基于瑞薩MCU的智能環(huán)境檢測(cè)小車(chē)設(shè)計(jì)

1.項(xiàng)目設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

本項(xiàng)目用瑞薩的mcu作為主控，兩個(gè)編碼電機(jī)作為動(dòng)力裝置，一個(gè)萬(wàn)向輪提高車(chē)子的機(jī)動(dòng)性、搭載藍(lán)牙模塊、DHT11模塊、火焰傳感器模塊、WiFi模塊，實(shí)現(xiàn)的功能如下：

①在手機(jī)上APP界面按下相應(yīng)的指令能夠控制小車(chē)的運(yùn)動(dòng)和獲取當(dāng)前環(huán)境的溫濕度

②火焰靠近火焰?zhèn)鞲衅髂K，蜂鳴器會(huì)報(bào)警

③是否有火源的信息，可根據(jù)火焰?zhèn)鞲衅鞯?a target="_blank">檢測(cè)，在0.96寸OLED屏幕上實(shí)時(shí)顯示上傳的信息

視頻演示

小車(chē)整體實(shí)物圖

2.所用到的模塊

2.1火焰?zhèn)鞲衅髂K

1、可以檢測(cè)火焰或者波長(zhǎng)在760納米～1100納米范圍內(nèi)的光源，打火機(jī)測(cè)試火焰距離為80cm，對(duì)火焰越大，測(cè)試距離越遠(yuǎn)
2、探測(cè)角度60度左右，對(duì)火焰光譜特別靈敏
3、靈敏度可調(diào)(圖中藍(lán)色數(shù)字電位器調(diào)節(jié))
4、比較器輸出，信號(hào)干凈，波形好，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，超過(guò)15mA
5、配可調(diào)精密電位器調(diào)節(jié)靈敏度
6、工作電壓3.3V-5V
DO引腳輸出數(shù)字信號(hào)

2.20.96寸oled屏幕

?

0.96 寸oled屏幕，利用iic通信總線，可以很好的傳輸和顯示數(shù)據(jù)

2.3DHT11模塊



該模塊使用奧松DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，DHT11是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專(zhuān)用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有可靠的穩(wěn)定性，響應(yīng)快，抗干擾能力強(qiáng)。傳感器包括一個(gè)高分子電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接，通過(guò)單總線與微處理器通訊，只需要一根線。

2.4藍(lán)牙模塊

利用串口就能發(fā)送想要的數(shù)據(jù)。

2.5手機(jī)端控制界面

按下相應(yīng)的指令能夠控制小車(chē)的運(yùn)動(dòng)和獲取當(dāng)前環(huán)境的溫濕度

2.6 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

采用的整體化設(shè)計(jì)，便于接線。

3.程序設(shè)計(jì)

3.1 oled屏幕采用硬件iic

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//==================================================================================================
//  實(shí)現(xiàn)功能: 0.96寸OLED 接口演示例程
//  說(shuō)明:
//              GND   電源地
//              VCC   接5V或3.3v電源
//              SCL   接P505（SCL6）
//              SDA   接P506（SDA6）
//==================================================================================================------------------------------------------------------------------------
//  |   -   |   -   |   0   |   1   |   2   |   3   |   4   |   5   |   6   |   7   |   8   |   9
//==================================================================================================
//==================================================================================================
#include "oled.h"
#include "stdlib.h"
#include "oledfont.h"
#include "math.h"
#include "hal_data.h"




extern fsp_err_t err;
extern int  timeout_ms;
extern  i2c_master_event_t i2c_event ;
//OLED的顯存
//存放格式如下.
//[0]0 1 2 3 ... 127
//[1]0 1 2 3 ... 127
//[2]0 1 2 3 ... 127
//[3]0 1 2 3 ... 127
//[4]0 1 2 3 ... 127
//[5]0 1 2 3 ... 127
//[6]0 1 2 3 ... 127
//[7]0 1 2 3 ... 127


//==================================================================================================
//  函數(shù)功能: IIC外設(shè)驅(qū)動(dòng)函數(shù)部分
//  函數(shù)標(biāo)記: Write_IIC_Command
//  函數(shù)說(shuō)明: 無(wú)
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
//  |   -   |   -   |   0   |   1   |   2   |   3   |   4   |   5   |   6   |   7   |   8   |   9
//==================================================================================================
void Write_IIC_Command(unsigned char IIC_Command)
{


    uint8_t ii[2]={0x00,0x00};
    ii[1] = IIC_Command;


    err = R_SCI_I2C_Write(&g_sci6_i2c_ctrl, ii, 0x02, true);
    assert(FSP_SUCCESS == err);
    /* Since there is nothing else to do, block until Callback triggers*/
    //while ((I2C_MASTER_EVENT_TX_COMPLETE != i2c_event) && timeout_ms)
    while ((I2C_MASTER_EVENT_TX_COMPLETE != i2c_event) && timeout_ms>0)
    {
        R_BSP_SoftwareDelay(100U, BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS);
        timeout_ms--;
    }
    if (I2C_MASTER_EVENT_ABORTED == i2c_event)
    {
        __BKPT(0);
    }
    /* Read data back from the I2C slave */
    i2c_event = I2C_MASTER_EVENT_ABORTED;
    timeout_ms           = 100000;
}


