель LYM215-6A-X26.

Характеристики клапанов:

Рабочее напряжение 12V

Потребляемый ток 200 мА

Подбор блока питания

Характеристики клапанов определили требования к блоку питания.

Был подобран блок питания Robiton с выходным напряжением 12V (Мах) и максимально выдаваемым током 300мА.

С целью снижение потребляемого тока управляемые клапана включаются только по очереди.

Изготовление печатной платы

Печатная плата выполнена на двустороннем стеклотекстолите методом лазерноутюжной технологии. Плата был облужена. Просверлены отверстия под установку элементов.

Также создана наклейка с информационными знаками для управления контроллером.

Сборка платы

Установка платы в корпус

Под плату был подобран пластиковый корпус черного цвета.

Плата крепится внутри корпуса на двойной скотч.

Проектирование интерфейса управления

На переднюю панель вынесены следующие элементы управления:

Выключатель питания.

Индикаторный светодиод «Power» красного цвета.

Индикаторный светодиод «Action» зажигающийся одновременно с включением любого из клапанов.

3-х позиционный DIP-переключатель задействующий или отключающий любой из клапанов в произвольном порядке.

9-ти позиционный DIP-переключатель управляющий частотой включения клапана за цикл: 1 бит – один раз

2 бита – два раза

3 бита – три раза

Изготовление основного и дополнительных баков для воды

О сновной бак сделан из пластикового стакана объемом 400 мл. Сверху герметично наклеена пластиковая крышка. Таким образом, резервуар представляет собой герметично закрытый бак. Сверху и снизу просверлены отверстия под коннекторы для трубок. Кроме того, сверху сделан дополнительный коннектор для трубки сапуна. Сапун позволяет первоначально заполнить бак водой.

Дополнительный бак выполнен из ПЭТ бутылки объемом 2 л. В пробку вставлен коннектор трубки. Донышко бутылки отрезано.

Установка манифолда и контроллера на основной бак

Манифолд в сборе и корпус контроллера крепятся к баку при помощи двустороннего скотча.

Подключение жидкостных трубок

Раздача воды от устройства до растений производится посредством силиконовых трубок. Средняя длина каждой из трех трубок около 100 см.

Основной и дополнительный баки соединены силиконовой трубкой длиной 40 см.

Планирование временных интервалов полива

Запланирован следующий алгоритм работы устройства:

При включении происходит инициализация полива. Прибор включает каждый клапан согласно установленному количеству включений за цикл. Клапан включается на 2 сек.

Далее прибор ждет 20 минут (1200 сек).

После этого цикл повторяется.

При внезапном перепаде питания прибор возвращается к инициализации.

Отключенный управляющим переключателем клапан просто никогда не срабатывает

Блок-схема. Планирование полива.

Программа ПОЛИВА

Программа была создана на ассемблере. Далее была конвертирована и компилирована в машинные коды с помощью MPASM - утилиты фирмы Microchip.

;PROGRAMM WAS CREATED 15 march 2021

;#########################################################################

;Pins of PIC16F84:

;RA0- IN (VALVE2 MID)

;RA1- IN (VALVE2 LOW)

;RA2- IN (VALVE1 LOW)

;RA3- IN (VALVE1 MID)

;RA4 - IN (VALVE1 HI)

;RA5 - N.U.

;RB0 - IN (VALVE2 HI)

;RB1 - IN (VALVE3 LOW)

;RB2 - IN (VALVE3 MID)

;RB3 - IN (VALVE3 HI)

;RB4 - OUT (LED ACTION)

;RB5 - OUT (VALVE3)

;RB6 - OUT (VALVE2)

;RB7 - OUT (VALVE1)

LIST P = 16F84A, n=66 ; , F=... , N=...

ERRORLEVEL -302

INCLUDE P16F84A.INC

;DEFINE RAM LOCATION.GPR

USW EQU 0x21 ;(256*3=768µs). Reg. for load time of waiting mode.

MSW EQU 0x22 ;(256*768~0.2ms). Reg. for load time of waiting mode.

SW EQU 0x23 ;(256*0.2~50s. Reg. for load time of waiting mode.

XSW EQU 0x24 ;

;##############################################################################

ORG 0x01

;######### BEGINE #####################################################################

CONFIG BCF STATUS,0

BCF STATUS,1

BCF STATUS,2

BSF STATUS,5 ;BANK1

MOVLW B'10000000' ;bit6=0 INTERRUPT on FALLING edge on PB0.

