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【自動澆花器（基于CW32F030C8T6）】【CW32開發(fā)者扶持計劃】

  
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  • 本帖最后由 mylife5566 于 2023-4-20 15:59 編輯 描述：家里陽臺的花經(jīng)常忘記澆水，導(dǎo)致有的花因為缺水而枯萎，為此產(chǎn)生了制作一個自動澆花器的想法。偶然的機會看到QQ群里發(fā)布的武漢芯源半導(dǎo)體開發(fā)者扶持計劃

本帖最后由 mylife5566 于 2023-4-20 15:59 編輯

描述：
家里陽臺的花經(jīng)常忘記澆水，導(dǎo)致有的花因為缺水而枯萎，為此產(chǎn)生了制作一個自動澆花器的想法。偶然的機會看到QQ群里發(fā)布的武漢芯源半導(dǎo)體開發(fā)者扶持計劃，正好本人也在學(xué)習(xí)STM32單片機，借此機會也試試咱國產(chǎn)的芯片（雖然去年參加過一次立創(chuàng)和芯源半導(dǎo)體舉辦的活動，但是那時純粹是一個小白，只是跟著教程走了一遍，對這款單片機實際上一點都不了解）。本項目最初的設(shè)想就是制作一個具有定時自動澆花、濕度檢測自動澆花、聯(lián)網(wǎng)遠程控制澆花的自動澆花器。雖然網(wǎng)上也有賣的成品，但是為了學(xué)習(xí)也是為了愛好，自己做的更有成就感。


版本說明：
本項目制作了兩個版本，第一版實物驗證時發(fā)現(xiàn)一個問題，采取1S鋰電池升壓驅(qū)動電機時，電池電壓會瞬間拉低很多，導(dǎo)致聯(lián)網(wǎng)模塊供電不足重啟。目前已廢棄。第二版改進了供電方案，采用2-3S鋰電池供電，DC-DC降壓給電機以及其它設(shè)備供電，解決了電機啟動瞬間導(dǎo)致聯(lián)網(wǎng)模塊掉電的問題。

V1.0（第一版）主要硬件：
1.MCU：CW32F030C8T6
2.WiFi模塊：ESP01S
3.環(huán)境光采集：GL5566光敏電阻
4.鋰電池和水泵電壓采集：高精度電阻（電阻分壓）
5.電流檢測：INA226A
6.按鍵：6*6mm輕觸開關(guān) 3個
7.電機驅(qū)動電路：PC817光耦、WSP9926A N溝道MOS管
8.鋰電池充電電路：采用TP4056充電芯片
9.升壓電路：XL6008E1 DC-DC升壓芯片（輸入電壓：3.6V~32V，輸出電流(最大值)：3A）
10.降壓電路：ME6211C33M5G-N降壓芯片，2路3.3V輸出，1路給主控以及外圍電路供電，1路給ESP01S供電
11.蜂鳴器：12A05有源蜂鳴器
12.顯示屏：預(yù)留SPI和I2C接口，外置1.7寸12864黑白屏。
13.擴展接口：預(yù)留3個擴展接口，可外接溫濕度傳感器、土壤濕度傳感器等其它設(shè)備。
14.水泵：使用6V茶水機小水泵。
15.水管和水管分流器：8mm和4mm水管,8轉(zhuǎn)4水管分流器（4孔或6孔）。
16.電池：18650電池2節(jié)。
17.電池盒：2節(jié)18650并聯(lián)電池盒。
18.擴展模塊1：土壤濕度傳感器。
19.擴展模塊2：SHT30溫濕度傳感器(備選）。
V2.0（第二版）主要硬件：
1.MCU：CW32F030C8T6
2.WiFi模塊：ESP01S
3.環(huán)境光采集：GL5566光敏電阻
4.鋰電池和水泵電壓采集：高精度電阻（電阻分壓）
5.電流檢測：INA226A
6.按鍵：6*6mm輕觸開關(guān) 3個
7.電機驅(qū)動電路：PC817光耦、WSP9926A N溝道MOS管
8.鋰電池充放電電路：2串18650鋰電池保護板（計劃接入單片10V的太能板，直接給鋰電池充電）
9.DC-DC降壓電路：LM2596S-ADJ DC-DC降壓芯片，輸入電壓范圍4.5V-35V，輸出1.23V-35V可調(diào)節(jié),輸出電流：3A（項目中采用7-12V輸入，6.0V輸出）
10.LDO降壓電路：AMS1117-3.3 LDO降壓芯片，最大輸入電壓：18V輸出電壓：3.3V 輸出電流：1A
11.蜂鳴器：12A05有源蜂鳴器
12.顯示屏：預(yù)留SPI和I2C接口，外置1.7寸12864黑白屏。
13.擴展接口：預(yù)留3個擴展接口，可外接溫濕度傳感器、土壤濕度傳感器等其它設(shè)備。
14.水泵：使用6V茶水機小水泵。
15.水管和水管分流器：8mm和4mm水管,8轉(zhuǎn)4水管分流器（4孔或6孔）。
16.電池：18650電池2節(jié)。
17.電池盒：2節(jié)18650串聯(lián)電池盒。
18.擴展模塊1：土壤濕度傳感器。
19.擴展模塊2：SHT30溫濕度傳感器(備選）。