//==================================================================================================
//  函數(shù)功能: IIC外設(shè)驅(qū)動(dòng)函數(shù)部分
//  函數(shù)標(biāo)記: Write_IIC_Data
//  函數(shù)說(shuō)明: 無(wú)
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
//  |   -   |   -   |   0   |   1   |   2   |   3   |   4   |   5   |   6   |   7   |   8   |   9
//==================================================================================================
void Write_IIC_Data(unsigned char IIC_Data)
{
    uint8_t ii[2]={0x40,0x00};
    ii[0] = 0x40;
    ii[1] = IIC_Data;
    err = R_SCI_I2C_Write(&g_sci6_i2c_ctrl, ii, 0x02, true);
           assert(FSP_SUCCESS == err);
           /* Since there is nothing else to do, block until Callback triggers*/
           //while ((I2C_MASTER_EVENT_TX_COMPLETE != i2c_event) && timeout_ms)
    while ((I2C_MASTER_EVENT_TX_COMPLETE != i2c_event) && timeout_ms>0)
    {
        R_BSP_SoftwareDelay(100U, BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS);
        timeout_ms--;
    }
    if (I2C_MASTER_EVENT_ABORTED == i2c_event)
    {
        __BKPT(0);
    }
    /* Read data back from the I2C slave */
    i2c_event = I2C_MASTER_EVENT_ABORTED;
    timeout_ms           = 100000;


}
//==================================================================================================
//  函數(shù)功能: IIC外設(shè)驅(qū)動(dòng)函數(shù)部分
//  函數(shù)標(biāo)記: Write_IIC_Data
//  函數(shù)說(shuō)明: 無(wú)
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
//  |   -   |   -   |   0   |   1   |   2   |   3   |   4   |   5   |   6   |   7   |   8   |   9
//==================================================================================================
void OLED_WR_Byte(unsigned dat,unsigned cmd)
{
    if(cmd)
    {
        Write_IIC_Data(dat);
    }
    else
    {
        Write_IIC_Command(dat);
    }
}
/********************************************
// fill_Picture
********************************************/
void fill_picture(unsigned char fill_Data)
{
    unsigned char m,n;
    for(m=0;m<8;m++)
    {
        OLED_WR_Byte(0xb0+m,0);     //page0-page1
        OLED_WR_Byte(0x00,0);       //low column start address
        OLED_WR_Byte(0x10,0);       //high column start address
        for(n=0;n<128;n++)
            {
                OLED_WR_Byte(fill_Data,1);
            }
    }
}




/***********************Delay****************************************/
void Delay_50ms(unsigned int Del_50ms)
{
    unsigned int m;
    for(;Del_50ms>0;Del_50ms--)
        for(m=6245;m>0;m--);
}


void Delay_1ms(unsigned int Del_1ms)
{
    unsigned char j;
    while(Del_1ms--)
    {
        for(j=0;j<123;j++);
    }
}