MOVWF OPTION_REG

BCF STATUS,5 ;BANK0

MOVLW B'00011000'

MOVWF INTCON

;INICIALIZATION PORTS

CLRF PORTA

CLRF PORTB

BSF STATUS,5 ;BANK1

MOVLW B'00111111' ;Define PORTA as IN

MOVLW B'00001111' ;Define PORTB as in RB0,RB1,RB2,RB3 and out RB4,RB5,RB6,RB7

MOVWF TRISB

BCF STATUS,5 ;BANK0

;##################### ;reset GPR from 0x0C to 0x2F ###########################################

RES_GPR MOVLW 0x0C

MOVWF FSR

NEXT CLRF INDF

INCF FSR,1

BTFSS FSR,6

GOTO NEXT

;######################## ;MAIN PROGRAMM (CYCLE) #######################################

LOOP BTFSS PORTA,2

;---------------------------------VALVE1 FIRST TIME------------------------

BSF PORTB,7

BSF PORTB,4

MOVLW B'11111111'

MOVWF USW

MOVLW B'11111111'

MOVWF MSW

MOVLW B'00000111' ;TIME OF DROUGHT OF WATER

MOVWF SW

AAWB DECFSZ USW,1

GOTO AAWB

DECFSZ MSW,1

GOTO AAWB

DECFSZ SW,1

GOTO AAWB

BCF PORTB,7

BCF PORTB,4

MOVLW B'11111111'

MOVWF USW

MOVLW B'11111111'

MOVWF MSW

MOVLW B'00001111' ;TIME OF PAUSA

MOVWF SW

AAW1 DECFSZ USW,1

GOTO AAW1

DECFSZ MSW,1

GOTO AAW1

DECFSZ SW,1

GOTO AAW1

;-------------------------------------

BTFSS PORTA,3

;------------------------------VALVE1 SECOND TIME-------------------------------------------

BSF PORTB,7

BSF PORTB,4

MOVLW B'11111111'

MOVWF USW

MOVLW B'11111111'

MOVWF MSW

MOVLW B'00000111' ;TIME OF DROUGHT OF WATER

MOVWF SW

AAWC DECFSZ USW,1

GOTO AAWC

DECFSZ MSW,1

GOTO AAWC

DECFSZ SW,1

GOTO AAWC

BCF PORTB,7

BCF PORTB,4

MOVLW B'11111111'

MOVWF USW

MOVLW B'11111111'

MOVWF MSW

MOVLW B'00001111' ;TIME OF PAUSA

MOVWF SW

AAW2 DECFSZ USW,1

GOTO AAW2

DECFSZ MSW,1

GOTO AAW2

DECFSZ SW,1

GOTO AAW2

;--------------------------------------------

BTFSS PORTA,4

;------------------------------VALVE1 THIRD TIME-------------------------------------

BSF PORTB,7

BSF PORTB,4

MOVLW B'11111111'

MOVWF USW

MOVLW B'11111111'

MOVWF MSW

MOVLW B'00000111' ;TIME OF DROUGHT OF WATER

MOVWF SW

AAWK DECFSZ USW,1

GOTO AAWK

DECFSZ MSW,1

GOTO AAWK

DECFSZ SW,1

GOTO AAWK

BCF PORTB,7

BCF PORTB,4

MOVLW B'11111111'

MOVWF USW

MOVLW B'11111111'

MOVWF MSW

MOVLW B'00001111' ;TIME OF PAUSA

MOVWF SW

AAW3 DECFSZ USW,1

GOTO AAW3

DECFSZ MSW,1

GOTO AAW3

DECFSZ SW,1

GOTO AAW3

;---------------------------------------

BTFSS PORTA,1

;--------------------------VALVE2 FIRST TIME-----------------------------

BSF PORTB,6

BSF PORTB,4

MOVLW B'11111111'

MOVWF USW

MOVLW B'11111111'

MOVWF MSW

MOVLW B'00000111' ;TIME OF DROUGHT OF WATER

MOVWF SW

AAWD DECFSZ USW,1

GOTO AAWD

DECFSZ MSW,1

GOTO AAWD

DECFSZ SW,1

GOTO AAWD

BCF PORTB,6

BCF PORTB,4

MOVLW B'11111111'

MOVWF USW

MOVLW B'11111111'

MOVWF MSW

MOVLW B'00001111' ;TIME OF PAUSA

MOVWF SW

AAW4 DECFSZ USW,1

GOTO AAW4

DECFSZ MSW,1

GOTO AAW4

DECFSZ SW,1

GOTO AAW4

;----------------------------------------

BTFSS PORTA,0

;-------------------------VALVE2 SECOND TIME-----------------------------------

BSF PORTB,6

BSF PORTB,4

MOVLW B'11111111'

MOVWF USW

MOVLW B'11111111'

MOVWF MSW

MOVLW B'00000111' ;TIME OF DROUGHT OF WATER

MOVWF SW

AAWE DECFSZ USW,1

GOTO AAWE

DECFSZ MSW,1

GOTO AAWE

DECFSZ SW,1

GOTO AAWE

BCF PORTB,6

BCF PORTB,4

MOVLW B'11111111'

MOVWF USW

MOVLW B'11111111'

MOVWF MSW

MOVLW B'00001111' ;TIME OF PAUSA

MOVWF SW

AAW5 DECFSZ USW,1

GOTO AAW5

DECFSZ MSW,1

GOTO AAW5

DECFSZ SW,1

GOTO AAW5

;-----------------------------------------

BTFSS PORTB,0

;--------------------------VALVE2 THIRD TIME-----------------------------

BSF PORTB,6

BSF PORTB,4

MOVLW B'11111111'

