Умная поливалка цветка на микроконтроллере Attiny13A

Доброго времени суток читатели! Иногда в жизни есть моменты, когда хочется сделать, что-то своими руками. Программирование и электроника, это очень весёлый способ провести время, а система полива цветка, может быть даже принесет пользу. Я постарался сделать все просто, и детально объяснить каждый этап. Надеюсь это будет полезно, и увлекательно как для читателей, так и для тех, кто решит побаловать себя, и сделать что-то подобное.
Предлагаю Вашему вниманию устройство для автоматического полива цветов на базе микроконтроллера Attiny13a, подробности под катом.

Начнем с технического задания:

• Сделаем устройство, которое сможет поливать комнатные растения без участия человека в течении минимум 5 дней.
• Устройство должно учитывать влажность грунта.
• Стоимость устройства не должна превышать 1000р.

Подбор элементной базы:

я его слепила из того, что было

Выбор микроконтроллера был очевиден, у меня был Attiny13А, его и взял, у него 1Кб памяти под программу, ну да ладно, этого хватит. Достался мне он за 115р, в розничном магазине радиоэлектроники.

Attiny13А даташит

Рисунок 1 (микроконтроллер Attiny13А)

Микроконтроллер, содержит основную логику работы.

Для аналогового датчика:
Пауза между поливами 3 часа, если сигнал с датчика влажности снижается(до 2В или даже 1 В), длительность перерыва уменьшается, минимальный перерыв 1час. Цикл полива 6-12 секунд, первые 6 сек полив будет в любом случае, далее при превышении сигнала с датчика влажности 3В полив прекращается, либо длиться 12 секунд, если влажность не достигнута. При нажатии на кнопку (reset), происходит полив прямо сейчас.

Для датчика с компаратором (высокого сигнала при низкой влажности):
Пауза между поливами 3 часа, если сигнал с датчика влажности выше 3В, длительность перерыва уменьшается, минимальный перерыв 1час. Цикл полива 6-12 секунд, первые 6 сек полив будет в любом случае, далее при уменьшении сигнала с датчика влажности меньше 3В полив прекращается, либо длиться 12 секунд, если влажность не достигнута. При нажатии на кнопку (reset), происходит полив прямо сейчас.

Рисунок 2 (микросхема ULN2003А)
Сборка транзисторов Дарлингтона, нужна для того, чтобы управлять реле и мигать светодиодом. На контроллере ток с ножек очень маленький, 20мА может даже меньше, а реле нужно 100мА, и защиту от индуктивной нагрузки диодом с этой схемкой делать ненужно, т.к. внутри уже всё предусмотрено. Купил за 20р

Датчик влажности почвы (питание 5В, выход пороговый), 150р

Рисунок 3 (датчик влажности почвы с компаратором)

Работает он так: подкручиваем резисор, настраеваем на нужную влажность.
Если влажность выше порога, он выдает низкий уровень, если ниже, то высокий.

Датчик влажности почвы (питание 5В, выход аналоговый), 230р

Рисунок 3_1 (датчик влажности почвы аналоговый)

А этот работает так: выдаёт аналоговый сигнал от маленького при низкой влажности, до большого при высокой(максимум 4,2В при питании 5В, потребление тока 35мА).

Есть еще и такие, у которых реле от компаратора срабатывает.

Рисунок 4 (реле TR99-5VDC-SB-CD)

(DC-DC 6-36В/5В 2000мА и блок питания на 12В 5А) или батарейка от телефона 4.2В с постоянно включенной зарядкой. Для питания я использовал телефон Филипс х100, у которого разбился экран, для его зарядки подходит провод usb – miniusb. это самый дорогой элемент телефон стоил 1200р новый, но т.к. из него нужно только функция зарядки, то можно купить на рынке сильно б/у за 300р

Будет осторожны, контроллер и насос могут разрядить батарейку до 3В, телефон при 3.2В и ниже будет думать, что батарейка мертва, и телефон перестанет её заряжать.
Вместо телефона можно подключить контроллер зарядки, с ним разряд не страшен, он заряжает даже аккумулятор разряженный в 0. стоит такая штука 59р на dx-е, ну и аккумулятор все равно понадобиться

Рисунок 5 (Зарядное устройство для литиевых аккумуляторных батареек 1A)

Рисунок 6 (кнопка)

Диод для защиты от неправильного включения (необязательно)
Конденсаторы по вкусу (3300мкФ для работы от батарейки мобильника чтобы при включени моторчика просадка его не перезагружала, 0,1-200 мкФ параллельно с каждым потребителем для гашения помех)

Резисторы (10к для поддяжки к питанию Ресета, 0,2к-0,3к токоограничивабщий для светодиода)

Рисунок 7 (насос омывателя ВАЗ в желтом ведёрке с водой)

Плата макетная, или с готовыми дорожками и дырочками под детальки. Если кто-нибудь нарисует плату, и приложит в комментариях, это будет здорово, я использовал макетку.

Рисунок 8 (макетка)

Для программирования контроллера понадобяться ПО: PonyProg2000, LPT программатор (или другой, какой есть), hex прошивка которая прилагаеться.

