智能避雨感光窗户系统模型设计——基于飞思卡尔MC9S12XS128-阿里云开发者社区

# 智能避雨感光窗户系统模型设计——基于飞思卡尔MC9S12XS128

一、效果展示

二、设计目的

介于现在许多家庭出于种种原因，家里的窗户在下雨或者是在白天不在家时都没有及时关闭，这样会带来很多不必要的麻烦，所以设计的这个系统，主要完成的任务是，能根据窗外的实时情况来调整窗户的开与关。这个模型结合MC9S12XS128中的周期中断定时器PIT、脉冲宽度调制器PWM、A-D转换器、串行通信接口SCI等基本模块，精确控制步进电机正转、反转来完成开窗、关窗动作。以此来巩固所学的知识，并应用于日常生活中。
当然这个也是我课程设计内容，做一些记录，给大家参考学习，如果有说的不对的，还望指正。

三、设计思想

通过开启锁相环时钟，让总线时钟达到40MHz，使能PWM通道，用来输出占空比50%、周期1ms的脉冲，从而控制步进电机转动角度，开启PIT定时器模块，用来对PWM通道输出脉冲计数；使能ATD模块，AD的两个通道分别连接雨水传感器及光敏电阻，连续采样，获取电压值，将两个参量数值与所设定的阈值比较，来控制步进电机是否正转、反转；同时从DS18B20来获取当前的温度值，通过LCD12864液晶来刷新显示每个参数当前值以及窗户状态；使能SCI串行通信模块，连接HC-05蓝牙，通过PC机连接HC-05蓝牙或者手机自带的蓝牙，发送指令给MC9S12XS128，返回当前参数各个值。

四、设计条件

名称	数量
MC9S12XS128单片机开发板	1
DC24V-4A适配器(给步进电机驱动器供电)	1
DC12V-1A适配器(开发板供电)	1
TB6600步进电机驱动器	1
42步进电机	1
HC-05蓝牙模块	2
USB转TTL	2
下雨传感器	1
PC机	1
Android手机	1
面包板\杜邦线	若干

五、智能避雨感光窗户模型功能框图

六、软件流程图

1、基本流程图

2、中断流程图

七、单片机定量分析

1、锁相环时钟

一般常用内部振荡的方式为MCU提供时钟源，振荡器时钟二分频后作为MCU内部总线时钟。MC9S12XS128通常外部采用16MHz石英晶体，即

$$ f_{BUSCLK}=f_{OSCCLK}/2 $$

根据分频因子、倍频分频因子、后分频因子有

$$ f_{REFCLK}=f_{OSCCLK}/\left( REFDV+1 \right) $$

$$ f_{VCOCLK}=2f_{OSCCLK}\left( SYNR+1 \right) /\left( REFDV+1 \right) $$

$$ f_{PLLCLK}=f_{VCOCLK}/\left( 2\times POSTDIV \right) $$

开启锁相环时钟，并设置为系统时钟，则此时系统总线时钟有

$$ f_{BUSCLK}=f_{PLLCLK}/2 $$

$$ \begin{cases} > REFDV=7\\ > SYNR=19\\ > POSTDIV=0\\ >\end{cases} $$

则此时，总线时钟为

$$ f_{BUSCLK}=f_{PLLCLK}/2=f_{VOCCLK}/2 \\ =2f_{OSCCLK}\left( SYNR+1 \right) /\left( REFDV+1 \right) /2 \\ =2\times 16MHz\times \left( 19+1 \right) /\left( 7+1 \right) /2 \\ =40MHz $$

2、PIT定时器模块

PIT模块为模-数递减计数器，通过设定其计数寄存器初值，每个总线时钟8位微计数器做一次减1操作，当8位微计数器自减为0时，触发被控端16位计数器一次减1操作，然后8位微计数器再次自减直至为0，并再次触发16位计数器做一次减1操作，以此类推，直至16位计数器自减为0产生溢出。如果允许该定时器溢出中断，可以产生相应的中断申请。通过对总线时钟进行计数可以实现PIT定时功能，以触发外围模块或唤醒周期性中断。
4路24位定时器/计数器，每路可以分别打开和关闭，均可产生超时中断，定时周期可为总线时钟的1~2倍。例如，某个定时器通道使用的8位微计数器和16位计数器对应的加载寄存器的值为M和N,MCU内部总线时钟频率为f_Busclk，则该通道的定时周期为