MOVWF USW

MOVLW B'11111111'

MOVWF MSW

MOVLW B'00000111' ;TIME OF DROUGHT OF WATER

MOVWF SW

AAWF DECFSZ USW,1

GOTO AAWF

DECFSZ MSW,1

GOTO AAWF

DECFSZ SW,1

GOTO AAWF

BCF PORTB,6

BCF PORTB,4

MOVLW B'11111111'

MOVWF USW

MOVLW B'11111111'

MOVWF MSW

MOVLW B'00001111' ;TIME OF PAUSA

MOVWF SW

AAW6 DECFSZ USW,1

GOTO AAW6

DECFSZ MSW,1

GOTO AAW6

DECFSZ SW,1

GOTO AAW6

;----------------------------------------

BTFSS PORTB,1

;--------------------------VALVE3 FIRST TIME-------------------------------

BSF PORTB,5

BSF PORTB,4

MOVLW B'11111111'

MOVWF USW

MOVLW B'11111111'

MOVWF MSW

MOVLW B'00000111' ;TIME OF DROUGHT OF WATER

MOVWF SW

AAWG DECFSZ USW,1

GOTO AAWG

DECFSZ MSW,1

GOTO AAWG

DECFSZ SW,1

GOTO AAWG

BCF PORTB,5

BCF PORTB,4

MOVLW B'11111111'

MOVWF USW

MOVLW B'11111111'

MOVWF MSW

MOVLW B'00001111' ;TIME OF PAUSA

MOVWF SW

AAW7 DECFSZ USW,1

GOTO AAW7

DECFSZ MSW,1

GOTO AAW7

DECFSZ SW,1

GOTO AAW7

;---------------------------------------------

BTFSS PORTB,2

;--------------------------------VALVE3 SECOND TIME--------------------------------

BSF PORTB,5

BSF PORTB,4

MOVLW B'11111111'

MOVWF USW

MOVLW B'11111111'

MOVWF MSW

MOVLW B'00000111' ;TIME OF DROUGHT OF WATER

MOVWF SW

AAWN DECFSZ USW,1

GOTO AAWN

DECFSZ MSW,1

GOTO AAWN

DECFSZ SW,1

GOTO AAWN

BCF PORTB,5

BCF PORTB,4

MOVLW B'11111111'

MOVWF USW

MOVLW B'11111111'

MOVWF MSW

MOVLW B'00001111' ;TIME OF PAUSA

MOVWF SW

AAW8 DECFSZ USW,1

GOTO AAW8

DECFSZ MSW,1

GOTO AAW8

DECFSZ SW,1

GOTO AAW8

;-----------------------------------------

BTFSS PORTB,3

;---------------------------VALVE3 THIRD TIME---------------------------------

BSF PORTB,5

BSF PORTB,4

MOVLW B'11111111'

MOVWF USW

MOVLW B'11111111'

MOVWF MSW

MOVLW B'00000111' ;TIME OF DROUGHT OF WATER

MOVWF SW

AAWH DECFSZ USW,1

GOTO AAWH

DECFSZ MSW,1

GOTO AAWH

DECFSZ SW,1

GOTO AAWH

BCF PORTB,5

BCF PORTB,4

MOVLW B'11111111'

MOVWF USW

MOVLW B'11111111'

MOVWF MSW

MOVLW B'00001111' ;TIME OF PAUSA

MOVWF SW

AAW9 DECFSZ USW,1

GOTO AAW9

DECFSZ MSW,1

GOTO AAW9

DECFSZ SW,1

GOTO AAW9

;---------------------------------------COMMON PAUSA----------------------------

MOVLW B'11111111'

MOVWF USW

MOVLW B'11111111'

MOVWF MSW

MOVLW B'11111111' ;TIME OF PAUSA

MOVWF SW

MOVLW B'00000111'

MOVWF XSW

AAW DECFSZ USW,1

GOTO AAW

DECFSZ MSW,1

GOTO AAW

DECFSZ SW,1

GOTO AAW

DECFSZ XSW,1

GOTOAAW

GOTOLOOP

;############################################################################################

END

Загрузка и отладка программы

В качестве контроллера был выбран процессор Microchip PIC16F84 с тактовой частотой 4 МГц. Готовая прошивка была загружена в процессор при помощи программатора фирмы Microchip.

В результате программа работает, растения поливаются в заданном режиме.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе этой роботы я разработал, собрал и протестировал систему полива домашних растений. Также я изучил теоретическую часть, собрал и продумал компактную, простую в обращении систему полива растений и сделал выводы.

Думаю, что мой опыт может пригодиться любителям садов и тем, кто выращивает свои растения в квартире.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ И ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСЫ

https://www.microchip.com/en-us/tools-resources/develop/mplab-x-ide

https://www.chipdip.ru/

А. Жуков,  А. Авдюхин. Ассемблер. Программирование на машинном уровне. – Москва, BHV-СПб, 2002.

https://ru.wikipedia.org

https://programforyou.ru/block-diagram-redactor