//坐標(biāo)設(shè)置


void OLED_Set_Pos(unsigned char x, unsigned char y)
{   OLED_WR_Byte(0xb0+y,OLED_CMD);
    OLED_WR_Byte(((x&0xf0)>>4)|0x10,OLED_CMD);
    OLED_WR_Byte((x&0x0f),OLED_CMD);
}
//開(kāi)啟OLED顯示
void OLED_Display_On(void)
{
    OLED_WR_Byte(0X8D,OLED_CMD);  //SET DCDC命令
    OLED_WR_Byte(0X14,OLED_CMD);  //DCDC ON
    OLED_WR_Byte(0XAF,OLED_CMD);  //DISPLAY ON
}
//關(guān)閉OLED顯示
void OLED_Display_Off(void)
{
    OLED_WR_Byte(0X8D,OLED_CMD);  //SET DCDC命令
    OLED_WR_Byte(0X10,OLED_CMD);  //DCDC OFF
    OLED_WR_Byte(0XAE,OLED_CMD);  //DISPLAY OFF
}
//清屏函數(shù),清完屏,整個(gè)屏幕是黑色的!和沒(méi)點(diǎn)亮一樣!!!
void OLED_Clear(void)
{
    u8 i,n;
    for(i=0;i<8;i++)
    {
        OLED_WR_Byte(0xb0+i,OLED_CMD);    //設(shè)置頁(yè)地址（0~7）
        OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);      //設(shè)置顯示位置—列低地址
        OLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD);      //設(shè)置顯示位置—列高地址
        for(n=0;n<128;n++)OLED_WR_Byte(0,OLED_DATA);
    } //更新顯示
}
void OLED_On(void)
{
    u8 i,n;
    for(i=0;i<8;i++)
    {
        OLED_WR_Byte (0xb0+i,OLED_CMD);    //設(shè)置頁(yè)地址（0~7）
        OLED_WR_Byte (0x00,OLED_CMD);      //設(shè)置顯示位置—列低地址
        OLED_WR_Byte (0x10,OLED_CMD);      //設(shè)置顯示位置—列高地址
        for(n=0;n<128;n++)OLED_WR_Byte(1,OLED_DATA);
    } //更新顯示
}
//在指定位置顯示一個(gè)字符,包括部分字符
//x:0~127
//y:0~63
//mode:0,反白顯示;1,正常顯示
//size:選擇字體 16/12
void OLED_ShowChar(u8 x,u8 y,u8 chr,u8 Char_Size)
{
    unsigned char c=0,i=0;
        c=chr-' ';//得到偏移后的值
        if(x>Max_Column-1){x=0;y=y+2;}
        if(Char_Size ==16)
            {
                OLED_Set_Pos(x,y);
                for(i=0;i<8;i++)
                    OLED_WR_Byte(F8X16[c*16+i],OLED_DATA);
                    OLED_Set_Pos(x,y+1);
                    for(i=0;i<8;i++)
                        OLED_WR_Byte(F8X16[c*16+i+8],OLED_DATA);
            }
            else {
                OLED_Set_Pos(x,y);
                for(i=0;i<6;i++)
                OLED_WR_Byte(F6x8[c],OLED_DATA);


            }
}
//m^n函數(shù)
u32 oled_pow(u8 m,u8 n)
{
    u32 result=1;
    while(n--)result*=m;
    return result;
}
//顯示2個(gè)數(shù)字
//x,y :起點(diǎn)坐標(biāo)
//len :數(shù)字的位數(shù)
//size:字體大小
//mode:模式   0,填充模式;1,疊加模式
//num:數(shù)值(0~4294967295);
void OLED_ShowNum(u8 x,u8 y,u32 num,u8 len,u8 size2)
{
    u8 t,temp;
    u8 enshow=0;
    for(t=0;t
    {
        temp=(num/oled_pow(10,len-t-1))%10;
        if(enshow==0&&t<(len-1))
        {
            if(temp==0)
            {
                OLED_ShowChar(x+(size2/2)*t,y,' ',size2);
                continue;
            }else enshow=1;


        }
        OLED_ShowChar(x+(size2/2)*t,y,temp+'0',size2);
    }
}
//顯示一個(gè)字符號(hào)串
void OLED_ShowString(u8 x,u8 y,u8 *chr,u8 Char_Size)
{
    unsigned char j=0;
    while (chr[j]!='?')
    {       OLED_ShowChar(x,y,chr[j],Char_Size);
            x+=8;
        if(x>120){x=0;y+=2;}
            j++;
    }
}
//顯示漢字
void OLED_ShowCHinese(u8 x,u8 y,u8 no)
{
    u8 t,adder=0;
    OLED_Set_Pos(x,y);
    for(t=0;t<16;t++)
        {
                OLED_WR_Byte(Hzk[2*no][t],OLED_DATA);
                adder+=1;
     }
        OLED_Set_Pos(x,y+1);
    for(t=0;t<16;t++)
            {
                OLED_WR_Byte(Hzk[2*no+1][t],OLED_DATA);
                adder+=1;
      }
}
/***********功能描述：顯示顯示BMP圖片128×64起始點(diǎn)坐標(biāo)(x,y),x的范圍0～127，y為頁(yè)的范圍0～7*****************/
void OLED_DrawBMP(unsigned char x0, unsigned char y0,unsigned char x1, unsigned char y1,unsigned char BMP[])
{
unsigned int j=0;
unsigned char x,y;


  if(y1%8==0) y=y1/8;
  else y=y1/8+1;
    for(y=y0;y
    {
        OLED_Set_Pos(x0,y);
    for(x=x0;x
        {
            OLED_WR_Byte(BMP[j++],OLED_DATA);
        }
    }
}