功能簡介：
1.使用CW32內(nèi)部RTC時鐘計時，通過按鍵或者手機設(shè)置自動澆水間隔時間（X天）、澆花時間（X：00）、澆花時長（X分鐘）以及澆花開始日期；
2.采集環(huán)境光和土壤濕度，當(dāng)光照和濕度低于閾值時自動打開水泵，澆水一段時間（程序中可調(diào)整）后關(guān)閉水泵。程序不斷檢測濕度，低于閾值繼續(xù)澆水，直到高于閾值停止?jié)菜?/strong>
3.ESP01S連接物聯(lián)網(wǎng)，用戶手機端遠程控制澆水，設(shè)置澆花參數(shù)，ESP01S將控制命令以及參數(shù)通過串口發(fā)送給CW32；
4.ESP01S每隔一段時間獲取網(wǎng)絡(luò)時間發(fā)送給CW32單片機，用于對CW32的RTC時鐘進行校準(zhǔn)（此功能暫未實現(xiàn)）；
5.對輸出電機的電壓和電流進行檢測，電壓過高或過低停止電機,空載電流（水箱無水）停止電機；
6.鋰電池電壓監(jiān)測，低電量時關(guān)閉自動澆水功能；
7.ESP01S電源可通過CW32單片機打開或關(guān)閉，用來降低功耗（默認上電自動聯(lián)網(wǎng)）；
8.可設(shè)置輸出電壓電流異常報警，鋰電池低壓報警；
9.屏幕顯示時間以及相關(guān)設(shè)置參數(shù)；

原理圖

V1.0原理圖


V2.0原理圖

 

軟件：程序分兩部分1.CW32單片機使用KEIL開發(fā)；2.ESP01S使用ARDUINOIDE開發(fā)；外殼：網(wǎng)上采購的成品防水接線盒，尺寸158X90X60，在頂蓋對應(yīng)位置開孔安裝控制板、顯示屏、開關(guān)，電池盒使用3M膠帶粘在頂蓋內(nèi)部，底蓋只安裝了水泵，開孔把進水和出水的兩個接口伸出去；

實物照片（外觀比較丑，見笑了）
V1.0版
    焊接板子用到了電烙鐵和加熱板，焊接的比較丑，但是能用。
    顯示屏是老王店子里POS機上拆下來的，1.7寸黑白屏 分辨率12864，SPI接口，兼容ST7567，專門做了一個屏幕底板，方便安裝到外殼上，使用排線加 8P的PH2.0插頭和主控板連在一起。
    第一版具有5V充電功能，所以外殼開了充電口。
V2.0版
    這是第二版，采用DC-DC降壓模式給整個系統(tǒng)供電，大部分元器件包括主控芯片全部從1.0的板子上移過來的，雖然有點費勁，但是至少不浪費，畢竟1.0版本的板子也沒什么用了。
    屏幕、電路板和電池都放在防水盒的上蓋，底蓋只放了一個水泵，這個水泵是在某寶買的的茶水機的水泵，商家給的參數(shù)是6V供電。
    通過按鍵可以切換屏幕顯示內(nèi)容，第一頁是時間、澆花模式、水泵狀態(tài)、電池電壓，第二頁顯示一些具體參數(shù)，第三頁是設(shè)置頁面，需要最右邊的按鍵長按才能進入，短按是切換顯示內(nèi)容。在設(shè)置頁面可以通過第一和第二的按鍵（也就是加減）來調(diào)整具體參數(shù)，比如改變澆花模式、澆花時間、澆花時長等參數(shù)。
    這種成品的接線盒很適合DIY，唯一的缺點就是丑，還是那句話“又不是不能用”

    水平有限，時間也比較緊，把之前貝殼物聯(lián)的代碼拿過來改了改，再加上他們的小程序，很快就能實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)控制。
    這個水泵的固定需要將上面的三個螺絲擰下，從外殼開的三個孔穿進去固定，保險起見，電機下面和底蓋還打了熱熔膠，防止外面接水管的時候把水泵懟進去。
    網(wǎng)上買的水管內(nèi)徑買錯了，買大了一號，最后用的是霧化器上的管子。水管分流器也買錯了，買個4口的就行了，6口的水壓太小，管口的水流的很慢很慢。
    外殼上增加了一個充電口，輸入電壓8.4~9V，充電口可接8.4V的直流電源，也可以接一個10V的太陽能板。充電口正極經(jīng)過一個二極管接到了一個2串7.4V鋰電池保護板，這個鋰電池保護板既可以給2串的鋰電池充電，也可以放電。


    側(cè)邊的三個接口用來擴展其他模塊，包括溫濕度傳感器、土壤濕度傳感器。

 

    土壤濕度傳感器建議用電容式的，反應(yīng)靈敏、不易被腐蝕。


    目前基本功能大部分已經(jīng)實現(xiàn)，就是聯(lián)網(wǎng)校準(zhǔn)時間的功能還沒有實現(xiàn)，程序還有一些BUG沒有解決，新手學(xué)習(xí)之路還很漫長。
    程序已開源，本人水平有限，寫的不好，請大家指教！
    最后，再次感謝CW32生態(tài)社區(qū)提供的幫助和支持，同時也希望更多的電子工程師和愛好者參與到國產(chǎn)芯片的開發(fā)中來，支持國產(chǎn)！

這些開發(fā)板你一定沒玩過！來開發(fā)板試用中心免費借閱吧~

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