$$ \text{定时周期}=\left( M+1 \right) \left( N+1 \right) /f_{BUSCLK} $$

通过操作PIT模块相关寄存器，设定定时器通道0、1定时周期分别为1ms，100ms，定时器通道0使用微计数器0，定时器通道1使用微计数器1，即

$$ \left( M_0+1 \right) \left( N_0+1 \right) =1\times 10^{-3}\times 40\times 10^6=40\times 1000 $$

$$ \left( M_1+1 \right) \left( N_1+1 \right) =1\times 10^{-1}\times 40\times 10^6=200\times 20000 $$

3、脉冲宽度调制器PWM

MC9S12XS128内置的PWM模块包括8路具有可编程周期和占空比的PWM通道，亦可以通过设置变为４个16位PWM通道。每个PWM通道由独立运行的８位通道计数器、通道周期寄存器和占空比寄存器等组成。通过设置各寄存器的参数设置，确定PWM信号波形的输出周期和占空比，设置每个通道PWM输出波形的极性和对齐方式，从4个时钟源(A,B,SA,SB)为通道选择时钟源。
控制步进电机转动需要设置脉冲周期1ms，占空比为50%。PWM通道0、1级联，PWM通道使用SA时钟源，

$$ \text{时钟}A=\text{总线时钟}/PCKA \\ =40MHz/8=5MHz $$

$$ \text{时钟}SA=\text{时钟}A/\left( 2\times PWMSCLA \right) \\ =5MHz/\left( 2\times 5 \right) =0.1MHz $$

PWM采用左对齐模式输出，输出电平先低后高，则有

$$ PWM01\text{周期}=SA\text{时钟周期}\times PWMPER01 \\ =\frac{1}{0.5MHz}\times 500=\frac{500}{500K}=1ms\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ $$

$$ \text{占空比}=\left( PWMPER01-PWMDTYN01 \right) /PWMPER01\times 100\% \\ =\left( 500-250 \right) /500\times 100\%=50\% $$

4、A-D转换器

MC9S12XS128内置A-D转换模块，模拟输入通道16路，转换位数可选(8位/10位/12位)，具有数据对齐方式，单次/连续转换，转换结果比较等多种转换方式。通过操作A-D相关寄存器，可以设置通道数、转化位数、结果存放方式、A-D转换时钟频率以及选择A-D转换模式，如单通道单次转换模式、多通道单次转换模式、单通道序列转换模式、多通道序列转换模式等。
在智能避雨感光窗户模型中，需要采集光敏电阻以及下雨传感器的模拟电位值，则可以通过A-D转换器，设置为8位精度，两通道连续采样转换。

ATDCTL1

BIt7	6	5	4	3	2	1	0
ETRIGSEL	SRES1	SRES0	SMP_DIS	ETRIGCH3	ETRIGCH2	ETRIGCH1	ETRIGCH0
0	0	0	0	0	0	0	0

设置ATDCTL=0x00
选择8位转换精度

ATDCTL2

BIt7	6	5	4	3	2	1	0
——	AEFC	ICLKSSTP	ETRIGLE	ETRIGP	ETRIGE	ASCIE	ACMPIE
0	1	0	0	0	0	0	0

设置ATDCTL2=0x40
打开CFF快速清零、

ATDCTL3

BIt7	6	5	4	3	2	1	0
DMJ	S4C	S3C	S2C	S1C	FIFO	FRZ1	FRZ0
0	0	0	0	0	0	0	0

设置ATDCTL3=0x10
数据左对齐，non-FIFO,转换序列长度为2

ATDCTL4

BIt7	6	5	4	3	2	1	0
SMP2	SMP1	SMP0	PRS4	PRS3	PRS2	PRS1	PRS0
0	0	1	1	0	0	1	0

设置ATDCTL4=0xE3
采样时间为24个ATD时钟周期，ATDCLK=40MHz/8=5MHz(总线时钟40MHz)