//初始化SSD1306
void OLED_Init(void)
{


    /* Wait for minimum time required between transfers. */
    R_BSP_SoftwareDelay(800, BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS);


OLED_WR_Byte(0xAE,OLED_CMD);//--display off
    OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//---set low column address
    OLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD);//---set high column address
    OLED_WR_Byte(0x40,OLED_CMD);//--set start line address
    OLED_WR_Byte(0xB0,OLED_CMD);//--set page address
    OLED_WR_Byte(0x81,OLED_CMD); // contract control
    OLED_WR_Byte(0xFF,OLED_CMD);//--128
    OLED_WR_Byte(0xA1,OLED_CMD);//set segment remap
    OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD);//--normal / reverse
    OLED_WR_Byte(0xA8,OLED_CMD);//--set multiplex ratio(1 to 64)
    OLED_WR_Byte(0x3F,OLED_CMD);//--1/32 duty
    OLED_WR_Byte(0xC8,OLED_CMD);//Com scan direction
    OLED_WR_Byte(0xD3,OLED_CMD);//-set display offset
    OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//


    OLED_WR_Byte(0xD5,OLED_CMD);//set osc division
    OLED_WR_Byte(0x80,OLED_CMD);//


    OLED_WR_Byte(0xD8,OLED_CMD);//set area color mode off
    OLED_WR_Byte(0x05,OLED_CMD);//


    OLED_WR_Byte(0xD9,OLED_CMD);//Set Pre-Charge Period
    OLED_WR_Byte(0xF1,OLED_CMD);//


    OLED_WR_Byte(0xDA,OLED_CMD);//set com pin configuartion
    OLED_WR_Byte(0x12,OLED_CMD);//


    OLED_WR_Byte(0xDB,OLED_CMD);//set Vcomh
    OLED_WR_Byte(0x30,OLED_CMD);//


    OLED_WR_Byte(0x8D,OLED_CMD);//set charge pump enable
    OLED_WR_Byte(0x14,OLED_CMD);//


    OLED_WR_Byte(0xAF,OLED_CMD);//--turn on oled panel
}

3.2 電機(jī)pwm設(shè)置

小車(chē)上電初始化時(shí)，開(kāi)發(fā)板上的蜂鳴器會(huì)響一秒，隨后等待指令的發(fā)出，并不斷的采集周?chē)h(huán)境的信息，例如溫度、濕度、是否有火。

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void hal_entry(void)
{
/*TODO:addyourowncodehere*/


    bsp_io_level_t state;


    int dht11_time=0,fire;


    err = R_SCI_I2C_Open(&g_sci6_i2c_ctrl, &g_sci6_i2c_cfg);
                /* Handle any errors. This function should be defined by the user. */
    assert(FSP_SUCCESS == err);
    //err = FSP_SUCCESS;
    //打開(kāi)串口
    err = R_SCI_UART_Open(&g_uart4_ctrl, &g_uart4_cfg);
    assert(FSP_SUCCESS == err);


    //打開(kāi)藍(lán)牙的串口3
    err = R_SCI_UART_Open(&g_uart3_ctrl, &g_uart3_cfg);
    assert(FSP_SUCCESS == err);


    pwm_init();
    OLED_Init();            //oled初始化
    OLED_Clear();


    R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_06_PIN_05, BSP_IO_LEVEL_HIGH);
    R_BSP_SoftwareDelay(1, BSP_DELAY_UNITS_SECONDS); //延時(shí) 1 秒


    u2_printf("ra6m5_ok");


  while(1)
{


        R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_06_PIN_05, BSP_IO_LEVEL_LOW);




        R_IOPORT_PinRead(&g_ioport_ctrl,BSP_IO_PORT_03_PIN_02, &state);


        OLED_ShowCHinese(0,4,12);  //是否有火
        OLED_ShowCHinese(16,4,13);
        OLED_ShowCHinese(32,4,14);
        OLED_ShowCHinese(48,4,15);
OLED_ShowCHinese(64,4,13);


        if(state == BSP_IO_LEVEL_LOW)
        {
            OLED_ShowCHinese(64,4,12);
R_BSP_SoftwareDelay(20,BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);//延時(shí)20
}


        if(dht11_flag == 1){


            u2_printf("t,h:");
            u2_printf(str_dht11);


            dht11_flag=0;
        }


        if(dht11_time%5 == 0)
        {
            DHT11_Read();
sprintf(str_dht11,"%d,%d",temp_integer,humdity_integer);
OLED_ShowNum(48,2,temp_integer,3,16);
            //OLED_ShowNum(0,4,dht11_time,3,16);


        }
        if(dht11_time >500)
        {
dht11_time=0;
}
}