Если есть желание подкорректировать исходник, и скомпилировать свой hex, то понадобится ещё компилятор, например CV AVR.

Порядок работ:

Для начала нужно подготовить контроллер к программированию, для этого нужно вывести ножки для программирования на программатор, согласно даташиту контроллера и lpt программатора.
Вот так:

Рисунок 9 (контроллер ножки для программирования)

Рисунок 9_1 (общий вид программатора)

Рисунок 10 (lpt программатор)

#define F_CPU 1200000UL
#include <tiny13a.h>

#include <delay.h>

#define PUMP PORTB.0           //Выход на насос
#define LED PORTB.1              //Выход на светодиод 
#define MIN_WORKSEC 6       //Минимальное время полива в секундах 
#define WORKSEC 12              //Максимальное время полива в секундах
#define DELAYSEC 10800      //Максимальное время Паузы между поливами в секундах

#define ADC_VREF_TYPE 0x00

// Read the AD conversion result
unsigned int read_adc(unsigned char adc_input)
{
ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);
// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage
delay_us(10);
// Start the AD conversion
ADCSRA|=0x40;
// Wait for the AD conversion to complete
while ((ADCSRA & 0x10)==0);
ADCSRA|=0x10;
return ADCW;
}

// Declare your global variables here

         
void main(void)
{
// Declare your local variables here
int i=0, led_delay=0;      
float humidity=0;
unsigned int flagreset=0;
if(MCUSR==0x02)
{
    flagreset=1;
}
MCUSR = 0x00;
// Crystal Oscillator division factor: 8
#pragma optsize-
CLKPR=0x80;
CLKPR=0x03;
#ifdef _OPTIMIZE_SIZE_
#pragma optsize+
#endif

// Input/Output Ports initialization
// Port B initialization
// Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=Out Func0=Out 
// State5=T State4=T State3=T State2=T State1=0 State0=0 
PORTB=0x00;
DDRB=0x03;

// Timer/Counter 0 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer 0 Stopped
// Mode: Normal top=FFh
// OC0A output: Disconnected
// OC0B output: Disconnected
TCCR0A=0x00;
TCCR0B=0x00;
TCNT0=0x00;
OCR0A=0x00;
OCR0B=0x00;

// External Interrupt(s) initialization
// INT0: Off
// Interrupt on any change on pins PCINT0-5: Off
GIMSK=0x00;
MCUCR=0x00;

// Timer/Counter 0 Interrupt(s) initialization
TIMSK0=0x04;

// Analog Comparator initialization
// Analog Comparator: Off
ACSR=0x80;
ADCSRB=0x00;

// ADC initialization
// ADC Clock frequency: 75,000 kHz
// ADC Bandgap Voltage Reference: Off
// ADC Auto Trigger Source: Free Running
// Digital input buffers on ADC0: On, ADC1: On, ADC2: On, ADC3: On
DIDR0&=0x03;
DIDR0|=0x00;
ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff;
ADCSRA=0xA1;
ADCSRB&=0xF8;

// Global enable interrupts
#asm("sei")


while (1)
      {   
         PUMP=0;  
         LED=1;
         delay_ms(5000);
         LED=0;   
         if(flagreset == 1)
         {      
            PUMP=1; 
            for(i=0; i<WORKSEC; i++)
            {
                delay_ms(1000); 
                if(i>MIN_WORKSEC)
                {     
                    humidity = read_adc(2)/204;
                    if(humidity>3)
                    {
                        PUMP=0;
                    }
                }   
            }        
            PUMP=0; 
            flagreset=0;
         }   
         
         
         led_delay = (DELAYSEC - 60)/12;   
         for(i=0; i<(DELAYSEC/12); i++) 
         {         
            humidity = read_adc(2)/204;
            delay_ms(1000); 
            
            LED=0;
            
            if(i>led_delay)
            {
                LED=1;
            }  
            else
            {
                LED=0; 
            }   
            if(humidity<1)
            {
                delay_ms(3000);
            }
            else if(humidity<2)
            {
                delay_ms(5000);
            }    
            else if(humidity<3)
            {
                delay_ms(8000);
            }
            else
            {
                delay_ms(10000);
            }
            delay_ms(150); 
            LED=1;  
            delay_ms(25);
            LED=0;   
            delay_ms(150);
            LED=1;  
            delay_ms(50);
            LED=0;   
            delay_ms(100);
                
            if(humidity<2)
            {
                LED=1;   
                delay_ms(150);
                LED=0;   
            }
            else
            {
                delay_ms(550); 
            }     
         } 
         LED=0; 
         PUMP=1;
         for(i=0; i<WORKSEC; i++)
         {
            humidity = read_adc(2)/204;
            delay_ms(1000);                 
            if(i>MIN_WORKSEC)
            {     
              if(humidity>3)
              {
                PUMP=0;
              }
            }   
         }        
         PUMP=0; 
         
      };
}

Затем можно собрать схему поливалки, конденсаторы на схеме не указаны, они ставяться рядом с потребителями между землей и питанием:

Рисунок11 (схема в протеусе)

Ну вот как-то так :)

Автор: leonid_niko

Источник