ATDCTL5

BIt7	6	5	4	3	2	1	0
——	SC	SCAN	MULT	CD	CC	CB	CA
0	0	1	1	0	0	1	0

设置ATDCTL5=0x32
连续转换，以AN02为起始的2个通道

5、SCI模块

允许数据发送时$\left( SCIxCR2\_\mathrm{TE=}1 \right)$，数据寄存器SCIDRH、SCIDRL中的数据通过内部数据总线，送到发送数据寄存器缓冲区，然后数据从发送数据寄存器缓冲区装入发送移位寄存器，TDRE置1，发送移位寄存器得到数据后，在它的低位装入0作为起始位，在最后一位装入1作为停止位，然后按设定的波特率依次传送，经TXD引脚输出出去，发送结束TC置1。发送逻辑自动设置发送数据寄存器缓冲区空（TDHE）和发送结束（TC）标志。
允许数据接收时$\left(SCIxCR2\_\mathrm{RE=}1 \right)$，SCI从RXD引脚接收数据，经缓冲后驱动数据恢复模块，数据恢复模块以波特率的16倍的频率进行高速采样，完成发现数据起始位、空闲线探测、噪声探测等工作，并将16次采样中的7、8、9或8、9、10位，按3取2的多数占优逻辑决定送入接收移位寄存器的每一位的值。接到停止位后，接收移位寄存器的数据（自动去掉起始位、停止位）转移到接收数据缓冲区，同时将接收数据寄存器缓冲区满标志（RDRF）置位。当接收数据寄存器缓冲区的数据未被取走，而数据移位寄存器又接收到下一数据时，就会发生溢出。此时，数据移位寄存器中的新数据将会丢失，状态寄存器中溢出标志（OR）置位。
当$IREN=0\text{时，}SCI\text{波特率}=\text{内部总线时钟}/\left( 16\times SBR\left[ 12:0 \right] \right)$，则

$$ SBR\left[ 12:0 \right] =\frac{\text{内部总线时钟}}{16\times SCI\text{波特率}}=\frac{40MHz}{16\times 9600}\approx 260 $$

将HC-05蓝牙模块与MC9S12XS128的SCI0连接，如下图所示，

6、步进电机定量分析

PWM1通道输出脉冲周期1ms，调节TB6600步进电机驱动器拨码开关设定细分为200(200个脉冲电机转动一圈)，假定电机连接的导轨的螺距为10mm(电机转动一圈窗户移动的距离)，假设窗户宽度为1.20m,那么

$$ N_{step}=\frac{L_{Win}}{l}=\frac{1.2m}{10mm}=120 $$

因此，步进电机需要转动120圈才能完成一个开窗或关窗动作，PWM1通道需要输出脉冲$120\times 200\left( \text{个} \right)$。
本设计模型用到的电机是两相四线电机，与驱动器接线如下图所示，

由于 MC9S12XS128的IO口驱动能力弱，与步进电机驱动器的控制端不能采用共阴极接法，需要采用共阳极接法，示意图如硬件原理图所示。（如果采用共阴极接法，电机始终未动)

八、设计结果验证

1、两个AD采样值逻辑判断

下雨传感器板上干燥，遮住光敏电阻，其阻值迅速减小，并且小于所设定的阈值，当窗户初始状态为：打开时，电机开始顺时针转动，LCD12864液晶状态显示：活动，当电机转动圈数达到120圈，电机停止转动，LCD12864液晶状态显示：关闭；
光敏电阻曝光条件下，在下雨传感器板上，适量滴加清水，当窗户初始状态为：打开时，观察LCD12864液晶，其AD采样值迅速减小，同时LCD12864液晶状态显示：活动，电机开始顺时针转动，当电机转动圈数达到120圈，电机停止转动，状态显示：关闭；
遮住光敏电阻，同时在下雨传感器板上适量滴加清水，当窗户初始状态为：打开时，电机开始顺时针转动，当电机转动圈数达到120圈，电机停止转动，LCD12864液晶状态显示：关闭；
光敏电阻曝光条件下，同时下雨传感器板上干燥，当窗户初始状态为：关闭时，电机开始逆时针转动，当电机转动圈数达到120圈，电机停止转动，LCD12864液晶状态显示：打开。

2、串口通信SCI

打开手机蓝牙，搜索关键词HC-05配对，打开手机蓝牙调试助手APP（手机软件商城搜蓝牙调试助手），
发送指令＇Ｏ＇，MC9S12XS128返回 “command:open”，发送一次当前单片机三个采样值；
发送指令＇Ａ＇,MC9S12XS128返回“command:Auto_model”，每间隔１ｓ发送当前单片机三个采样值；
发送指令＇Ｃ＇,MC9S12XS128返回“command:close”，停止发送采样值；
效果如下图

<img src="https://ucc.alicdn.com/images/user-upload-01/20210131141531207.png"/><img src="https://ucc.alicdn.com/images/user-upload-01/20210131141547170.png" />

用USB转TLL将主机连接至PC机，另一个HC-05从机连接至建立通信，发送如手机蓝牙调试助手指令，返回相同结果。如下图所示，

watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTQ2NzE1,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center

九、设计源代码

/*
 * 外部晶振16MHz,开启锁相环时钟，内部总线时钟为40MHz
 **/
#include <hidef.h>
#include "derivative.h"
/*定义步进电机控制端口*/   
#define step_DIR    PORTB_PB0
#define step_DIRDDR DDRB_DDRB0
#define step_Buffer PWME_PWME1
#define win_ON     1
#define win_OFF    0
#define step_ON    1
#define step_OFF   0
#define step_cycle 200    //定义步进电机细分每step_cycle个脉冲
#define win_ALL    100      
/*定义下雨湿度检测端口*/
#define Rain_value 2000
/*定义温度检测端口*/
#define  DSO       PTJ_PTJ1
#define  DSI       PTIJ_PTIJ1
#define  DSDDR     DDRJ_DDRJ1
/*定义光敏传感端口*/
#define  Light_value 2000
/*定义LCD12864显示屏*/
#define SCL        PTJ_PTJ7         //IIC的时钟线
#define SDA        PTJ_PTJ6         //IIC的数据线
#define CS         PTM_PTM2         //片选信号
#define SCL_dir    DDRJ_DDRJ7
#define SDA_dir    DDRJ_DDRJ6
#define CS_dir     DDRM_DDRM2
#define PSB        PTM_PTM3
#define PSB_dir    DDRM_DDRM3

char flag_1s=0,flag_over=0,flag_state=0;
unsigned char flag_win,flag_auto;
unsigned int counter0=0,counter1=0,cycle=0;
unsigned int Temperature,AD_Rain,AD_Light;
unsigned int zhengshu,xiaoshu;


char *symbols[5]={"窗户状态","湿度：","光照：","室温："}; 
char *win_state[4]={"*","打开","关闭","活动"};
char Rain_array[7]={'0','.','0','-','0','0','%'};
char Light_array[7]={'0','.','0','-','0','0','%'};
char Temp_array[6]={'0','0','0','.','0','0'};
/**
 * @brief   延时函数1(延时时间=(countert*3)ms)
 * @param   countert 延时时间长短设置
 * @retval  无
 */
void delay3ms(unsigned int countert)
{
    unsigned int i,j;
    for(i=0;i<countert;i++)
        for(j=0;j<20000;)j++;
}
/**
 * @brief   延时函数2(延时时间近似= s us)
 * @param   s 延时时间长短设置
 * @retval  无
 */
void delayus(unsigned int s) 
{
    unsigned int m,n;
    for(m=0;m<s;m++) 
        for(n=0;n<7;)n++;
}
/**
 * @brief    PLL锁相环初始化函数(外部晶振16MHz，锁相环时钟80MHz，总线时钟40MHz)
 * @param    无 
 * @retval   无
 */
void PLL_init(void)
{
    SYNR=0X53;
    REFDV=0X07;
    while(CRGFLG_LOCK==0);  //时钟校正同步
    CLKSEL_PLLSEL=1;        //PLL时钟选择为系统时钟
}
/**
 * @brief    步进电机控制端口初始化函数
 * @param    无 
 * @retval   无
 */
 void step_init(void)
{
    step_DIRDDR=1;        //设置控制步进电机旋转方向的端口为输出
    step_DIR=win_OFF;
    step_Buffer=step_OFF; //停止转动电机    
}
/**
 * @brief    PWM初始化函数(PWM1输出脉冲，PWM7通道控制关闭PWM)
 * @param    无 
 * @retval   无
 */
void PWM_init(void)
{
    PWMCTL_CON01=1;   //通道0、1级联
    PWMPRCLK=0x03;    //时钟A的分频系数为8，fA=40/8=5MHz
    PWMSCLA=5;        //fSA=5/(2*5)=0.5MHz
    PWMCLK=0x02;      //通道PWM1使用SA时钟源
    PWMPER01=500;     //周期T=500/500K=1ms
    PWMDTY01=250;      //占空比50%
    PWMCAE=0x00;      //数据左对齐
    PWMPOL_PPOL1=0;   //输出电平先低后高
    PWME_PWME1=0;     //关闭通道PWM1
}
/*PWM中断服务函数*/
void interrupt 57 PWM(void)
{
    if(PWMSDN_PWM7IN==1)
        PWMSDN_PWMRSTRT=1;
        
}
/**
 * @brief    定时器PIT初始化函数(定时器通道0定时周期为1ms)
 * @param    无 
 * @retval   无
 */
void PIT_init(void)
{
     PITCFLMT_PITE=0;  //关闭PIT模块
     PITCE_PCE0=0;     //关闭定时器通道0
     PITMUX_PMUX0=0;   //定时器通道0使用微计数器0
     PITMTLD0=40-1;    //8位定时器初值
     PITLD0=1000-1;    //16位定时器初值
     PITINTE_PINTE0=1; //定时器通道0中断使能
     PITCFLMT_PITE=1;  //使能PIT模块
}
/*PIT0中断服务函数，周期为1ms*/
void interrupt 66 PIT0(void)
{
    PITTF_PTF0=1;//清除标志位
    counter0++;
    if(counter0==step_cycle)
    {
        counter0=0;
        cycle++;
        if(cycle==win_ALL)//窗户完全打开或关闭
        {
            cycle=0;
        
            flag_over=1;
        }
    }
}
/**
 * @brief    A-D转换模块初始化函数(通道AN00、AN01连续采样)
 * @param    无 
 * @retval   无
 */
void ATD_init(void)
{
    ATD0CTL1=0X00;  //选择8位转换精度
    ATD0CTL2=0X40;  //打开CFF快速清零
    ATD0CTL3=0X10;  //数据左对齐，non-fifo,转换序列长度为2
    ATD0CTL4=0XE3;  //采样时间为24个ATD时钟周期，ATDCLK=8MHz/8=1MHz
    ATD0CTL5=0X32;  //连续转换，以AN00为起始的2个通道
}

/**
 * @brief    SCI模块初始化函数
 * @param    无 
 * @retval   无
 */
void SCI_init(void)
{
    SCI0BD=52;     //Fbusclk=8MHz,9600bps
    SCI0CR2=0x2c;  //允许发送，接收，允许接收中断
    
}
/**
 * @brief    串行通信发送函数
 * @param    c 需要发送到上位机的8位数据 
 * @retval   无
 */
void SCI0_SendChar(char c)
{
    while(SCI0SR1_TDRE==0);   //等待发送数据为空
    SCI0DRL=c;                //发送数据
}
/**
 * @brief    串行通信接收函数
 * @param    无 
 * @retval   返回从上位机接收的8位数据
 */
unsigned char SCI0_GetChar(void)
{
    while(SCI0SR1_RDRF==0);    
    return SCI0DRL; 
}
/**
 * @brief    串行通信发送字符串函数
 * @param    *putchar为数组或字符串 
 * @retval   无
 */
void send_string(char *putchar)
{
    while(*putchar!=0x00)  //判断字符串是否发送完成
    SCI0_SendChar(*putchar++);
}
/*SCI接收中断服务函数*/
void interrupt 20 SCI_recieve(void)
{
    unsigned char tempstr;
    if(SCI0SR1_RDRF==1)
    {
        tempstr=SCI0DRL;
        if(tempstr=='O')   //接收到指令'O'(Open)
        {
            flag_win=win_ON;//窗户标志位为打开
            flag_auto=0;
            send_string("command:open\n");
            if(PITCE_PCE0==0)
                send_string("Window is opening...");
            else send_string("window is working,Please wait");
        }
        if(tempstr=='C')   //接收到指令'C'(Close)
        {
            flag_win=win_OFF;//窗户标志位为关闭
            flag_auto=0;
            send_string("command:close \n");
            if(PITCE_PCE0==0)
                send_string("Window is closing...");
            else send_string("window is working,Please wait");
        }
        if(tempstr=='A')   //接收到指令'A'(auto)
        {
            flag_auto=1;   //窗户自动
            send_string("auto_model");
        }
    }
}

/**
 * @brief    初始化18B20函数
 * @param    无 
 * @retval   无
 */
void init_18B20(void)
{
 DSDDR=1;
 DSO = 1; 
 delayus(8);
 DSO = 0;          //拉低数据线，复位总线；
 delayus(504);     //延时504us 
 DSO = 1;         //提升数据线；
 delayus(32);     //延时32us；
 DSDDR=0;
 while(DSI)       //等待从器件器件应答信号；
 {delayus(1);}
 DSDDR=1;
 delayus(128);     //延时128us； 
 DSO = 1;          //提升数据线，准备数据传输；
}
/**
 * @brief    向18B20写入数据函数
 * @param    cmd 
 * @retval   无
 */
void WR18b20(byte cmd)
{
    unsigned char k;
    for(k=0;k<8;k++)
    {
        if(cmd & 0x01)        //低位在前；
        {
            DSO = 0;    
            delayus(8); 
            DSO = 1;          //发送数据;
        }                 
        else 
        {
            DSO = 0;          
            delayus(8);  
        }
        delayus(64);    //延时64us等待从器件采样；
        DSO = 1;        //拉高总线
        delayus(8);      
        cmd >>= 1;
    }
}
/**
 * @brief    由18B20读取数据
 * @param    无 
 * @retval   返回读取的数据
 */
unsigned char RD18b20(void)
{
    unsigned char k;
    unsigned char tmp=0;
    DSO = 1;  
    delayus(8);                       //准备读；
    for(k=0;k<8;k++)
    {
      tmp >>= 1;                       //先读取低位
      DSO = 0;                         //Read init；
      delayus(8);     
      DSO = 1;                         //必须写1，否则读出来的将是不预期的数据；
      delayus(3);                      //延时9us
      DSDDR=0;
      delayus(1);
      if(DSI)                          //在12us处读取数据；
      tmp |= 0x80;
      delayus(64);                     //延时64us
      DSDDR=1;
      DSO = 1;  
      delayus(8);                     //恢复One Wire Bus；
    }
    return tmp; 
}
/**
 * @brief    由18B20读取温度函数
 * @param    无 
 * @retval   返回温度值
 */
unsigned int read_T(void)
{
    unsigned int t;
    unsigned char temp[2];
    init_18B20();
    WR18b20(0xcc); //忽略ROM地址，直接向DS18B20发温度变换指令 
    WR18b20(0x44); //启动传感器进行温度转换，结果存入RAM
    init_18B20();
    WR18b20(0xcc); //忽略ROM地址，直接向DS18B20发温度变换指令
    WR18b20(0xbe); //读取RAM中9个字节的内容
    temp[0]=RD18b20();
    temp[1]=RD18b20();
    init_18B20();
    t=(temp[1]<<8)|temp[0];
    return(t); 
}
/**
 * @brief    LCD液晶接口初始化函数
 * @param    无 
 * @retval   无
 */
void INIT_PORT(void) 
{
    PSB_dir=1; //LCD控制端口设置为输出
    SCL_dir=1;
    SDA_dir=1;
    CS_dir=1;
    PSB=0;
    SCL=0;
    SDA=0;
    CS=0;
}
/**
 * @brief    IIC写一个字节的数据
 * @param    A需要写入的字节 
 * @retval   无
 */
void write_byte(unsigned char A) 
{ 
    unsigned char j; 
    for(j=0;j<8;j++)        
    { 
        if((A<<j)&0x80)SDA=1; 
        else SDA=0; 
        SCL=1;
        delayus(3); 
        SCL=0;
        delayus(3); 
    } 
} 
/**
 * @brief    向液晶发送数据 
 * @param    C 需要发送给LCD的数据 
 * @retval   无
 */
void write_Data(unsigned char C)
{
    CS=1; 
    SCL=0; 
    write_byte(0xFA); 
    write_byte(C&0xF0);                 //写高四位数据 
    write_byte(0xf0&(C<<4));            //写低四位数据 
    CS=0; 
}
/**
 * @brief    向液晶发送指令 
 * @param    B 需要发送给LCD的指令 
 * @retval   无
 */
void write_command(unsigned char B) 
{ 
    CS=1; 
    SCL=0; 
    write_byte(0xF8); 
    write_byte(B&0xF0);             //写高四位数据 
    write_byte(0xf0&(B<<4));        //写低四位数据 
    CS=0; 
}
/**
 * @brief    LCD液晶清屏函数 
 * @param    无 
 * @retval   无
 */
void lcd_clear(void)
{
    write_command(0x30);//0011,0000 功能设置，一次送8位数据，基本指令集 
    delayus(80);       //延时80us
    write_command(0x03);//AC归0,不改变DDRAM内容 
    delay3ms(2);        //延时6ms
    write_command(0x01);//0000,0001 清DDRAM 
    delay3ms(2);        //延时6ms
    write_command(0x06);//写入时,游标右移动 
    delayus(80);       //延时80us
    write_command(0x0C);//0000,1100  整体显示，游标off，游标位置off
    delayus(80);       //延时80us
}


/**
 * @brief    向LCD液晶发送字符串
 * @param    row为写入数据所在的行数
 * @param    col为写入数据所在的列数
 * @param    *data1为写入的数据
 * @retval   无
 */
void lcd_string(unsigned char row,unsigned char col,char *data1,unsigned char *array)
{
    for(;row<4&&(*data1)!=0;row++)
    { 
        for(;col<8&&(*data1)!=0;col++)
        { 
            write_command(array[row*8+col]);
            delayus(80);       //延时80us
            write_Data(*data1++); 
            delayus(80);       //延时80us
            write_Data(*data1++); 
            delayus(80);       //延时80us
        }
        col=0;
    }
}
/**
 * @brief    LCD液晶显示函数 
 * @param    无 
 * @retval   无
 */
void LCD_Play(void)
{
    unsigned char i,j,k;
    delayus(40);
    write_command(0x94);  //第二行第四列开始
    delayus(80);
    for(i=0;i<7;i++)
    {
        write_Data(Rain_array[i]);
        delayus(80);
    }
    //lcd_string(1,6,Rain_array);

    write_command(0x8c);  //第三行第四列开始
    delayus(80);
    for(j=0;j<7;j++)
    {
        write_Data(Light_array[j]);
        delayus(80);
    }
    //lcd_string(2,6,Light_array);
    
    write_command(0x9c);  //第四行第四列开始
    delayus(80);
    for(k=0;k<6;k++)
    {
        write_Data(Temp_array[k]);
    }
    write_Data(0XA1);
    delayus(80);
    write_Data(0XE6);
    delayus(80);
    
    //lcd_string(3,6,Temp_array);
}
/**
 * @brief    主函数
 * @param    无 
 * @retval   无
 */
void main (void)
{
  unsigned char m;
    char* Symbols[4]={"窗户状态","湿度：","光照：","室温："}; 
  char* Win_state[4]={"*","打开","关闭","活动"};
  unsigned char adress_table[]=                //定义液晶点阵的坐标
 { 
  0x80,0x81,0x82,0x83,0x84,0x85,0x86,0x87,      //第一行汉字位置 
  0x90,0x91,0x92,0x93,0x94,0x95,0x96,0x97,      //第二行汉字位置 
  0x88,0x89,0x8A,0x8B,0x8C,0x8D,0x8E,0x8F,      //第三行汉字位置 
  0x98,0x99,0x9A,0x9B,0x9C,0x9D,0x9E,0x9F       //第四行汉字位置 
  };
  Rain_array[1]='.',Light_array[1]='.';
  Rain_array[3]='-',Light_array[3]='-';
  Rain_array[6]='%',Light_array[6]='%';
  Temp_array[3]='.';
  for(m=0;m<4;m++) 
  {
    symbols[m]=Symbols[m];
    win_state[m]=Win_state[m];
    
  }
    DisableInterrupts;              //关闭中断
    PLL_init();
    step_init();
    PIT_init();     
    init_18B20();
    PWM_init();
    ATD_init();
    INIT_PORT();
    SCI_init();
    EnableInterrupts;               //打开中断
    lcd_clear();                    //LCD清屏
    for(;;)
    {
            while(!(ATD0STAT0&0X80));   //查询ATD是否完成
            AD_Rain=(unsigned int)((unsigned long)ATD0DR0H*5000/255);//下雨检测传感器转换值
            Rain_array[0]=AD_Rain/1000+48;//0字符的ASCII码为48
            Rain_array[2]=(AD_Rain%1000)/100+48;
            Rain_array[4]=(AD_Rain/50)/10+48;
            Rain_array[5]=(AD_Rain/50)%10+48;
            AD_Light=(unsigned int)((unsigned long)ATD0DR1H*5000/255);//光敏电阻电位转换值
            Light_array[0]=AD_Light/1000+48;//0字符的ASCII码为48
            Light_array[2]=(AD_Light%1000)/100+48;
            Light_array[4]=(AD_Light/50)/10+48;
            Light_array[5]=(AD_Light/50)%10+48;
            Temperature=read_T();               //读取温度值
            if(Temperature<2001)                //温度为0上的温度
            {
                Temperature&=0x07ff;
                zhengshu=Temperature/16;              //计算温度的整数部分
                xiaoshu=(Temperature*25/4)%100;       //计算温度的小数部分
                Temp_array[0]=zhengshu/100+48;        //计算温度的各位的字符值
                Temp_array[1]=(zhengshu%100)/10+48;
                Temp_array[2]=zhengshu%10+48;
                Temp_array[4]=xiaoshu/10+48;
                Temp_array[5]=xiaoshu%10+48;
            }
            else                                 //温度为0下的温度
            {
                Temperature=~(Temperature-1);
                zhengshu=Temperature/16;         //计算温度的整数部分
                xiaoshu=(Temperature*25/4)%100;  //计算温度的小数部分
                Temp_array[0]='-';
                Temp_array[1]=zhengshu/10+48;    //计算温度的各位的字符值
                Temp_array[2]=zhengshu%10+48;
                Temp_array[4]=xiaoshu/10+48;
                Temp_array[5]=xiaoshu%10+48;
            }
      
            //关窗信号(上位机发出关窗信号 或 下雨信号 或 光照降到指定程度以下)
        if((AD_Rain<Rain_value)||(AD_Light>Light_value))
        {
            if((step_DIR==win_ON)&&(PITCE_PCE0==0))
            {
                step_DIR=win_OFF;
                step_Buffer=step_ON;//打开通道PWM1，输出脉冲
                PITCE_PCE0=1;       //打开定时器通道0，开始计算脉冲个数
            }
        }
        //开窗信号 (无下雨且光照升到指定程度以上 或 上位机发出开窗信号)
        if((AD_Rain>=Rain_value)&&(AD_Light<=Light_value))
        {
            if((step_DIR==win_OFF)&&(PITCE_PCE0==0))
            {
                step_DIR=win_ON;
                step_Buffer=step_ON;//打开通道PWM1，输出脉冲
                PITCE_PCE0=1;       //打开定时器通道0，开始计算脉冲个数
            }
        }
        if(flag_over==1)//判断是否开窗或关窗完成
        {
            flag_over=0;
            step_Buffer=step_OFF;//关闭通道PWM1
            PITCE_PCE0=0;        //关闭定时器通道0,停止对脉冲计数
        }
        if(PITCE_PCE0==0)
        {
            switch(step_DIR)
            {
                case win_ON:flag_state=1;break;
                case win_OFF:flag_state=2;break;
            }
        } else flag_state=3;
      delay3ms(100);
        lcd_clear();
        lcd_string(0,0,symbols[0],adress_table);
        lcd_string(0,5,win_state[flag_state],adress_table);
        lcd_string(1,1,symbols[1],adress_table);
        lcd_string(2,1,symbols[2],adress_table);
        lcd_string(3,1,symbols[3],adress_table);
        LCD_Play();
    }
}

智能避雨感光窗户系统模型设计——基于飞思卡尔MC9S12XS128

一、效果展示

二、设计目的

三、设计思想

四、设计条件

五、智能避雨感光窗户模型功能框图